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土壤污染中重金属的来源及危害论文

来源:爱文章网 日期:2019-12-08 12:15:02 分类:论文 阅读: 次

  摘要:土壤重金属污染是当今最严峻的环境问题之一, 越来越受到相关科学研究者的重视和关注。本文分析了土壤重金属污染的来源及危害, 并提出了相应的防治措施, 着重探讨了当前土壤重金属污染修复技术, 以期为相关人员提供参考。

  关键词:土壤; 重金属污染; 修复技术;

  随着我国城市化建设的快速推进, 土壤污染问题日益突出, 特别是重金属污染问题, 一直是环境问题的难点。土壤重金属污染主要关注的是生物毒性较为显着的铬、铅、汞、镉、铜5种重金属以及类重金属砷[1]。土壤重金属污染不仅影响经济发展, 还严重危害人类健康。本文分析了土壤重金属污染的来源和危害, 着重探讨了当前土壤重金属污染修复技术, 以期为科学研究者提供参考。

  1 土壤重金属污染的来源

  土壤重金属污染来源分为自然来源和人类活动来源。自然来源包括2个方面, 一是土壤自身的来源, 土壤成土母质中重金属元素含量不同最终形成的土壤环境背景值也有差异, 如矿床附近形成的土壤, 其背景值要远高于普通土壤;二是大气尘降, 森林火灾、火山爆发等过程产生的重金属灰尘漂浮在空气中, 随着雨水等最后沉降到土壤中引起土壤重金属污染。人类活动造成的污染主要有以下3个来源, 一是工业生产造成的污染, 主要是开采矿、冶金、炼油、电子制造等产生的工业“三废”对土壤带来的严重的污染;二是农业生产污染, 农业生产中使用的农药、化肥、污水灌溉以及农业废弃物也带来了较大的重金属污染;三是交通运输业带来的污染, 交通运输过程中会产生大量的含有重金属的粉尘和气体, 最后逐渐转移到周边的土壤中造成污染[2]。

  2 土壤重金属污染的危害

  土壤重金属污染带来的危害主要有以下4个方面。一是对农作物的危害。农作物在生长过程中如果吸收了土壤中过量的重金属元素, 会对植物细胞膜系统造成损坏, 表现为植物生长受到抑制, 从而导致农作物产量降低, 造成重大经济损失。据统计, 我国每年由于重金属污染导致粮食减产超过1 000万t, 而受污染的粮食总量高达1 200万t, 共造成至少200亿元的经济损失。二是影响农产品品质。过量重金属元素会降低植物体内SOD、CAT等酶的活性, 造成植物生理生化过程紊乱, 最终表现为农产品感官品质降低, 甚至出现异味, 腐烂易坏, 严重影响农产品的安全。三是对人类健康的危害。重金属元素通过皮肤、消化道、呼吸道等途径进入人体并不断累积, 会降低人体新陈代谢作用, 最终损坏人体生理器官, 从而导致各种急慢性疾病。四是引起其他环境问题。土壤中重金属污染物在自然条件作用下会逐渐转移到大气和水体中, 造成大气污染和水污染, 进而影响整个生态环境, 造成严重的环境污染[3]。

  3 土壤重金属污染防治措施

  土壤重金属污染的防治工作必须从源头上进行控制, 可从以下3个方面着手。一是加强土壤环境质量监管力度。各级政府应加大监督和管理力度, 积极进行宣传教育, 严格落实土壤环境保护法, 建立和完善相关法律法规, 确保土壤污染防治工作得到有效开展。二是严格控制和消除污染源。首先要严格控制工业“三废”, 严格执行“三废”排放标准;其次是控制机动车尾气排放, 积极推广使用新能源, 降低尾气排放污染;最后是合理使用农业物资资源, 如农药、化肥及农用地膜, 加强污水灌溉管理。三是积极修复受污染地区, 加大土壤治理力度。针对受污染地区污染物特点, 合理使用土壤修复技术, 改善和提高土壤质量[4]。

