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中圖分類號:X53 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)05(b)-0114-01
我國土壤重金屬污染日益嚴重,開展土壤重金屬污染防治措施是必要的,以此來保證生態環境和食品安全。在1983年我國對土壤環境容量做了初步研究,并提出了相關理論,如土壤重金屬的生態效應等。我國目前圍繞重金屬污染土壤修復技術的基本原理提出了土壤重金屬污染治理措施,如工程措施、物理修復、化學修復、生物修復和農業治理措施。
1 工程措施
工程措施是土壤重金屬污染治理措施中的經典,工程措施主要就是指客土、換土和深耕翻土這些治理措施。針對土壤重污染區一般會采用客土和換土的方式,而對于土壤輕污染區一般則選擇深耕翻土這種方式。工程措施具有獨特的優勢,如徹底性和穩定性。但是在實際治理過程中,工程措施工程量大,需要巨大資金投入,并且土體結構也會因這種措施而遭到破壞,進而導致土壤肥力越來越低。除此之外,采用工程措施換出的污土,還需要再次處理,工序較為復雜。
2 物理修復
物理修復是土壤重金屬污染治理措施中最早的一個治理方法,其比較適用于污染面積小的土壤。物理修復是一種治本的治理措施,但是如果發生二次污染,那么這種措施很容易破壞土壤結構,導致土壤肥力降低。物理修復主要包括改土法、熱解析法、玻璃化技術、電動修復。(1)改土法。這種方法所包含的方法與工程措施相類似,即客土法、換土法和深耕翻土法。這種方法在20世紀90年代之前應用較為普遍,其徹底性和穩定性占據優勢。但是隨之新興技術的開發,這種方法逐漸被取代。(2)熱解析法。這種方式適用于一般容易揮發的重金屬污染區,通過加熱的方式,將這些重金屬污染物從土壤中揮發出來,這種方法對治理由于汞而引起的污染非常奏效,并且可以將汞進行回收。但是這種方式很容易破壞土壤中的有機物質和結構水,并且如果沒有將汞及時徹底回收,很容易造成大氣二次污染。因此,這種方法應用較少。(3)玻璃化技術。采用這種方法之前需要在被污染的土壤里面埋下導電材料,通過電極使土壤融化,冷卻后形成玻璃態物質。這種方法應用較為復雜,而且成本較高。但是,玻璃化技術非常適用于放射性廢物的治理。(4)電動修復。電動修復就是指在污染土壤中通電流,金屬離子等向電極運輸,經工程化的收集系統集中收集處理。電動修復不需要攪動土層,是一種經濟可行的方式。該技術最先是由美國所提出,目前在我國也應用較為廣泛,其已經進入商業化階段。
3 化學修復
化學修復就是向污染的土壤中加入一般化學物質,如改良劑等,改變理化性質,使土壤發生化學反應,降低重金屬的生物有效性。化學修復成本較低,但是其很容易“反復發作”。化學修復主要包括化學固化法和化學淋洗法。
(1)化學固化法。化學固化法就是在污染土壤中加入化學試劑,讓其與土壤中的重金屬發生反應,降低土壤中重金屬生物的有效性。目前,我國在土壤重金屬污染治理中已經應用過多種金屬氧化物、生物材料、有機質高分子聚合材料,通過這些物質,改變土壤介質的酸度。
(2)化學淋洗法。化學淋洗法就是在污染土壤中加入淋洗液進行淋洗,將土壤固相中的重金屬轉化到土壤液相中,最后將液相回收處理。我國通常運用的淋洗液有無機酸、表面活性劑、EDTA等。這種方式對于污染較輕的土壤比較適用,雖然對于重度污染的土壤也能發揮較好的作用,但是需要較大的成本。加之,淋洗液如果沒有使用得當,很容易造成地下水污染、土壤變性。
4 生物修復
生物修復是指在一定條件下,利用微生物、植物的代謝來治理污染物。利用修復可以削弱土壤重金屬污染物的毒性。與上述治理措施相比,生物修復在達到治理目的的同時,降低成本,不會產生二次污染。生物修復包括植物修復技術、微生物修復技術以及生態修復技術。
(1)植物修復技術。植物修復就是以植物忍耐和超積累某種重金屬的理論為基礎,利用自然生長的植物,對土壤重金屬污染進行清除。植物修復主要包括植物提取、植物揮發和植物穩定。1)植物提取利用重金屬積累植物將污染土壤中的重金屬吸取出來,將其轉移到地上,進行集中處理,達到治理污染土壤的目的。目前常用的植物有油菜、薺菜等,主要除去由鉛、鎘等重金屬造成的土壤污染。1999年在我國發現了世界上第一種砷的超富集植物――蜈蚣草。從1999年至今有很多專家對蜈蚣草清除土壤重金屬的污染進行研究,如謝景千、雷梅、陳同斌、李曉燕、顧明華、劉曉海在《蜈蚣草對污染土壤中As、Pb、Zn、Cu的原位去除效果》一文中驗證了蜈蚣草對土壤污染具有很大的修復潛力。2)植物揮發主要是利用植物的根系,通過根系吸收重金屬,并將其轉化為易揮發的氣態物質,從而達到治理土壤污染的目的。植物揮發主要是對Hg、Se等重金屬的清除。目前常用的植物主要有卷心菜、胡蘿卜、水稻、海藻等。3)植物穩定利用一些植物促進重金屬的轉變,將其轉變為毒性低的形態。植物穩定不會改變土壤的重金屬含量,只是改變其形態。這種方式適用于土壤有機質含量高的污染土壤防治。
(2)微生物修復技術。微生物修復技術主要是通過降低土壤中重金屬的毒性、提高植物對重金屬的吸收以及吸附積累重金屬的方式來實現清除污染的功能。如利用變形桿菌將汞離子轉變為汞元素,最后將會有四分之三的汞元素揮發掉,進而達到降低汞的毒性。
(3)生態修復技術。生態修復技術主要是通過蚯蚓-植物-微生物對重金屬污染的土壤進行治理。蚯蚓是一種能提高土壤自凈能力的一種動物,目前我國很多學者對蚯蚓防治土壤重金屬污染方面做出很多研究,如馮鳳玲、成杰民、王德霞在《蚯蚓在植物修復重金屬污染土壤中的應用前景》一文中對通過蚯蚓、植物、微生物構建的生態修復系統的應用,闡述了生態修復技術在防治土壤重金屬污染中的可行性和發展方向。
5 農業治理措施
農業治理就是通過改變農業管理制度來減輕土壤中重金屬的污染,如控制土壤水分、選擇化肥、選擇農作物的方式,成本低,周期長。
6 結語
