土壤汙染中重金屬的來源及危害論文
土壤汙染中重金屬的來源及危害論文
摘要：土壤重金屬汙染是當今最嚴峻的環境問題之一, 越來越受到相關科學研究者的重視和關注。本文分析了土壤重金屬汙染的來源及危害, 並提出了相應的防治措施, 著重探討了當前土壤重金屬汙染修復技術, 以期為相關人員提供參考。
關鍵詞：土壤; 重金屬汙染; 修復技術;
隨著我國城市化建設的快速推進, 土壤汙染問題日益突出, 特別是重金屬汙染問題, 一直是環境問題的難點。土壤重金屬汙染主要關注的是生物毒性較為顯著的鉻、鉛、汞、鎘、銅5種重金屬以及類重金屬砷[1]。土壤重金屬汙染不僅影響經濟發展, 還嚴重危害人類健康。本文分析了土壤重金屬汙染的來源和危害, 著重探討了當前土壤重金屬汙染修復技術, 以期為科學研究者提供參考。
1 土壤重金屬汙染的來源
土壤重金屬汙染來源分為自然來源和人類活動來源。自然來源包括2個方面, 一是土壤自身的來源, 土壤成土母質中重金屬元素含量不同最終形成的土壤環境背景值也有差異, 如礦床附近形成的土壤, 其背景值要遠高於普通土壤;二是大氣塵降, 森林火災、火山爆發等過程產生的重金屬灰塵漂浮在空氣中, 隨著雨水等最後沉降到土壤中引起土壤重金屬汙染。人類活動造成的汙染主要有以下3個來源, 一是工業生產造成的汙染, 主要是開採礦、冶金、煉油、電子製造等產生的工業“三廢”對土壤帶來的嚴重的汙染;二是農業生產汙染, 農業生產中使用的農藥、化肥、汙水灌溉以及農業廢棄物也帶來了較大的重金屬汙染;三是交通運輸業帶來的汙染, 交通運輸過程中會產生大量的含有重金屬的粉塵和氣體, 最後逐漸轉移到周邊的土壤中造成汙染[2]。
2 土壤重金屬汙染的危害
土壤重金屬汙染帶來的危害主要有以下4個方面。一是對農作物的危害。農作物在生長過程中如果吸收了土壤中過量的重金屬元素, 會對植物細胞膜系統造成損壞, 表現為植物生長受到抑制, 從而導致農作物產量降低, 造成重大經濟損失。據統計, 我國每年由於重金屬汙染導致糧食減產超過1 000萬t, 而受汙染的糧食總量高達1 200萬t, 共造成至少200億元的經濟損失。二是影響農產品品質。過量重金屬元素會降低植物體內SOD、CAT等酶的活性, 造成植物生理生化過程紊亂, 最終表現為農產品感官品質降低, 甚至出現異味, 腐爛易壞, 嚴重影響農產品的安全。三是對人類健康的危害。重金屬元素透過皮膚、消化道、呼吸道等途徑進入人體並不斷累積, 會降低人體新陳代謝作用, 最終損壞人體生理器官, 從而導致各種急慢性疾病。四是引起其他環境問題。土壤中重金屬汙染物在自然條件作用下會逐漸轉移到大氣和水體中, 造成大氣汙染和水汙染, 進而影響整個生態環境, 造成嚴重的環境汙染[3]。
3 土壤重金屬汙染防治措施
土壤重金屬汙染的防治工作必須從源頭上進行控制, 可從以下3個方面著手。一是加強土壤環境質量監管力度。各級政府應加大監督和管理力度, 積極進行宣傳教育, 嚴格落實土壤環境保護法, 建立和完善相關法律法規, 確保土壤汙染防治工作得到有效開展。二是嚴格控制和消除汙染源。首先要嚴格控制工業“三廢”, 嚴格執行“三廢”排放標準;其次是控制機動車尾氣排放, 積極推廣使用新能源, 降低尾氣排放汙染;最後是合理使用農業物資資源, 如農藥、化肥及農用地膜, 加強汙水灌溉管理。三是積極修復受汙染地區, 加大土壤治理力度。針對受汙染地區汙染物特點, 合理使用土壤修復技術, 改善和提高土壤質量[4]。
4 土壤重金屬汙染修復技術
4.1 工程修復技術
