? 重金属土壤修复

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重金属污染严重影响植物的生长发育,影响作物的产量和品质,并通过生物链放大作用进一步对人类和环境造成严重危害,因此重金属污染已成为世界性的重大环境问题。

土壤和地下水构成极为复杂的体系,重金属在其中具有不能分解、移动性差、滞留和潜伏时间长、不易被人们察觉、污染后不易去除等特点,因此,重金属污染修复一直是国际上的难点和热点研究课题。

目前,国内常用重金属污染土壤的治理包括化学氧化法、淋洗法、植物修复法等。化学氧化修复是通过向土壤中投入改良剂...。化学修复是通过向土壤投入改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,以降低重金属的生物有效性,可在土壤原位上进行,简单易行且成本经济。土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去,再把富含重金属的废水进一步回收处理的土壤修复方法,技术的关键在于提取剂的选择,即能提取重金属,又不破坏土壤的结构。植物修复即利用重金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物,然后收割地上部分并进行集中处理,连续种植该植物,达到降低或去除土壤重金属污染的目的,植物修复技术是近年来研究的热点,但该法的修复周期长。


土壤重金属污染问题日益受到人们的关注。从土壤重金属污染的内涵及特点出发,阐述了土壤重金属污染对植物、土壤动物、土壤酶以及通过食物链对人类的危害。在此基础上,对土壤重金属污染的修复措施进行了概述,主要包括物理修复、化学修复、植物修复及微生物修复等。可以预料,土壤重金属污染修复将向着植物修复和微生物修复的方向发展,并且多种修复方法的综合使用将受到越来越多的重视。

1、土壤重金属污染的内涵及特点

土壤重金属污染是指土壤中重金属元素含量明显高于其自然背景值,并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。重金属元素在化学中一般定义为相对密度等于或大于5.0的金属,包括Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等45种元素。

As是一种类金属,但由于其很多性质和环境行为都与重金属元素类似,所以也将它归入重金属元素。

一般来说,引起土壤重金属污染的元素主要包括Ni(镍)、Mn(锰)、Sb(锑)、Cr(铬)、Co(钴)、Cd(镉)、Hg(汞)、As(砷)、Sn(锡)、Bi(铋)等元素。

土壤重金属污染的危害不仅仅取决于重金属在土壤中的总量,还取决于其存在形态和各形态所占的比例,其中重金属元素以水溶态、交换态的活性毒性最大,残存态的活性毒性最小。

离子交换态的重金属在土壤环境中活性大毒性强,易被植物吸收,也易被植物吸附、淋失或发生反应转为其他形态。如Cr6+在土壤中很稳定,其毒害程度要比易被土壤吸附的Cr3+大100倍,甲基汞要比Hg的其它形态毒性要强。

由于重金属元素本身所具有的特点和土壤环境的多介质、多界面、多组分以及非均一性等特点,决定了土壤重金属污染具有以下特点:隐蔽性和滞后性,不可逆性和长期性,区域性和严重性,治理难且周期长。

由于重金属能进入所有生态系统中,释放到大气圈、陆地圈、生物圈和水圈,对植物、动物和人类产生严重问题,特别是重金属能在土壤和有机体中富集,在食物链中产生不可预见的结果。

重金属土壤的修复方法有以下几种方法:

1、物理修复

物理修复主要包括电动修复、电热修复和土壤淋洗三种修复技术。电动修复技术的原理类似于电池,在通电的情况下使得重金属离子定向移动,从而把它们从土壤中去除的技术。这种技术对土壤环境的要求比较高,难以广泛的、大规模的应用。电热修复技术是利用一些重金属在高温下快速挥发的特性,用高频电压加热土壤,重金属受热挥发,离开土壤以达到修复土壤重金属污染的目的。但是,在高温加热的同时也对土壤本身造成了严重的破坏。土壤淋洗是应用最早,也是应用最多、技术最成熟的物理修复方法。土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去,再把富含重金属的废水进一步回收处理的土壤修复方法。研究发现EDTA可明显降低土壤对Cu的吸收率与解吸率,其值与加入的EDTA量的对数呈显着负相关。此外,物理修复修复措施还包括固化/稳定化土壤修复技术、排土填埋法、稀释法。但是无论那种修复方法都不能很好的解决经济实用性和"二次破坏"、"二次污染"的问题。

2、化学固定修复

在土壤中,金属元素的溶解度和可迁移性较差,使得土壤中重金属更易被固定下来,因此重金属化学固定修复在污染土壤治理过程中有着不可替代的作用。通过向土壤中加入有机质、沸石、污泥、生物固体和磷酸盐等外源添加物,调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质,使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化还原等一系列反应,这种外源物质与土壤中金属离子结合后,极大地限制了其在土壤中的迁移性和被植物所吸收的可能性,从而减少这些重金属元素对动植物的毒性。不同金属离子的移动性不同,所以很难找出单一的物质降低所有金属离子的移动性,因此对于不同的金属离子要使用不同的固定物质。施用石灰或碳酸钙主要是提高土壤pH值,促使土壤中Cd、Cu、Hg、Zn等元素形成氢氧化物或碳酸盐结合态盐类沉淀。

微生物修复法就是利用土壤中的某些微生物的生物活性对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用,把重金属离子转化为低毒产物,从而降低土壤中重金属的毒性,具有费用低、对环境影响小、效率高等特点,是一项廉价的绿色治理方法。微生物对重金属的生物积累机理主要表现在胞外络合作用、胞外沉淀作用以及胞内积累3种形式。

3、其它修复措施

电流能有效地提高重金属在土壤中的移动性,促进植物对重金属的吸附和吸收,提高植物修复的效率。许多真菌对重金属有很高的耐性和积累性,真菌的活动能降低重金属对植物的毒性,提供对植物根系的保护,有利于修复植物的生长,提高植物修复的效率。化学添加剂能改变土壤中重金属的形态,提高重金属的生物可利用性。研究发现向Pb污染土壤中加入EDTA(1.0g/kg)24h后,Pb从根向枝干部分的净转移提高了120倍。可见,施加螯合剂可明显提高某些植物对重金属的吸收,促进了重金属向地上部分的转移,因而对植物修复的成功非常有利。化学诱导技术和植物修复技术相结合,利用化学诱导技术提高土壤中重金属的有效性,以提高植物修复的效率。这些两种或两种以上修复技术相结合的修复技术,能够较好发挥各自的优点,消除自身的缺点,更加利于土壤重金属污染的修复工作。

重金属污染地下水的治理方法主要包括抽出-处理法、化学氧化、渗透反应墙等。抽出-处理法是在地下水水流路径上、污染物移动的前端打一个或多个抽水井,从抽水井中抽取被污染的地下水,然后输送到污水处理厂等地上处理装置进行污水处理。渗透反应墙是在污染源下游垂直于地下水流方向开挖沟槽,充填活性材料,与流经的污染地下水反应,使污染物得到处理。

公司已完成多个重金属修复项目,掌握了重金属修复的核心技术和工程实践经验,为客户提供一流、专业的服务。


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