綜上所述,土壤重金屬污染防治采用工程措施、物理修復、化學修復,具有一定的局限性,并且成本較高,容易造成二次污染;采用農業治理措施雖然成本低,但是周期長;而采用生物修復不僅效果好,而且成本低,不容易發生二次污染,其具有不可替代的優勢。由此可見,生物修復勢必成為我國土壤重金屬污染治理的主要措施,也是相關領域專家今后研究的重點。
參考文獻
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[中圖分類號] X52 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 (2013)08-0230-01
重金屬對水體及土壤的污染形勢是很嚴峻的,據資料顯示,每年我國有1200萬噸糧食收到不同程度的不同重金屬的污染,直接經濟損失超過200億元,每年能多養活4000萬人,并且這一數字還在逐年增長,這些污染大都是由于土壤或灌溉用水受重金屬污染而造成,重金屬污染有著較強的不可預見性,因此對其防治有很大的困難,而預防才是王道。
一、重金屬的來源及其種類
1.重金屬的來源
重金屬的主要來源還是工業污染,當然,或多或少也有來自交通以及我們生活垃圾的污染,在工業污染中,來自化工行業的污染占了相當大的比例,其次就是發電廠、鋼鐵廠,最常見的就是工業中的三廢:廢水、廢棄、廢渣,三廢當中含有大量的重金屬及其化合物,不經處理便直接排放,直接導致水資源和土壤污染,當人們用了這種被污染的水去灌溉莊稼,在被污染的土地上種莊稼,就會嚴重影響莊稼的收成,重金屬也就隨植物鏈傳到人類,對人們的健康造成了嚴重的影響[1]。近幾年,有環保學者提出:中國的化工企業的工藝、設備、技術研發較落后,是造成污染嚴重的主要原因,而人為的環保意識以及地方保護環保意識的淡薄,加劇了污染,強化治理迫在眉睫。生產企業應放眼未來,倡導環保,化工生產過程盡量使用少污染和無污染的原材料。
2.重金屬的分類
2.1汞污染
汞是一種唯一的在常溫下為液態的金屬,在自然界中普遍存在,一般動物植物中都含有微量的汞,因此我們的食物中,都有微量的汞存在,可以通過排泄、毛發等代謝,不影響健康。
但是,隨著工農業的迅速發展,目前國內對汞的需求量還是很高的,問題在于這些重金屬用完之后生成的其氧化物或雜質如何處理,過量的汞如何處理,這些都是問題的關鍵之處,據調查,每年因汞中毒而死亡的人數并不在少數,如何防范含汞廢水進入農業用水系統,已經迫在眉睫,是我們不得不去面對的問題。
2.3鉛污染
鉛是一種柔軟的白色金屬,是我國最早發現的元素之一,很容易生銹,但不失光澤,鉛在工業中最重要的用途就是制造蓄電池,因此,水資源和土壤中鉛污染的主要來源就是人們對廢棄蓄電池的隨意丟棄,而鉛的化合物,常被用于合成五彩繽紛的顏料,在鉛的眾多化合物中,最重要的就是四乙基鉛,常用于汽油防爆劑,鉛的毒性隨量而增大,其主要是通過人的皮膚接觸,或者是消化道、呼吸道等進入人體器官,鉛含量多者可引起器官病變,鉛的主要毒性表現在貧血,神經受到損傷或者造成腎功能不全,生活中的鉛給我們帶來了無限的色彩和快樂,但是食物中的鉛卻能給人帶來痛苦。
二、重金屬對水體及土壤污染現狀
1.重金屬對水體污染現狀
水體中重金屬污染物的來源十分廣泛,最主要的是工礦企業排放的廢物和污水。由于這些工廠排放的污染物數量大,分布范圍廣,因而受污染的區域很大,較難控制,危害嚴重[2]。重金屬在人體內能和蛋白質及各種酶發生強烈的相互作用,使它們失去活性,也可能在人體的某些器官中富集,如果超過人體所能耐受的限度,會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等,對人體會造成很大的危害。在我國,最近的一起重金屬污染事件是2011年3月中旬,浙江臺州市路橋區峰江街道,一座建在居民區中央的“臺州市速起蓄電池有限公司” 引起168名居民血鉛超標,是近幾年來浙江發生的最嚴重的一次重金屬污染事件,其原因就是電池公司將含有大量鉛的廢水排入河渠,滲入地下,居民喝了地下水之后鉛嚴重超標,而作為最大的洋垃圾市場,臺州市每年從垃圾中拆解的價值高達200億人民幣,但是拆解之后的剩余物卻隨意丟棄,丟棄的重金屬垃圾對空氣和水資源造成了嚴重的污染。目前,我國的重金屬對水體的污染正在逐年加劇,如若不采取措施,不過十幾年的時間,我們將生活在一個被重金屬污染的世界,想治理都治理不完。
二、重金屬對水體污染的防治措施
1.加快含重金屬廢水廢氣治理
廢水和廢氣是化工行業最普遍的污染物,也是和人類息息相關的一些污染,針對這些廢水和廢氣,怎么處理成為了一個棘手的問題,對于廢水的處理,目前,有三種最為讓人接受的方法,物理處理法,即利用污染物的物化性質來除掉廢水中的污染物,化學處理法,是指利用化學反應原理處理或回收廢水中的溶解物或膠體中的物質,包括中和,氧化,還原絮凝法。最后一種方法是生化處理法,這種方法是指利用微生物在廢水中對有機物進行氧化分解的新陳代謝過程,包括活性污泥法,生物濾池,氧化塘等方法。
2.強化含重金屬固體廢物污染防治
固體廢棄物是化工三廢中種類最多數量最大的一種污染物,其每年排出的數量有數億噸,破壞了植被,排入水源,對農業用水造成了嚴重的污染,進一步轉化就會進入大氣,化工廢渣的種類繁多,成分復雜,處理方法并不像廢水廢氣那樣有成套的系統和裝置。而是根據其化學組成選用不同的方法,對于有機化工廢物的處理,目前,采用較多的方法有熱分解法,焚燒法和再生利用法,近幾年發展最受歡迎的是再生利用法,將廢物經過多次的回收利用,將其中有用成分提取出來,加工成其他產品。其次就是對無極廢物的處理,其主要方法有3種,分別是可以作為二次原料資源,或者是提取其中的有用成分用于農業生產,對那些沒有什么利用價值或者已經提取有用成分的部分廢物,可以再加工為建筑材料。
三、結論
目前,我國重金屬對水體污染已經相當嚴重了,尤其是化工行業,是最主要的重金屬污染源中,如若不及時治理,將對國民經濟造成嚴重損失,對人們的身心健康造成巨大的傷害,因此,解決重金屬污染問題已經迫在眉睫。
參考文獻
[1] 李然. 水環境中重金屬污染研究概述. 四川環境, 1997(16): 18-22.