工程修復側重於物理化學原理對受汙染的土壤進行治理, 工程量較大, 主要包括熱處理、動電修復及去表土、客土、換土、翻土等方法。其中, 熱處理方法主要適用於砷、汞等易揮發性重金屬汙染土壤, 透過加熱方式使重金屬元素揮發, 然後進行統一回收處理。此法工藝較為簡單, 但使用成本高, 且只對易揮發重金屬汙染土壤有效果。動電修復是近年來發展較快的一種方法, 具有工藝簡單、修復徹底、成本較低等優點, 其原理是在電化學作用下重金屬汙染物發生氧化還原反應, 逐漸富集到電極區域, 然後透過特定的收集系統進行收集去除。此法對於交換態重金屬的去除率較高, 但是對於成分複雜的汙染物修復效果不是很理想。去表土、客土、換土、翻土是傳統的工程修復方法, 透過轉移受汙染土壤或者將未受汙染土壤與之混合等方法減少土壤汙染程度。此法對於汙染面積較小的區域具有較好效果, 但是不能從根本上解決土壤汙染問題[5]。
4.2 生物修復技術
4.2.1 植物修復。
植物修復的原理是透過綠色植物轉移、轉化或者吸收土壤中的汙染物從而降低危害程度, 具有修復成本低、二次汙染小、不破壞土壤生態環境等優點。修復方式主要包括植物提取、植物揮發、根系過濾以及植物固化4種途徑。植物提取是利用十字花科類等超累積植物將土壤中的重金屬汙染物吸收和轉運, 此類植物對多數重金屬元素均有較強的富集能力。植物揮發則是利用植物的生理機能促進土壤中砷、汞等易揮發性重金屬轉變為可揮發態, 從而達到修復的目的, 但是由於汙染物最後轉移到了大氣中, 容易造成二次汙染, 因此其應用也有一定的侷限性。植物固化是利用植物產生的特殊物質將汙染物轉化為危害程度較小的物質, 從而降低危害風險。如部分植物能夠將六價鉻轉化為三價鉻, 從而降低鉻汙染。根系過濾是利用植物發達的'根系對汙染物進行過濾、吸收和富集, 最後將植物進行收穫處理。有研究發現, 蓖麻苗對鎘、銅、鉛等元素具有良好的根系過濾去除效果[6]。
4.2.2 微生物修復。
微生物修復是透過微生物代謝過程中產生的活性物質對某些重金屬的富集、吸收以及氧化還原等作用, 降低重金屬汙染物的毒性。研究表明, 硫酸還原菌、藍細菌以及部分藻類代謝產生的糖類物質對重金屬有較好的富集作用;革蘭氏陽性菌能夠有效吸收鉛、鎘、鎳等元素;許多異養微生物透過氧化還原作用能夠改變重金屬元素的價態, 降低其毒性。
4.3 化學修復技術
4.3.1 原位鈍化修復技術。
原位鈍化修復技術是目前較為經濟高效的土壤修復技術, 能夠實現邊修復邊生產, 極大保證了土壤的利用率, 降低修復成本, 目前得到了較為廣泛的應用。其原理是根據重金屬汙染物的特點, 加入特定的重金屬穩定劑, 透過礦化作用、共沉澱反應、氧化還原反應以及分子鍵合反應等化學作用使土壤中重金屬的形態發生轉變, 從而降低重金屬汙染物的生物有效性, 阻止其產生縱向遷移, 減少土壤重金屬含量, 達到修復的目的[7]。
4.3.2 土壤洗脫修復技術。
土壤淋洗修復技術工藝簡單, 對於鉛、鎘等重金屬汙染治理有良好的效果。其原理是利用洗脫劑將土壤中的重金屬元素洗脫出來, 洗出液還可以透過淋洗裝置進行再生利用, 能夠大大降低使用成本。研究結果表明, 透過淋洗土壤重金屬元素的去除率高於60%, 效果非常顯著[8]。
5 結語
目前, 土壤重金屬汙染問題依然十分嚴峻, 土壤重金屬汙染的防治過程需要各個部門的共同努力, 在加強土壤環境質量監管的基礎上, 不斷創新土壤重金屬修復技術, 積極探討更加綠色、環保和生態的新型修復方法, 努力解決土壤重金屬汙染問題。
參考文獻
[1]王靜, 王鑫, 吳宇峰, 等.農田土壤重金屬汙染及汙染修復技術研究進展[J].環境與安全, 2011, 3 (3) :85-88.
[2]和莉莉, 李冬梅, 吳鋼.我國城市土壤重金屬汙染研究現狀和展望[J].土壤通報, 2008, 39 (5) :1210-1216.
[3]董彬.中國土壤重金屬汙染修復研究展望[J].生態科學, 2012 (6) :683-687.
[4]孫鵬軒.土壤重金屬汙染修復技術及其研究進展[J].環境保護與迴圈經濟, 2012 (11) :48-51.
[5]呂本儒, 楊湘智.採用換土法進行汙染土壤異位修復的探討[J].環境與可持續發展, 2012 (3) :108-109.