重金属污染土壤修复技术研究

2019-09-10 23:05蒋育
E动时尚·科学工程技术 2019年19期
关键词:土壤修复重金属污染技术应用

蒋育

摘 要:随着我国国民经济的快速发展,我国的重工业也进入蓬勃发展阶段,但这些重工业企业不可避免地会给生活环境带来一定的污染,其生产中所产生的一些重金属污染物通过排放和累积进入土壤,从而造成土壤重金属污染。重金属污染的土壤不仅在农业方面造成农产品产量下降,品质不佳,而且会在食物链中富集,从而进入人体,危害人类的身体健康。另一方面,重金属污染所特有的隐蔽性、富集性、长期性和不可逆性等特点,也为土壤重金属污染的治理增加了难度,使其成为国际上的一个重点和难点。本文基于重金属污染土壤修复技术展开论述。

关键词:重金属污染;土壤修复;技术应用

引言

土壤是保障我国农业可持续发展至关重要的自然资源,也是生态和环境保护的重要对象。联合国粮农组织《世界土壤资源状况》(2015)报告:全球土壤资源状况不容乐观,土壤条件恶化的情况超过其改善的情况,“土壤污染”已成为全球土壤功能退化所面临的最主要的威胁之一。中国是土壤资源高度约束型国家。按农业人口算,目前我国人均耕地面积不足世界平均值的1/2,且总体质量不高,中国中低产田约占耕地总面积70%;改革开放近40年来,我国农业实施高效集约化生产,取得了巨大成就,7大类粮食增产2.0-26倍,但农业高度集约化生产所带来的农田土壤环境问题已逐渐凸显。

1 土壤重金属污染的特点

土壤重金属污染与水污染、大气污染等不同,治理难度更大。特点主要包括:1)隐蔽性。土壤中的重金属污染不能被人体感官识别,只能通过检测分析才能发现。2)累积性。重金属在土壤中迁移速率很慢,导致土壤中的重金属含量不断增加。3)不可降解性。与土壤中有机污染物不同,土壤中的重金属不能被有效降解,而只能通过处理,从一种状态转化为另一种状态。4)分布不均匀性。由于土壤流动性差,重金属在土壤中扩散、迁移困难,所以土壤中重金属分布不均匀,土壤中重金属空间差异大。5)地域性。重金属污染多发生在矿山、冶炼、化工及电镀行业周围,不同地域的重金属浓度、种类均差异显著。

2 土壤重金属污染的危害

目前,我国受重金属污染的耕地达到2000万公顷,重金属污染导致每年粮食产量减少1000万吨以上,被重金属污染的粮食超过1200万吨,造成的经济损失超过200亿元。而且土壤中重金属过量会抑制植物体内的SOD、CAT酶活性,导致植物代谢紊乱,感官品质下降等。土壤中的重金属很容易进入食物链,并通过食物链在人体内富集。重金属进入人体后会造成人体机能紊乱。例如重金属铅会造成人体神经系统、造血系统及消化系统等损伤;汞中毒会引起头晕疲乏、运动失调、精神失常等症状;镉会导致软骨症、全身疼痛,甚至致癌。因此,采取有效措施来改善土壤重金属污染迫在眉睫。

3 重金屬污染土壤修复方法

3.1 工程措施

3.1.1电动技术

电动修复技术主要利用直流电场的作用,对土壤中的重金属离子及其他游离离子进行分离和收集。该方法的优点是在不对土壤结构造成破坏的前提下,可以有效地控制污染物的流向,特别适合于低渗透的黏土和淤泥,可以有效地对土壤中的铬、铅等重金属污染进行控制,使其污染残留率低于10%。

3.1.2电热技术电热修复技术利用高频电压释放的电磁波产生的热量,对受污染的土壤进行加热,进而分理土壤中具有挥发性的重金属。例如,重金属元素汞、硒具有挥发性,分离时可以采用该方法。此外,该技术还可以通过高温高压降低重金属污染土壤的生物可利用性,进而阻止土壤重金属污染的迁移。

3.2 动物修复技术

动物修复技术是利用土壤中低级生物,如蚯蚓、鼠类等可以吸收镉的个性,可以在很大程度上降低污染土壤中镉含量,达到土壤修复目标。当今利用动物修复镉污染土壤还处于实验室阶段,在实验中发现蚯蚓有很强的镉富集能力,富集量和蚯蚓培养时间成正比。但由于低等生物生长环境限制,动物修复效果并不理想。

3.3 植物修复技术

植物修复技术是利用植物吸收、吸取、分解、转化、固定土壤中的镉元素,其中,植物提取修复镉污染农田土壤的方案最为广泛(超累积植物)。目前已经发现了500多种超累积植物,有较多的十字花科,对镉吸收较好的包括十字花科、禾本科植被。我国的超累积植物主要有蒲公英、东南景天、中油杂1号等等,还有很多观赏植物、木本植物也是土壤修复的超累积植物。超累积植物可以起到抗氧化、隔离、螯合作用。隔离是避免镉进入人体的第一道防线,主要是借助超累积植物的离子交换、吸附、配位络合作用,避免镉金属在细胞内扩散,从而是实现解毒作用。抗氧化剂可以抵抗不良影响,保护细胞免受氧化威胁。植物体内含有大量的有机酸、氨基酸、植物螯合钛的、金属硫蛋白等,可以和镉离子发生螯合作用,降低原生质体中游离态重金属浓度。

3.4 农业生态修复技术

农业生态修复技术主要是指农艺修复与生态修复。农艺修复主要通过改变耕作制度,选择种植难以进入食物链的农作物品种,合理施用降低重金属污染风险的化肥与有机肥,最终达到提高植物修复效率等目的。生态修复通过改变土壤pH、土壤养分、温度与湿度等生态因子从何达到调控污染重金属的目的。该技术成熟,但修复周期较长。

3.5 联合修复技术

当前主要的联合修复技术主要包括物理化学联合修复技术、生物联合修复技术和物理化学与生物联合修复技术。化学淋洗与深层固定是典型的物理化学联合修复技术。通过研究发现,铅锌污染水稻土壤经化学试剂淋洗后,固定剂(FeCl3)能够将重金属有效固定于深层土壤。黄细花等采用套种与化学淋洗联合修复的方式对土壤中镉、锌和铅的去除率进行研究后发现,淋洗加套种的修复模式能够有效解决土壤中的重金属污染问题。

结束语

土壤重金属污染危害范围极广,涉及人体健康、食物质量、粮食生产、区域可持续发展以及生态安全等方方面面。因此,预防、控制及修复重金属污染土壤迫在眉睫。在土壤修复技术的研究上,我国起步较晚,但也取得了较为显著的成绩。

参考文献

[1]杨海,黄新,林子增,丁炜,何秋玫.重金属污染土壤微生物修复技术研究进展[J].应用化工,2019,48(06):1417-1422.

[2]杨飞行,吴再君,朱美丽.重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J].化工管理,2019(13):54-55.

[3]程益锋.重金属污染土壤的植物修复技术探究[J].环境与发展,2019,31(04):91-92.

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