1、研究背景
據我國農業部進行的全國污灌區調查,在140萬公頃的污水灌區中,遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區面積的64.8%,其中輕度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,嚴重污染的占8.4%。由此可見我國土壤受重金屬污染的情況較為嚴峻[1]。
在環境污染研究中,重金屬多指Hg,Cd,Pb,Cr以及類金屬As等生物毒性顯著的元素,其次是指有一定毒性的一般元素,如Zn,Cu,Ni,Co,Sn等。人們所說的土壤重金屬污染主要是由于Zn,Cu,Cr,Cd,Pb,Ni,Hg,As8種重金屬元素等引起的土壤污染。土壤是人類賴以生存的自然條件,如果土壤被重金屬污染將直接導致糧食、蔬菜、瓜果等的重金屬含量增加。同時因為重金屬不能為土壤微生物所分解,而易于積累轉化為毒性更大的甲基化合物,甚至有的通過食物鏈以有害濃度在人體內蓄積,從而嚴重危害人體健康[2]。由于重金屬在土壤中難以被分解、轉化或吸收,所以充分認識土壤污染及危害,保護土壤,防治污染是十分重要的任務。
2、土壤重金屬污染的特點
大多數重金屬是過渡性元素,而過渡性元素的原子具有其特有的電子層結構,這使重金屬在土壤環境中的化學行為具有下列一系列特點;
(1)重金屬具有可變價態,它能在一定的幅度內發生氧化還原反應。不同價態的重金屬具有不同的活性和毒性。
(2)重金屬易在土壤環境中發生水解反應,生成氫氧化物;它也易與土壤中的一些無機酸發生反應生成硫化物、碳酸鹽、磷酸鹽等。這些化合物在土壤中的溶解度較小,所以重金屬不易遷移而易累積于土壤中,從而降低了污染危害范圍擴大的可能性,但卻使變長了污染區的危害周期和加大了重金屬危害程度。
(3)重金屬作為中心離子,能夠接受多種陰離子和簡單分子的獨對電子,生成配位絡合物:還可與一些大分子有機物,如腐殖質、蛋白質等生成鰲合物。上述反應增大了重金屬在水中的溶解度,進而使重金屬在土壤環境中更易遷移‘從而增大了重金屬污染區域范圍。
重金屬的所有這些化學特性,決定了重金屬在土壤環境中具有多變的遷移特性。重金屬污染的主要特點,除了污染范圍廣、持續時間長外,還有污染隱蔽性,而且它無法被生物降解,并可能通過食物鏈不斷地在生物體內富集,進而可轉化為毒害性更大的甲基化合物,對食物鏈中某些生物產生毒害,最終在人體內蓄積而危害人體健康。重金屬的上述特性決定了其在污染和環境危害中的特殊作用。
3、土壤重金屬污染的危害
土壤重金屬污染對環境產生的危害主要有下列途徑:
(1)受污染的土壤直接暴露在環境中,動物或人直接或間接地吸收了受污染的土壤顆粒等;
(2)土壤中的重金屬通過淋溶作用向下緩慢滲透,從而污染了地下水;
(3)外界環境條件的變化,例如酸雨、施加土壤添加劑等因素,提高了土壤中重金屬的活性和生物有效性,使得重金屬較易被植物吸收利用,從而進入食物鏈后對動物和人體產生毒害作用。
4、重金屬污染土壤治理方法
土壤重金屬污染的治理,世界各國都開展了廣泛的研究工作。目前,所采用的土壤重金屬污染的治理方法主要有下列四種。
4.1生物措施
生物措施是利用生物的某些特性來適應、抑制和改良重金屬污染土壤的措施。生物措施包括動物治理、微生物治理和植物治理三種方法。
動物治理是利用土壤中的某些低等動物(如虹蛻和鼠類)能吸收土壤中的重金屬,因而能一定程度地降低污染土壤中重金屬的含量。在重金屬污染的土壤中放養蛆蛻,待其富集重金屬后,采用電激、灌水等方法驅出蛆叫集中處理,對重金屬污染土壤也有一定的治理效果[3]。
植物治理是利用有些植物能忍耐和超量累積某種或某些重金屬的特性來清除污染土壤中的重金屬。通常,它有三個部分組成:植物萃取技術、根際過濾技術、植物揮發技術。植物治理的關鍵是尋找合適的超積累或耐重金屬植物。
生物措施的優點是實施較簡便、投資較少和對環境攏動少。缺點是治理效率低(如超積累植物通常都矮小、生物量低、生長緩慢且周期長),不能治理重污染土壤(因高耐重金屬植物不易尋找)和被植物攝取的重金屬因大多集中在根部而易重返土壤等。
4.2工程措施
工程措施包括客土、換土、翻土、去表土等方法,適用于大多數污染物和多種條件。
客土是在污染土壤上加入未污染的新土;換土是將已污染的土壤移去,換上未污染的新土;翻土是將污染的表土翻至下層:去表土層是將污染的表土移去。這些方法能使耕作層土壤中重金屬的濃度降至臨界濃度以下,或減少重金屬污染物與植物根系的接觸而達到控制危害的目的。
用工程措施來治理重金屬污染土壤,具有效果徹底、穩定等優點,是一種治本的措施。但由于存在實施繁復、治理費用高和易引起土壤肥力減弱等缺點。因而一般適用于小面積、重污染的土壤。
4.3農業措施
農業措施是因地制宜的改變一些耕作管理制度來減輕重金屬的危害,以及在污染土壤上種植不進入食物鏈的植物。
用農業措施來治理重金屬污染土壤,具有可與常規農事操作結合起來進行、費用較低、實施較方便等優點,但存在有些方法周期長和效果不顯著等缺點,農業措施適合于中、輕度污染土壤的治理。
4.4化學措施
化學措施是向污染土壤投加改良劑,增加土壤有機質,陽離子代換量和粘粒的含量,以及改變pH,Eh和電導等理化性質,使土壤中的重金屬發生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低重金屬的生物有效性。
用改良措施來治理重金屬污染土壤,其治理效果和費用都適中,對污染不太重的土壤特別適用。但需加強管理,防止重金屬的再度活化。
5、結論
隨著土壤重金屬污染日益加劇,土壤重金屬污染的治理已成為當前研究的熱點。土壤重金屬污染具有高累積性和不可逆轉性,污染一旦發生,僅依靠切斷污染源的方法難以進行徹底恢復。目前,己有一些污染土壤治理的方法,但從其發展和需求來看,還須發展更加有效的治理技術。
參考文獻:
重金屬有多種不同的定義。在環境化學領域中,重金屬是指比重大于4或5的金屬。重金屬污染物不但包括生物毒性顯著的汞、鎘、鉛、鉻和類金屬砷,還包括毒性較弱的重金屬鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩等重金屬元素。土壤重金屬污染隱蔽性強、毒性大、難降解且能沿食物鏈富集,是人們優先考慮去除的污染物。
1污染來源
土壤重金屬污染來源大體可以分為工業來源、農業來源、交通來源。
1.1工業來源。煤和石油等化石燃料燃燒釋放大量含有重金屬的有害氣體和粉塵,工廠排放的煙氣、粉塵等氣體污染物經大氣環流擴散,以干、濕的沉降方式進入到水體與土壤中,造成土壤重金屬污染。工業生產過程如采礦、選礦、礦物加工等排放的廢水、廢氣、廢渣是土壤中汞、鉛、鎘、砷等重金屬污染的主要來源。
1.2農業來源。主要來源于農田污水灌溉、污泥利用,化肥、有機肥、農藥和殺蟲劑的濫用以及塑料薄膜的大量使用等。農用物資施用和農業污灌是農田土壤中汞、鉻、砷、銅、鋅等重金屬污染的重要來源。
1.3城市交通來源。主要來源于汽車排放的尾氣及輪胎磨損產生的粉塵。汽油、油的燃燒和發動機及其他鍍金部件磨損可釋放出鉛、鎘、銅、鋅等重金屬粉塵。
2污染危害
重金屬一旦進入土壤,就很難被微生物降解或者從土壤中去除,因此重金屬對土壤的理化性質、生物特性和微生物群落結構都產生重大危害。受到重金屬污染的土壤,其物理結構和化學性質都會發生變化,危害極大。
2.1導致經濟損失。土壤的重金屬污染會造成耕地面積持續減少、土壤質量下降和生物毒害增多,導致農作物大幅度減產,從而影響到糧食供給、農業可持續發展和區域經濟增長。
2.2危害人體健康。酸雨、土壤添加劑等外界環境條件的變化,提高了土壤中重金屬的活性和生物有效性,使得重金屬較易被植物吸收利用,重金屬污染物難以降解,直接或間接地危害到處于食物鏈頂端的人類的身體健康,引發骨痛病、兒童血鉛、高血壓、心腦血管,癌癥等疾病。
