重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)研究

蔣育

摘 要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的重工業(yè)也進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段，但這些重工業(yè)企業(yè)不可避免地會(huì)給生活環(huán)境帶來(lái)一定的污染，其生產(chǎn)中所產(chǎn)生的一些重金屬污染物通過(guò)排放和累積進(jìn)入土壤，從而造成土壤重金屬污染。重金屬污染的土壤不僅在農(nóng)業(yè)方面造成農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量下降，品質(zhì)不佳，而且會(huì)在食物鏈中富集，從而進(jìn)入人體，危害人類(lèi)的身體健康。另一方面，重金屬污染所特有的隱蔽性、富集性、長(zhǎng)期性和不可逆性等特點(diǎn)，也為土壤重金屬污染的治理增加了難度，使其成為國(guó)際上的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文基于重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)展開(kāi)論述。

關(guān)鍵詞：重金屬污染;土壤修復(fù);技術(shù)應(yīng)用

引言

土壤是保障我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要的自然資源，也是生態(tài)和環(huán)境保護(hù)的重要對(duì)象。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織《世界土壤資源狀況》（2015）報(bào)告：全球土壤資源狀況不容樂(lè)觀，土壤條件惡化的情況超過(guò)其改善的情況，“土壤污染”已成為全球土壤功能退化所面臨的最主要的威脅之一。中國(guó)是土壤資源高度約束型國(guó)家。按農(nóng)業(yè)人口算，目前我國(guó)人均耕地面積不足世界平均值的1/2，且總體質(zhì)量不高，中國(guó)中低產(chǎn)田約占耕地總面積70%;改革開(kāi)放近40年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)實(shí)施高效集約化生產(chǎn)，取得了巨大成就，7大類(lèi)糧食增產(chǎn)2.0-26倍，但農(nóng)業(yè)高度集約化生產(chǎn)所帶來(lái)的農(nóng)田土壤環(huán)境問(wèn)題已逐漸凸顯。

1 土壤重金屬污染的特點(diǎn)

土壤重金屬污染與水污染、大氣污染等不同，治理難度更大。特點(diǎn)主要包括：1）隱蔽性。土壤中的重金屬污染不能被人體感官識(shí)別，只能通過(guò)檢測(cè)分析才能發(fā)現(xiàn)。2）累積性。重金屬在土壤中遷移速率很慢，導(dǎo)致土壤中的重金屬含量不斷增加。3）不可降解性。與土壤中有機(jī)污染物不同，土壤中的重金屬不能被有效降解，而只能通過(guò)處理，從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種狀態(tài)。4）分布不均勻性。由于土壤流動(dòng)性差，重金屬在土壤中擴(kuò)散、遷移困難，所以土壤中重金屬分布不均勻，土壤中重金屬空間差異大。5）地域性。重金屬污染多發(fā)生在礦山、冶煉、化工及電鍍行業(yè)周?chē)煌赜虻闹亟饘贊舛取⒎N類(lèi)均差異顯著。

2 土壤重金屬污染的危害

目前，我國(guó)受重金屬污染的耕地達(dá)到2000萬(wàn)公頃，重金屬污染導(dǎo)致每年糧食產(chǎn)量減少1000萬(wàn)噸以上，被重金屬污染的糧食超過(guò)1200萬(wàn)噸，造成的經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)200億元。而且土壤中重金屬過(guò)量會(huì)抑制植物體內(nèi)的SOD、CAT酶活性，導(dǎo)致植物代謝紊亂，感官品質(zhì)下降等。土壤中的重金屬很容易進(jìn)入食物鏈，并通過(guò)食物鏈在人體內(nèi)富集。重金屬進(jìn)入人體后會(huì)造成人體機(jī)能紊亂。例如重金屬鉛會(huì)造成人體神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)及消化系統(tǒng)等損傷;汞中毒會(huì)引起頭暈疲乏、運(yùn)動(dòng)失調(diào)、精神失常等癥狀;鎘會(huì)導(dǎo)致軟骨癥、全身疼痛，甚至致癌。因此，采取有效措施來(lái)改善土壤重金屬污染迫在眉睫。

3 重金屬污染土壤修復(fù)方法

3.1 工程措施

3.1.1電動(dòng)技術(shù)

