土壤重金属污染及修复技术,浅谈重金属污染土壤治理技术

土壤重金属污染及修复技术

土壤重金属污染及修复技术

1 土壤中重金属污染源及其危害

1.1 镉

1.1.1 土壤中镉污染的主要来源

土壤及自然环境中的镉污染主要来自人为活动的排放,可分为3个方面。(1)在金属冶炼、电子工业、矿山开采等重工业生产中,废气中的镉自然沉降进入土壤、河流。(2)化工、采矿影响城市生活产生的污水,用以农业灌溉,造成污染。(3)磷肥生产过程中,不溶态的镉转化为水溶态,有效性与毒性大大的提高,造成土壤镉的积累。

1.1.2 镉的作用机理及毒性

镉在土壤中发生溶解、凝聚、螯合等反应生成不同形态的镉。其中,以水溶交换态的有效性最强,最易被植物吸收[3],进而经食物链被人体吸收。镉中毒对肺功能和肾脏功能造成严重损害。长期生活在镉污染区将会导致骨头脆化、骨质疏松、腰椎、脊柱畸形。

1.2 铅

1.2.1 土壤中铅污染的主要来源

土壤中铅的来源是母质和矿物,在风化沉积过程中释放铅元素。人为的来源主要有3个方面。(1)含铅废气和颗粒物随着雨水沉降进入土壤,造成污染。(2)废弃铅产品。比如,铅酸电池、电缆包皮和建筑垃圾等处理不当,造成污染。(3)含铅污水用于农业灌溉,造成耕层土壤铅积累量显著增加。

1.2.2 铅的毒性

土壤中的铅被植物吸收后,通过食物链最终影响人体。除直接摄入铅污染食品外,铅还可以通过皮肤接触,呼吸道途径进入人体。铅污染对人体健康的危害程度比较显著。它的污染物中毒性很大,且以神经毒性为主的一种重金属元素[5]。重金属铅对人体的骨髓造血系统、神经系统、生殖系统和消化系统等均有不同程度的损害。研究表明,长期受铅污染的孕妇血铅含量明显高于正常孕妇,而胎儿成活率和健康程度明显低于正常胎儿。

1.3 汞

1.3.1 土壤汞污染的来源

土壤汞的最基本来源是母质风化。其汞元素的含量直接决定着土壤的汞含量。进入土壤的外源汞主要来自工业生产和城市生活的“三废”排放。其中,含汞废气通过大气沉降进入土壤。农业生产中,使用的含汞肥料、农药也是重要来源。

1.3.2 汞的毒性

元素汞不能被人体消化系统吸收,即使误服也可很快排出。汞的氧化物会造成轻微腹泻,大多数人无临床症状。

2 重金属污染土壤的修复技术

2.1 概述

目前,重金属污染土壤修复技术基于2种思路:(1)把重金属污染物活化,并从土壤中移除。(2)尽可能将重金属污染物稳定在土壤中,减少迁移。

2.2 物理修复技术

物理技术包括排土、客土、深耕、淋洗、电解和热处理法等措施[7]。排土、换土、去表土、客土等一般被认为是治理土壤重金属污染的根本途径。但是,工程量较大。深耕是通过上下翻动土壤,使得表土中的重金属含量降低。(1)淋洗法是把土壤中的重金属提取到淋洗剂中,进而移除土壤中的重金属。(2)电解法是在污染土壤中插入电极,调节土壤的pH。重金属通过土壤溶液向两级富集,进而去除重金属离子。实验结果显示,在粘土内铅离子、铬离子等的去除率可以达到90%以上。(3)热处理法是通过人工升温或降压,使得重金属元素及其化合物挥发而得以去除。在何姗姗等[9]的汞污染修复研究中,热处理去除汞的效率一般在50%以上,有时也可达到90%。

2.3 化学修复技术

化学修复技术主要使用改良剂和化学淋洗法等。改良剂的机理是稳定固化重金属。通过向污染土壤中投入改良剂,调节土壤pH,使土壤重金属发生吸附、螯合、沉淀及其他氧化还原反应,从而降低重金属元素的有效性或使之以毒性较低的价态存在,实现固化、稳定化。现在生产实践中常用的改良剂有石灰、磷酸盐、碳酸钙、硅酸盐等。其中,以磷酸盐为改良剂是目前减少汞有效性和溶解性研究最彻底的方法[10]。席欢等[11]的研究,是向铅污染潮土中加入蜂窝煤灰渣,并分析土壤性质的变化,发现土壤有效磷含量上升,有效铅含量降低,pH值升高,这可能是由于蜂窝煤灰渣本身的pH值较高。化学淋洗法采用生物或化学溶剂作为淋洗剂,将污染土壤的重金属溶解后再分离,即达到修复土壤的目的。唐敏等[12]在砷污染土壤研究中,采用柠檬酸作为砷淋洗剂。结果显示,土壤砷的去除率最高可达70%以上。