2.3導致其他污染。土壤受到污染后,含重金屬濃度較高的污染表土容易在水力和風力的作用下分別進入到水體和大氣中,導致水污染、大氣污染和其他衍生環境問題。
3治理途徑
重金屬污染土壤的治理途徑主要有兩種:一種是將重金屬污染物清除,削減土壤重金屬總量;另一種是固化土壤重金屬,降低其遷移性和生物可利用性,削減有效態重金屬含量。具體來講包括工程措施,化學措施,農業措施和生態措施。
3.1工程措施。工程措施包括排土、客土和淋洗等方法。排土法剝離表層受污染的土壤,客土法是在被污染的土壤上覆蓋未被污染的土壤,淋洗法是通過清水灌溉稀釋或洗去重金屬離子。工程措施效果較為徹底,能使耕作層土壤中重金屬的濃度降至臨界濃度以下,或減少重金屬污染物與植物根系的接觸來控制危害。
3.2化學措施。第一,通過添加表面活性劑、有機螯合劑等一系列調控措施,改良土壤的理化性狀,提高土壤重金屬的生物有效性,使其易于被其他植物吸收,以達到修復土壤的目的。第二,通過添加固化材料,降低重金屬的遷移性和生物有效性。
3.3農業措施。農業措施是因地制宜的修正和完善耕作管理制度來減輕重金屬的危害,或者在受污染土壤上種植不進入食物鏈的植物。農業措施適合治理中、輕度受污染土壤。
3.4生物措施。生物措施:一是通過生物作用改變重金屬在土壤中的化學形態,使重金屬固定或解毒,降低其在土壤環境中的移動性和生物可利用性;二是通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減、凈化與固定作用。通過一些特殊的微生物與植物、動物去除或者轉化土壤中的重金屬,降低重金屬的毒性。
3.4.1微生物修復。微生物修復技術主要有兩種:原位修復技術和異位修復技術。受到重金屬污染的土壤,往往富集多種耐重金屬的真菌和細菌,微生物可通過多種作用方式降低土壤中重金屬的毒性。
3.4.2植物修復。植物修復是利用植物吸收、富集、降解或固定土壤中重金屬離子或其他污染物,以降低或消除污染程度,修復土壤。
3.4.3動物修復。動物修復是利用土壤中的某些鼠類等低等動物吸收土壤中的重金屬。例如在受重金屬污染的土壤中放養蛆蟲,待其富集重金屬后,采用電激、灌水等方法驅出蛆蟲集中處理。
4展望
土壤重金屬污染來源趨于多樣化、綜合性,對人類的危害也日趨嚴重。在未來很長時間內重金屬污染仍將是我國所面臨的重大環境問題之一,迫切需要解決。但對于不同種類、不同性質的重金屬污染事件,應將物理、化學、生物等修復手段綜合應用以便更好地治理土壤重金屬污染,同時研制復合材料,已解決土壤重金屬復合污染的問題。
參考文獻:
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中圖分類號:X53 文獻標識碼:A
前言
因城市土壤吸收了工業污染源、燃煤污染源及交通污染源等釋放的重金屬,在一定程度上對人類的健康造成影響,且對地表水及地下水等水生生態系統造成污染,導致水質系統紊亂,所以土壤重金屬污染問題在城市土壤研究中占據重要地位。目前,對城市土壤重金屬污染采取有效的管理及治理措施是必要的,避免土壤重金屬污染導致大氣和地下水質量的進一步惡化及循環。
1 我國城市土壤重金屬污染危害分析
回顧性分析導致城市土壤出現重金屬污染問題,其“罪魁禍首”多是由于人類日常活動造成的,如不同工礦企業生產對土壤重金屬的額外輸入及農業生產活動影響下的土壤重金屬輸入、交通運輸對土壤重金屬污染的影響等。自然成土條件也會對土壤重金屬污染造成影響,如風力與水力的自然物理、化學遷移過程等帶來的影響,又如成本母質的風化過程對土壤重金屬本底含量的改變[1]。目前,我國很多大城市的土壤仍舊面臨著鉛、貢及鎘等主要污染元素的繼續污染,例如,北京、上海、重慶、廣州等,土壤都受到不同程度的重金屬污染。隨著工業、城市污染的加劇以及農業使用化學藥劑的增加,城市重金屬污染程度日益嚴重,有關研究統計,目前我國受鉛、鎘、砷及鉻等重金屬污染的耕地及城市環境面積共約2000萬hm2,占總耕面積的20%。隨著土壤重金屬污染面積的擴大,我國大量植物生長受到影響,植株葉片失綠,出現大小不等的棕色斑塊,同時,根部的顏色加深,導致根部發育不良,形成珊瑚狀根,阻礙植株生長,甚至死亡。此外,大量研究證實,土壤重金屬污染影響農業作物的產量與質量,人類通過食用這些農作物產品會對健康及生命造成一定威脅。例如,體內重金屬鎘含量的增加會導致人類出現高血壓,從而引發心腦血管疾病;基于鉛屬于土壤污染中毒性極高的重金屬,臨床驗證一經進入人體,將難以排出,從而影響身體健康,其能對人的腦細胞造成危害,尤其是處于孕期中的胎兒,其神經系統受到影響,導致新生兒智力低下;再者,重金屬砷具有劇毒,人類長期接觸少量的砷,會導致身體慢性中毒,是皮膚癌產生的明確因素。
2 防治措施與發展展望
2.1 綜合措施的運用
應對城市土壤重金屬污染問題采取必要的措施,現階段采用物理化學法結合生物修復法的綜合措施進行干預。顧名思義,物理化學法即是運用物理、化學的理論知識研究出治理土壤重金屬污染的有效方法。基于土壤重金屬污染前期,污染具有集中的特點,易采取的方法為電動化學法、物理固化法。通常采用物理化學法治理重金屬污染重且面積較小的土壤,過程中能體現物理化學法效果顯著且迅速的特點。例如,我國對城市園林土壤重金屬污染,采用物理化學法進行干預,減少了園林植株受損的數量。但對于重金屬污染面積過大的城市園林不易采用物理化學法,因土壤污染面積過大,致使人力與財力的投入量增加,且易破壞土壤結構,從而降低土壤肥力。利用生物的新陳代謝活動降低土壤重金屬的濃度,使土壤的污染環境得到大部分或徹底恢復,這一過程稱為生物修復。實踐中,生物修復具有效果佳,無二次污染的優點,且能降低投資費用,便于管理,利于操作[2]。隨著生物修復在治理污染問題中的技術運用逐漸推進,已納入土壤污染修復方法中的焦點行列。
2.2 發展趨勢
現階段,基于我國土壤重金屬污染治理法中的生物修復法尚處于初級階段,有待于提升其應用價值。就我國領土擁有豐富的植被資源而言,為盡可能保護植被資源,應盡快從植被中選取出能抵抗超量重金屬的植物,并從能抵抗超量重金屬的植物種類中選取相對應的突變體,從而構建起能抵抗超量重金屬的植物數據庫,并依次對數據庫中的植物進行生理及生化的研究。在研究中,采用先進信息技術GPS加強城市區域土壤重金屬鎘、鉛、砷及鉻等含量的空間變異與分布控制研究。同時,對土壤中復合重金屬污染中各元素間的作用與關系進行研究,從而不斷優化物理化學法。
有關文獻表明,我國城市土壤重金屬污染治理在未來將會面向以下幾方面發展,其發展趨勢具有極大突破點。以我國各個城市土壤重金屬污染的數據為依據,建立起綜合的城市土壤數據庫,以便于全面且徹底的開展城市土壤重金屬污染的調查,有關內容包括:重金屬的種類、含量、分布地段及其來源;著手于我國各個城市土壤中污染物質的含量研究,分析生物效應以及人類健康風險,從而為治理土壤污染問題奠定基礎;土壤重金屬污染涉及面較廣,除影響生物及人類健康之外,對土壤、水質、空氣質量及大自然整個生態系統都造成了不可避免的影響。因此,將這一課題納入研究中是必要的,未來將面向對土壤重金屬污染與地表及地下水、空氣可吸入顆粒物含量與其性質存在的關系進行研究[3];不斷優化判斷重金屬污染來源的相關技術;我國區域城市土壤重金屬污染研究主要依據的工具是可視化計算機軟件(GIS),利用其強大的空間分析功能與空間數據管理功能運用在判斷重金屬污染源及其分布地段的研究中,同時能對我國區域城市重金屬污染的風險評估進行分析。
3 結語
綜上所述,對土壤生態系統的結構、功能與水、土、氣、生等其他生態系統的友好關系進行維護是污染治理的前提。目前,我國土壤重金屬污染治理正處于上升階段,面向深化研究,勢必探討出更有成效的治理方法,使人們的生活及健康得到保障。
參考文獻
[1] 楚純潔,朱正濤.城市土壤重金屬污染研究現狀及問題[J].環境研究與監測,2010,05(11):109-110.