  4 土壤重金属污染修复技术

  4.1 工程修复技术

  工程修复侧重于物理化学原理对受污染的土壤进行治理, 工程量较大, 主要包括热处理、动电修复及去表土、客土、换土、翻土等方法。其中, 热处理方法主要适用于砷、汞等易挥发性重金属污染土壤, 通过加热方式使重金属元素挥发, 然后进行统一回收处理。此法工艺较为简单, 但使用成本高, 且只对易挥发重金属污染土壤有效果。动电修复是近年来发展较快的一种方法, 具有工艺简单、修复彻底、成本较低等优点, 其原理是在电化学作用下重金属污染物发生氧化还原反应, 逐渐富集到电极区域, 然后通过特定的收集系统进行收集去除。此法对于交换态重金属的去除率较高, 但是对于成分复杂的污染物修复效果不是很理想。去表土、客土、换土、翻土是传统的工程修复方法, 通过转移受污染土壤或者将未受污染土壤与之混合等方法减少土壤污染程度。此法对于污染面积较小的区域具有较好效果, 但是不能从根本上解决土壤污染问题[5]。

  4.2 生物修复技术

  4.2.1 植物修复。

  植物修复的原理是通过绿色植物转移、转化或者吸收土壤中的污染物从而降低危害程度, 具有修复成本低、二次污染小、不破坏土壤生态环境等优点。修复方式主要包括植物提取、植物挥发、根系过滤以及植物固化4种途径。植物提取是利用十字花科类等超累积植物将土壤中的重金属污染物吸收和转运, 此类植物对多数重金属元素均有较强的富集能力。植物挥发则是利用植物的生理机能促进土壤中砷、汞等易挥发性重金属转变为可挥发态, 从而达到修复的目的, 但是由于污染物最后转移到了大气中, 容易造成二次污染, 因此其应用也有一定的局限性。植物固化是利用植物产生的特殊物质将污染物转化为危害程度较小的物质, 从而降低危害风险。如部分植物能够将六价铬转化为三价铬, 从而降低铬污染。根系过滤是利用植物发达的根系对污染物进行过滤、吸收和富集, 最后将植物进行收获处理。有研究发现, 蓖麻苗对镉、铜、铅等元素具有良好的根系过滤去除效果[6]。

  4.2.2 微生物修复。

  微生物修复是通过微生物代谢过程中产生的活性物质对某些重金属的富集、吸收以及氧化还原等作用, 降低重金属污染物的毒性。研究表明, 硫酸还原菌、蓝细菌以及部分藻类代谢产生的糖类物质对重金属有较好的富集作用;革兰氏阳性菌能够有效吸收铅、镉、镍等元素;许多异养微生物通过氧化还原作用能够改变重金属元素的价态, 降低其毒性。

  4.3 化学修复技术

  4.3.1 原位钝化修复技术。

  原位钝化修复技术是目前较为经济高效的土壤修复技术, 能够实现边修复边生产, 极大保证了土壤的利用率, 降低修复成本, 目前得到了较为广泛的应用。其原理是根据重金属污染物的特点, 加入特定的重金属稳定剂, 通过矿化作用、共沉淀反应、氧化还原反应以及分子键合反应等化学作用使土壤中重金属的形态发生转变, 从而降低重金属污染物的生物有效性, 阻止其产生纵向迁移, 减少土壤重金属含量, 达到修复的目的[7]。

  4.3.2 土壤洗脱修复技术。

  土壤淋洗修复技术工艺简单, 对于铅、镉等重金属污染治理有良好的效果。其原理是利用洗脱剂将土壤中的重金属元素洗脱出来, 洗出液还可以通过淋洗装置进行再生利用, 能够大大降低使用成本。研究结果表明, 通过淋洗土壤重金属元素的去除率高于60%, 效果非常显着[8]。

  5 结语

  目前, 土壤重金属污染问题依然十分严峻, 土壤重金属污染的防治过程需要各个部门的共同努力, 在加强土壤环境质量监管的基础上, 不断创新土壤重金属修复技术, 积极探讨更加绿色、环保和生态的新型修复方法, 努力解决土壤重金属污染问题。

  参考文献

  [1]王静, 王鑫, 吴宇峰, 等.农田土壤重金属污染及污染修复技术研究进展[J].环境与安全, 2011, 3 (3) :85-88.

  [2]和莉莉, 李冬梅, 吴钢.我国城市土壤重金属污染研究现状和展望[J].土壤通报, 2008, 39 (5) :1210-1216.

  [3]董彬.中国土壤重金属污染修复研究展望[J].生态科学, 2012 (6) :683-687.

  [4]孙鹏轩.土壤重金属污染修复技术及其研究进展[J].环境保护与循环经济, 2012 (11) :48-51.

  [5]吕本儒, 杨湘智.采用换土法进行污染土壤异位修复的探讨[J].环境与可持续发展, 2012 (3) :108-109.

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