浅谈重金属污染土壤治理技术

一、重金属污染土壤发展现状

随着城镇化规模的逐渐扩大,人们的生产活动也逐渐增加。当前产生重金属污染土壤的因素具有多样性,在农业生产过程中,农户为了获得更高的收益,在农作物生长的环节中,施用重金属含量较高的化肥,重金属化肥长时间堆积在土壤中不易挥发,一定程度上对当地的土壤造成严重破坏。同时,随着社会竞争压力的增加,在工业生产过程中,由于部分地区对工业生产过程中冶炼排放的监管力度较弱,导致经常出现冶炼排放超标的情况,对环境造成污染。随着农业、工业生产规模的逐渐扩大,我国土壤重金属污染面积也在逐渐扩大,降低了粮食产量,不利于社会经济的健康发展。重金属对土壤的污染具有多样性,当重金属长时间存在于该地区的土壤中,会降低该地区的土壤质量。由于重金属中的汞、铅含量较高,会影响农作物的正常生长,当牲畜接触到重金属时会影响牲畜的健康成长。当前土壤重金属污染情况较为严重,如果重金属侵入地表,进入水域,会对全球的水环境造成影响,造成严重的生态资源浪费,破坏了自然生态系统的平衡。重金属土壤对人体健康造成一定的危害,污染土壤中的易挥发重金属元素通常通过呼吸道进行人体内,对人的新陈代谢功能造成一定的影响,从而引发一系列的疾病。

二、重金属污染土壤治理过程中存在的问题

随着重金属污染土壤范围的逐渐扩大,重金属污染土壤治理工作难度逐渐增加,重金属污染土壤治理已经成为社会广泛关注的重点,但是在实际的治理环节中仍然存在一些显著的问题,随着现代化科学信息技术不断发展,相关工厂为了适应社会发展的实际需要,逐步对工业生产进行深加工,而此时排放的重金属相对于之前的污染力度更大,经常出现铊中毒以及锑中毒问题,不利于社会经济的稳定发展。同时,当前我国部分地区的政府及相关部门对重金属污染土壤治理工作重视程度较弱,长期以来受到传统治理理念的影响,没有及时对相关的重金属污染土壤治理技术进行及时的更新,不能很好的适应当前重金属污染土壤治理的实际情况,政府部门对重金属污染土壤治理技术的资金投入力度有限相应的重金属污染土壤治理技术相对落后,缺乏专业的研究技术人员,重金属污染土壤治理机制不健全,不利于重金属污染土壤治理技术的顺利发展。由于重金属污染土壤具有隐蔽性,发现土壤重金属污染需要的时间较长,对人类生产生活的影响不易察觉,当修复工作开展时,已经对人类的健康发展带来了影响。我国当前重金属污染土壤治理的相关政策法律法规不完善,相关的管理部门之间的沟通协作能力有限,缺乏必要的重金属污染土壤预防机制,对土壤污染的监督管理力度有限,不利于重金属污染土壤治理工作的顺利进行。

三、重金属污染土壤治理技术研究

(一)重金属污染土壤工程修复技术

重金属污染土壤工程修复技术涉及的修复工作量较大,主要是以物理、化学等方式进行修复。其中,工程修复技术包含的方面较多,主要以动电修复、换土等方式为主,在重金属污染土壤处理的环节中,要求相关的研究人员对土壤中重金的易挥发性进行研究,重金属土壤中砷、汞属于易挥发元素,针对这种重金属土壤通常采用热处理的方式进行,在热处理的环节中,温度逐渐升高,将中金属中的砷、汞等进行挥发处理,并对其进行整合。在应用热处理方法时,要逐步优化热处理工序流程,对其成本进行分析,一定程度上有利于提升重金属污染土壤治理水平。随着现代化科学信息技术的不断发展,动电修复逐渐成为重金属污染土壤治理技术的重要方式,在运用动电修复的环节中,由于动电修复的修复成本较低,主要利用电动化学作用对重金属污染土壤进行处理,可以将重金属污染土壤进行彻底的修复,通过氧化还原将重金属污染物经由电极区域,并由专门的系统进行修复,已经有效的运用在重金属污染土壤治理过程中。同时,换土、翻土等修复技术较为传统,是通过将土壤与重金属土壤进行混合的方式进行,但是在实际的应用环节中效果不明显(如图1所示)。

浅谈重金属污染土壤治理技术

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