土壤,為人類提供生存所需的自然環境,為農業生產提供必要的資源。我們所面臨的許多問題,諸如環境問題、糧食問題、資源問題等等,都和土壤息息相關。自上世紀20年代以來,工業發展,導致金屬產量急劇增加,進而導致重金屬環境污染問題。含有重金屬的污染物通過多種方式進入土壤,導致土壤重金屬污染問題。現在,很多發展中甚至發達國家,都面臨著土壤污染問題。這一問題的日益嚴重,也引起了人們的廣泛關注。因此,本文將圍繞土壤重金屬污染的現狀、治理方法等方面展開。
1.我國土壤重金屬污染的現狀
目前,我國大陸受到重金屬污染的耕地面積約為2000萬公頃,大約占耕地總面積的1/5。其中,受礦區污染的耕地面積約200萬公頃,受石油污染的耕地面積約500萬公頃,受固體廢棄物堆放污染的耕地面積約5萬公頃,受“工業三廢”污染的耕地面積約1000萬公頃,受污水灌溉的耕地面積約330萬公頃。由于土壤污染,我國農業糧食產量每年減少約1300萬噸,更為嚴重的是,因為受到污染,土壤的多種功能,如營養功能、凈化功能、緩沖功能、有機體的支持功能等功能正在逐漸喪失。
2.土壤重金屬污染的后果
第一、土壤污染導致耕地資源短缺。
第二、土壤污染威脅人、畜的身體健康。
第三、土壤污染阻礙農業生產的發展。
第四、土壤污染會導致其他的環境污染問題。
第五、土壤污染危及子孫后代的利益,阻礙農村經濟的健康、持續發展,不利于國家經濟的可持續發展。
3.土壤重金屬污染的治理
3.1物理防治
物理防治主要采取排土、換土、去表土、客土和深耕翻土等措施。不同地區應采取不同的措施:
(1)污染嚴重的地區,適合采取排土、換土、去表土、客土等措施。這些措施可以從根本上去除土壤中的重金屬污染物。具體方法:將重金屬重污染地區的土壤放到高溫、高壓的條件下,使之變成的玻璃態物質,然后將重金屬固定在玻璃態物質中,進而達到去除重金屬污染物的目的。這種方法可以在根本上去除土壤中的重金屬污染物,而且見效迅速,但這種方法工作量大、費用高。因此,這種方法常被用在重金屬重污染地區的搶救性修復工作中。
(2)污染較輕的地區,適合使用深耕翻土這種方法。這一方法可以降低土壤表層的重金屬含量。
3.2化學防治
化學防治的方法很多,如:
3.2.1添加重金屬改良劑
在土壤中添加一些處理重金屬污染時的常用到的改良劑改良劑,諸如磷酸鹽、石灰以及硅酸鹽等。它們可以和土壤中的重金屬污染物發生化學反應,進而生成難溶化合物,從而減少土壤和植被對重金屬污染物的吸收。
3.2.2施加重金屬螯合劑
土壤中的重金屬大都吸附于土壤固體表層,因而土壤溶液中的重金屬含量相對較少,所以,我們可以在土壤中施加重金屬螯合劑。這樣做可以提高土壤中重金屬的有效態,更易于流動、吸收。
3.2.3施用重金屬拮抗劑
在土壤中,重金屬元素之間有拮抗作用。我們可以利用一些對人體沒危害甚至是有益的金屬元素的拮抗作用,減少土壤中重金屬的有效態。所以,在輕度污染的土壤中、施加少量的有拮抗性的金屬元素,將能起到很好的防治作用。
3.3生物防治
生物防治,可以采取以下措施:
3.3.1植物吸收
可以通過植物的吸收作用來減少土壤中的重金屬污染物含量。這類植物很多,如羊蕨屬植物、筧科植物等,這些植物對土壤中的重金屬的吸收率可達到100%。
3.3.2微生物降解
使用清洗劑將土壤表層附著的重金屬解吸到土壤溶液中,然后隨著清洗液一起流入預定的水體中,并和微生物發生作用,從而實現消除土壤中重金屬的目的。
3.3.3生物防治很多優點,如效果好、沒有二次污染、費用低、易管理、易操作等,因此受到人們的普遍重視
3.4農業生態防治
農業生態防治,可以采取以下措施:
3.4.1控制土壤的氧化―還原條件
在浸水的土壤中,重金屬常常以難溶態的硫化物的形式存在。所以,控制土壤中的水分和氧化―還原電位,在作物壯籽期間,保證土壤處于一個相對穩定的水淹期,就可以減少植物吸入的重金屬含量,進而減少果實和籽中的重金屬含量。
3.4.2改變作物品種
改變作物品種,也可以在一定程度上降低土壤中的重金屬含量。如:在受污染較嚴重的地區,種植花卉和經濟林目等;而在受污染較輕的地區,種植耐重金屬性較強強的作物,如改旱地為水田,或者旱地、水田進行輪作,以調整PH、EH,從而降低土壤中重金屬的有效性。
目前,以上列舉的治理土壤重金屬污染問題的技術還不能被廣泛地應用,其原因有成本過高、實地應用的經驗不足、處理效果不穩定等。隨著科學技術的發展,開發、研究工作的深入與完善,這些治理方法一定可以日趨完善,并被廣泛運用。
【參考文獻】
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二、工作重點
根據我市實情,確定重點防控的重金屬污染物是鉛、汞、鎘、鉻和類金屬砷,重點防控的區域(流域)重金屬污染物排放相對集中的地區,重點防控的行業是有色金屬礦(含伴生礦)采選業、有色金屬冶煉業、含鉛蓄電池業、電鍍業、皮革及其制品業、化學原料及化學制品制造業等,重點防控的企業是具有潛在環境危害風險的重金屬排放企業(特別是集中式飲用水水源地上游的企業)
三、主要措施
(一)做好對重金屬排放企業及其周邊區域環境隱患的全面檢查,摸清重金屬污染情況,建立監管臺帳,確定我市重點防控區域(流域)和重點防控企業名單。為了確保環境平安,各縣(市、區)政府必需與轄區內的所有重金屬重點防控企業簽訂環境平安責任狀。
1.對檢查中發現的違法行為要依法嚴處,對污染治理設施不能穩定達標或超總量排污的重金屬污染企業,依法責令整改直至關閉。對不符合產業政策的重金屬企業依法實施關閉,堅決取締無經營許可證從事危險廢物利用處置活動。
2.建立對重金屬排放企業的巡查制度,加強對重金屬污染企業的監控,嚴防超標排放。將整治重金屬違法排污企業作為全市環保專項行動的重點,不時加大對違法行為的獎勵力度,維護社會公平。
(二)嚴格執行建設項目環評審批和“三同時”驗收制度,提高新建排放重金屬污染物項目的準入門檻,對排查發現的未經環評審批且危害群眾健康的已建成項目,報請縣級以上人民政府予以關停撤除。
(三)嚴禁在重金屬排放企業1公里范圍內新建居民點,此范圍內現有的居民點應按規定要求地方政府實施搬遷;地方政府對此有承諾的必需按許諾予以兌現。