電動(dòng)修復(fù)技術(shù)主要利用直流電場(chǎng)的作用，對(duì)土壤中的重金屬離子及其他游離離子進(jìn)行分離和收集。該方法的優(yōu)點(diǎn)是在不對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成破壞的前提下，可以有效地控制污染物的流向，特別適合于低滲透的黏土和淤泥，可以有效地對(duì)土壤中的鉻、鉛等重金屬污染進(jìn)行控制，使其污染殘留率低于10%。

3.1.2電熱技術(shù)電熱修復(fù)技術(shù)利用高頻電壓釋放的電磁波產(chǎn)生的熱量，對(duì)受污染的土壤進(jìn)行加熱，進(jìn)而分理土壤中具有揮發(fā)性的重金屬。例如，重金屬元素汞、硒具有揮發(fā)性，分離時(shí)可以采用該方法。此外，該技術(shù)還可以通過(guò)高溫高壓降低重金屬污染土壤的生物可利用性，進(jìn)而阻止土壤重金屬污染的遷移。

3.2 動(dòng)物修復(fù)技術(shù)

動(dòng)物修復(fù)技術(shù)是利用土壤中低級(jí)生物，如蚯蚓、鼠類(lèi)等可以吸收鎘的個(gè)性，可以在很大程度上降低污染土壤中鎘含量，達(dá)到土壤修復(fù)目標(biāo)。當(dāng)今利用動(dòng)物修復(fù)鎘污染土壤還處于實(shí)驗(yàn)室階段，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)蚯蚓有很強(qiáng)的鎘富集能力，富集量和蚯蚓培養(yǎng)時(shí)間成正比。但由于低等生物生長(zhǎng)環(huán)境限制，動(dòng)物修復(fù)效果并不理想。

3.3 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)是利用植物吸收、吸取、分解、轉(zhuǎn)化、固定土壤中的鎘元素，其中，植物提取修復(fù)鎘污染農(nóng)田土壤的方案最為廣泛（超累積植物）。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了500多種超累積植物，有較多的十字花科，對(duì)鎘吸收較好的包括十字花科、禾本科植被。我國(guó)的超累積植物主要有蒲公英、東南景天、中油雜1號(hào)等等，還有很多觀賞植物、木本植物也是土壤修復(fù)的超累積植物。超累積植物可以起到抗氧化、隔離、螯合作用。隔離是避免鎘進(jìn)入人體的第一道防線(xiàn)，主要是借助超累積植物的離子交換、吸附、配位絡(luò)合作用，避免鎘金屬在細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散，從而是實(shí)現(xiàn)解毒作用。抗氧化劑可以抵抗不良影響，保護(hù)細(xì)胞免受氧化威脅。植物體內(nèi)含有大量的有機(jī)酸、氨基酸、植物螯合鈦的、金屬硫蛋白等，可以和鎘離子發(fā)生螯合作用，降低原生質(zhì)體中游離態(tài)重金屬濃度。

3.4 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)

農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要是指農(nóng)藝修復(fù)與生態(tài)修復(fù)。農(nóng)藝修復(fù)主要通過(guò)改變耕作制度，選擇種植難以進(jìn)入食物鏈的農(nóng)作物品種，合理施用降低重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)的化肥與有機(jī)肥，最終達(dá)到提高植物修復(fù)效率等目的。生態(tài)修復(fù)通過(guò)改變土壤pH、土壤養(yǎng)分、溫度與濕度等生態(tài)因子從何達(dá)到調(diào)控污染重金屬的目的。該技術(shù)成熟，但修復(fù)周期較長(zhǎng)。

3.5 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

當(dāng)前主要的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)主要包括物理化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)和物理化學(xué)與生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。化學(xué)淋洗與深層固定是典型的物理化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，鉛鋅污染水稻土壤經(jīng)化學(xué)試劑淋洗后，固定劑（FeCl3）能夠?qū)⒅亟饘儆行Ч潭ㄓ谏顚油寥馈｜S細(xì)花等采用套種與化學(xué)淋洗聯(lián)合修復(fù)的方式對(duì)土壤中鎘、鋅和鉛的去除率進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，淋洗加套種的修復(fù)模式能夠有效解決土壤中的重金屬污染問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)

土壤重金屬污染危害范圍極廣，涉及人體健康、食物質(zhì)量、糧食生產(chǎn)、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展以及生態(tài)安全等方方面面。因此，預(yù)防、控制及修復(fù)重金屬污染土壤迫在眉睫。在土壤修復(fù)技術(shù)的研究上，我國(guó)起步較晚，但也取得了較為顯著的成績(jī)。

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