(四)進一步規范重金屬排放企業的環境管理,督促企業建立特征污染物發生、排放臺帳和日常監測制度,定期演講監測結果,并向社會公布重金屬污染物排放和環境管理情況。督促企業提升污染治理水平,規范原料、產品、廢棄物堆放場和排放口,建立和完善重金屬污染突發事件應急預案,督促重點防控企業開展清潔生產審核。對不實施清潔生產審核或者雖經審核但不如實演講審核結果的責令限期改正。
(五)要按照《市重金屬污染防治工作實施方案》要求,切實加強組織領導,明確任務,落實責任。對因重金屬污染造成群發性健康危害事件或造成重特大環境污染事故的按有關規定對負責人實施問責,并從該重金屬排放企業的立項、審批、驗收、生產和監管全過程,對有關責任單位和責任人追究責任,對構成犯罪的依法移送司法機關處置。
四、時間布置
(一)準備階段
各縣(市、區)政府根據本方案,制定轄區內具體實施方案,進行動員部署,并于月日前將實施方案及聯系人報市專項行動領導小組辦公室(市環保局)
(二)集中整治階段
各縣(市、區)組織相關部門對轄區內的重金屬排放企業及其周邊區域環境隱患進行全面檢查,摸清重金屬污染情況,建立監管臺帳,確定重點防控區域(流域)行業、企業和高風險人群。對檢查中發現的違法行為要依法嚴處,對污染治理設施不能穩定達標或超總量排污的重金屬污染企業,依法責令整改直至關閉。
(三)督查階段
市環保局將對轄區內整治行動的開展情況進行督查,確保對違法排污企業處分到位、整改到位,各項措施落實到位,省環保廳也將會適時對我市的整治行動開展情況進行督查。
(四)總結階段
各縣(市、區)對專項整治工作進行總結,對存在問題進行整改,完善相關政策措施,并于月日前將工作總結報市專項行動領導小組辦公室(市環保局)
五、具體要求
引言
由于人類活動致使土壤中的微量金屬元素超過土壤環境質量的標準值或土壤背景值的上限值[1],導致生態環境質量下降和土壤環境惡化,從而對人體健康、其他生物、水體噪聲危害的現象[2],稱之為土壤重金屬污染。2013年年底中國國土資源部副部長王世元在土地調查新聞會上指出,中國內地中重度污染耕地大約為5000萬畝;宋偉等對全國138個典型區域土壤污染案例的分析表明,我國耕地土壤重金屬污染的比重占耕地總量的1/6左右[3-5],造成國家經濟效益的損失達200億左右,可見我國土壤重金屬污染形勢并不樂觀。文章結合我國土壤污染的現狀,系統的提出防治措施,為今后土壤修復、治理等工作提供參考性建議。
1 我國土壤重金屬污染現狀
1.1 土壤重金屬污染成因
土壤中的重金屬元素主要指的是汞(Hg)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鎳(Ni)、砷(As)、銻(Sb)和鉍(Bi)這十種元素。影響土壤中重金屬元素含量發生變化的原因有兩個:一方面是在自然環境的作用,成土母質風化過程中自然積累的含量(本底值),之后在風、水等外力作用,經過物理和化學過程而改變其含量;另一方面,也是影響最大的方面,就是人類活動,隨著工業化、城市化的發展,化學工業制造、金屬礦山開采、生活廢水排放、農藥化肥不科學施用及污水灌溉等是重金屬污染的主要來源途徑。
1.2 土壤重金屬污染的特點
隱蔽性:土壤污染需要人為對土樣進行采集,檢測并分析才能夠得出是否存在隱患;不可逆性:重金屬對土壤的污染基本上是一個不可逆轉的過程,受污染的土壤可能需要花費上百年的時間才能夠慢慢消除;長期性:將重金屬存于土壤中,往往是呈垂直遞減分布;難治理性:土壤污染需要通過物理、化學、生物等各種修復方法進行綜合治理,才能達到比較好的治理效果。
1.3 土壤重金屬污染的危害
土壤中的重金屬雖然能夠被作物自身吸收,但這并不會影響到作物的生長和發育,但經過食物鏈的富集作用,進入人體對人體健康存在極大的威脅;我國本來土地利用資源緊張,加之現在又受污染,使原有的形勢更加緊迫,更威脅了子孫后代的生存;由于土壤污染具有長期性和不可逆轉性,嚴重危及農業可持續發展和國民經濟水平的持續增長。
2 土壤重金屬污染的防治措施
要想對土壤重金屬污染得到有效的修復,應從兩個方面入手,一是預防,采取各種政策措施、制定法律法規切斷污染源;二是治理,面對已經存在重金屬污染的土壤,采用科學友好環境的方法綜合治理。
2.1 土壤重金屬污染的預防措施
2.1.1 加大環境監管和治理力度。首先政府部門應該組織相關科研單位和技術人員篩選出有助于治理環境的修復技術,選擇具有代表性的污染地進行修復技術的應用,為治理更大范圍的重金屬污染區積累經驗;其次監督部門應加大環境監管力度,從污染源入手,杜絕重金屬對土壤產生污染,嚴格控制城市生產生活廢水直接進入農田,杜絕污水灌溉農田;再者加強農業環境的監測,尤其是土壤污水灌溉區的動態監測,充分了解土壤中金屬成分、含量的變化,做好預防工作。
2.1.2 倡導科學的農業生產種植。農業生產過程中的主體就是農民,他們對一方土地進行管理與規劃。政府部門應該積極引導農業管理者科學的管理農藥、化肥及除草劑等農用化學品。提倡有機化肥與無機化肥的并施,同時采取積極的預防措施,不僅能夠有效減小土壤污染,還能夠促使作物茁壯成長。大力發展低毒、高效、環境友好型的農藥,嚴格控制農藥的使用量、使用次數及使用時間,杜絕高殘留高重金屬農藥的使用,因此發揮農藥的積極作用。倡導地膜使用后,要積極及時的回收,防止其殘留對土壤造成進一步的污染。
2.2 土壤重金屬污染的治理措施
2.2.1 土壤物理修復技術。土壤物理修復技術主要是根據土壤自身理化性質及重金屬性質,通過物理方法治理土壤中的重金屬污染。最常見的方法,第一種就是客土、換土、深耕翻土,但是需要耗費較大的人力、物力及財力,并沒有從根本實現重金屬污染的治理;第二種是電動修復法,其利用電池原理,在電場作用下重金屬離子開始遷移,使重金屬離子富集到電極處在土壤表層就得以去除;第三種是固定/穩定化修復,常用來清除無機污染物質,使用成本低、設備易移動、穩定性強,但是因為許多技術的聯合應用可能會致使土壤污染面積增大。
2.2.2 土壤化學修復技術。化學修復是將修復劑加入到污染物,其發生一定化學反應,實現土壤的毒性被去除或降低的效果。化學修復法有很多如土壤淋法、原位化學氧化修復技術、溶劑浸提法等。土壤淋洗能夠用于大面積的輕質土和砂質土重金屬污染治理,但是對于滲透系數較低的效果不好,也會造成植物必需營養元素的缺失;原位化學氧化修復技術是利用化學氧化劑(雙氧水、高錳酸鉀等)與污染物發生氧化反應,迫使污染物濃度降低,但是其不利影響就是可能產生氣體,有毒副產物。
2.2.3 土壤生物修復技術。土壤生物修復技術是利用生物的生命代謝活動減少土壤環境有毒有害物的濃度,治理過程中花費成本較低、管理技術簡單。生物修復技術包括微生物修復、植物修復及動物修復。近年來主要放在動物修復的研究上,對土壤動物蚯蚓進行了相關研究[6],蚯蚓對重金屬有一定忍耐和富集能力,通過不斷吞食有機質土壤,經過其自身酶系統的作用,產生利于土壤環境的有機無機復合肥,促進了土壤重金屬形態的轉化,加速了土壤養分的循環。
2.2.4 農業修復技術。農業修復技術指的是改變耕作制度或利用農藝措施調節重金屬對土壤的危害。改變耕作運行模式需要根據當地的具體情況,選擇能夠抵抗土壤污染的作物或植被。利用合理的農業措施進行修復,主要是通過合理的深耕措施及增施有機肥調節土壤的理化性質,從而調控污染物所處的污染環境。
3 結束語
土壤重金屬污染的防治是環境監測的重要任務,是保障我國廣大人民群眾身體健康的根本,是促進國家經濟快速發展的主要推力。采取科學有效的土壤污染防治措施,能夠有效改善土壤結構,提高土壤肥力,降低土壤環境的污染。在未來的環境監測和農業生產中,政府和人民更應該攜起手,愛護我們共有的生存土地,讓重金屬污染事件不再發生,遠離人民群眾,實現環境友好型的生存環境。
參考文獻
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重金屬污染是指由重金屬或其化合物造成的環境污染,主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。因人類活動導致環境中的重金屬含量增加,超出正常范圍,并導致環境質量惡化。近年來,關于重金屬污染事件屢見不鮮,從湖南兒童血鉛超標、陜西風翔數百兒童鉛超標、福建紫金礦業含銅酸性廢水滲漏到重金屬污染“菜籃子”等事件的發行,重金屬污染已影響到我們的生活環境。該問題已經引起了世界各國科學家的高度重視,解決這個問題迫在眉睫。
1 廈門市重金屬污染現狀
廈門市重金屬污染主要是金屬表面處理加工業(電鍍行業)、金屬結構制造業、皮革及其制品業等行業發展過程中污染物排放逐漸累積形成的。根據全國污染源普查結果,2010年廈門市廢水中汞、鎘、總鉻、鉛、類金屬砷等5種重金屬排放量以區域來劃分的話,集美區占全市的72.75%;同安區占全市的17.59%;海滄區占全市的7.96%;思明區占全市的1.09%;翔安區占全市的0.57%;湖里區占全市的0.05%。5種重金屬污染物按排放量大小排序為:總鉻占全市總排放量的94.83%;鉛占全市的3.78%;砷占全市的1.24%;鎘占全市的0.05%;汞占全市的0.1%。從2010年污染源普查數據看,我市主要重金屬污染元素是鉻,重金屬污染集中區域是集美區,主要污染來源為工業廢水污染。總鉻排放量較大的行業有:金屬表面處理加工業(電鍍)、金屬制廚房調理及衛生器具制造業、金屬結構制造業等行業。主要涉鉛行業有:鎢、鉬冶煉業等行業。
重金屬污染具有隱蔽性、潛伏性、不可逆性和長期性等特點,污染危害大,持續時間長、治理成本高。重金屬污染物通過大氣、水體、土壤的遷移轉化和食物鏈的生物放大作用污染環境,危害糧食、食品安全和人體健康。
2 廈門市重金屬污染防治存在的問題
2.1布局分散,發展方式粗放
由于廈門市涉重金屬的企業入駐較早,粗放型增長方式尚未根本改變,改革開放初期環境準入制度幾乎空白,項目環境影響評價中未對環境與健康風險評估進行評估,地方引進企業僅從經濟發展角度考慮,造成涉重金屬行業和企業無序發展,布局分散,結構污染比較突出,對環境造成一定程度的污染。
2.2企業對重金屬污染防治工作重視不夠
近年來,廈門市不斷加強對涉重金屬企業的監管,并建立了先鋒電鍍企業集中控制區,但重金屬排放企業依然比較分散,監管難度大,源頭預防控制未能全面落實。企業對重金屬污染防治重視不夠,有些企業對現有排放標準執行不嚴,一些中小企業不嚴格執行環評和環保“三同時”等環保制度。企業自我監測措施不完善,尚未建立特征污染物日監測報告制度;重金屬污染突發事件的應急裝備和技術水平不高。
2.3環境監管能力不足,基礎工作有待進一步加強
當前,廈門市環保隊伍人員不足,環境監察與環境監測力量有待加強,重金屬污染物在線監控能力相對薄弱,尚末建立重金屬污染預警應急體系。通過近幾年的摸排調查,全市重金屬污染物整體排放情況基本摸清,但對環境影響程度尚未進行全面評估,污染治理技術產業支撐不夠,重金屬污染的基礎調查、科學研究、技術政策等還滯后于污染防治。
3 主要重金屬污染防治對策
3.1加大結構調整力度
堅持以“調結構、促減排”為手段,嚴格執行國家有關產業政策和產業調整振興規劃,建立落后產能淘汰機制,分區域制定和實施重點防控行業落后產能淘汰措施,明確淘汰進度。對于重金屬排放企業主動淘汰落后產能的,安排財政資金予以支持。
3.2嚴格項目準入條件
3.2.1嚴格區域準入
禁止在飲用水源保護區等重要生態功能區新建涉及重金屬污染物排放的項目。非工業區和食品、生物醫藥等有特殊要求的產業園區以及工業區通用廠房原則上不再審批有重金屬污染物排放的項目,其它區域按行業準人要求審批。改建、擴建項目要達到廈門市“十二五”,重金屬減排和增產不增污的要求。
3.2.2嚴格產業準入
凡涉及重金屬排放的新建項目,除高科技(科技局批文)及高附加值(經發局批文)項目、并能解決總量指標的區域外,一律不予審批。
3.2.3嚴格限制排放重金屬相關項目
新建、改建、擴建項目堅持新增產能與淘汰產能“等量置換”域“減量置換”的原則,實施“以大帶小”、“以新帶老”;嚴格控制企業建設項目選址,合理確定重金屬企業的排放濃度和環境安全防護距離,確保周邊群眾身體健康。
3.3積極推進清潔生產
依法實施強制性清潔生產審核,大力發展循環經濟。按照省環保廳、省經貿委的工作部署,督促涉重金屬企業加快強制性清潔生產審核評估和驗收進度。對于經公布要求進行強制性清潔生產審核的企業,未實施清潔生產審核或者雖經審核但不如實報告審核結果的企業,責令限期改正,對拒不改正的依法從重處罰。
3.4嚴格污染源監管
3.4.1進一步摸清重金屬污染情況
全面調查涉重金屬企業污染物排放、治理設施運行情況及其周邊區域環境隱患,深入開展污染現狀評估,進一步摸清重金屬污染情況,全面掌握轄區內重金屬污染情況動態,有針對性地制定重金屬污染綜合防治計劃,加大監控和治理力度。
3.4.2加強對污染源監管,促進企業穩定達標排放
進行重金屬特征污染物自動監控裝置試點工作,待條件成熟后逐步實現重點重金屬污染源安裝自動監控裝置,實行“實時監控、動態管理”,確保污染物穩定達標排放。督促涉重金屬企業進一步完善突發環境事件應急預案和應急處置設施,配備應急物資,定期組織應急培訓和應急演練。
3.4.3規范企業日常環境管理,提高操作運行水平
要求企業建立重金屬污染物產生、排放詳細臺帳,每月向環保部門報備污泥等危險廢物產生量、處置去向等環境管理信息資料,實施動態管理;指導企業完善治污設施,規范物料堆放場、廢渣場、排污口等建設,提升污染治理技術水平。
3.4.4嚴格執行項目審批要求,清理違法企業
中圖分類號 X833 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2017)07-0103-03
Abstract:This paper describes the present situation of soil heavy metal pollution in our country,analyzes the sources of soil heavy metals from sewage irrigation,atmospheric deposition,industrial production and agricultural activities,and analyzes the heavy metal contaminated soil remediation technology briefly.
Key words:Soil;Heavy metal;Pollution;Present situation;Remediation technology
土壤是一個開放的緩沖動力學系統,承載著環境中50%~90%的污染負荷[1-2]。隨著礦產資源開發、冶煉、加工企業等規模的擴大以及農業生產中農藥、化肥、飼料等用量的增加和不合理的使用,致使土壤中重金屬含量逐年累積,明顯高于其背景值,造成生態破壞和環境質量惡化,對農業環境和人體健康構成嚴重威脅。重金屬在土壤中移動性差、滯留時間長、難降解,可以通過生物富集作用和生物放大作用進入到農牧產品中[3],從而影響產出物的生長、產量和品質,潛在威脅人體健康[4]。本文對我國土壤重金屬污染現狀進行了簡要分析,概述了土壤中重金屬的來源,簡單介紹了物理修復、化學修復和生物修復技術在土壤重金屬污染修復方面的研究進展,以期為土壤重金屬污染修復提供參考。
1 我國土壤重金屬污染現狀
隨著礦山開采、冶煉、電鍍以及制革行業的蓬勃發展,一些企業盲目追逐經濟利益,輕視環境保護,再加上農藥、化肥、地膜、飼料添加劑等的大量使用,我國土壤中Pb、Cd、Zn等重金屬的污染狀況日益嚴重,污染面積逐年擴大,危害人類和動物的生命健康。據報道,2008年以來,全國已發生100余起重大污染事故,其中Pb、Cd、As等重金屬污染事故達30多起。據2014年國家環境保護部和國土資源部的全國土壤污染狀況調查公報顯示,全國土壤環境總狀況體不容樂觀,部分地區土壤污染較重,耕地土壤環境質量堪憂,工礦業廢棄地土壤環境問題突出。全國土壤總的點位超標率為16.1%,其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。據農業部對我國24個省市、320個重點污染區約548萬hm2土壤調查結果顯示,污染超標的大田農作物種植面積為60萬hm2,其中重金屬含量超標的農產品產量與面積約占污染物超標農產品總量與總面積的80%以上,尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其復合污染尤為明顯[5]。我國的一些主要水域如淮河流域、長江流域、太湖流域、膠州灣等也都出現了重金屬污染[6]。
2 土壤重金屬來源
土壤中重金屬來源主要有內部來源和外部來源兩種。在內部來源中,由于成土母質、地形地貌、水文氣象及植被和土地利用類型等的不同,對土壤重金屬含量的影響有很大差異[7],致使部分地區土壤背景值較高。外部原因主要是人為活動的影響,是土壤重金屬污染的主要來源,主要包括以下幾個方面:
2.1 隨大氣沉降進入土壤中的重金屬 大氣沉降是造成土壤重金屬污染的一個重要途徑[6]。工業生產、汽車尾氣排放及輪胎摩擦可產生含有重金屬的有毒氣體和粉塵,經自然沉降和雨雪沉降進入土壤中,污染元素主要為Pb、Cu、Zn等。礦山開采和冶煉所帶來的大氣沉降也是土壤重金屬的重要來源[5]。有毒氣體和粉塵容易遷移和擴散,在工礦煙囪、廢物堆和公路附近的土壤中,土壤重金屬含量較高,向四周和兩側擴散減弱。研究人員對某鉛鋅冶煉廠的土壤重金屬空間分布特征的研究發現,Zn、Pb、As的主要污染來源是廢氣的大氣沉降,風力和風向是其空間分布的主要影響因子[7]。
2.2 隨污水灌溉進入土壤中的重金屬 污水灌溉一般是指利用經過一定處理的城市污水灌溉農田[6],利用污水灌溉是農業灌溉用水的重要組成部分。但由于污水中含有大量的重金屬,隨污水進入到土壤中,使得土壤中重金屬含量不斷富集。我國自20世紀60年代至今,污灌面積迅速擴大,以北方旱做地區污染最為普遍,約占全國污灌面積的90%以上,污灌導致農田重金屬Hg、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb等含量的增加[7]。
2.3 工礦企業生產帶入土壤中的重金屬 工業生產中廣泛使用重金屬元素,工礦企業將未經嚴格處理的廢水直接排放,導致廢水中的重金屬滲入到土壤中,使得土壤中有毒重金屬含量增加[11]。礦業和工業固體廢棄物露天堆放或處理過程中,經日曬、雨淋、水洗等作用,使重金屬以射狀、漏斗狀向周圍土壤擴散。南京某合金廠周圍土壤中的Cr大大超過土壤背景值,Cr污染以工廠煙囪為中心,范圍達到1.5km2[12]。電子廢棄物在堆放和拆解過程中,會造成Pb、Cr等重金屬進入農田土壤[13-14]。
2.4 農事活動帶入土壤中的重金屬 隨著人們對農業產出物不斷增長的需求,農藥、化肥、地膜等使用量不斷增加,導致土壤中的重金屬不斷富集,造成土壤重金屬污染。農藥中含有Hg、As、Zn等重金屬,長期使用就會導致土壤中重金屬的累積。磷肥天然伴有Cd,隨著磷肥及復合肥的大量施用,土壤中有效Cd的含量不斷增加,作物吸收Cd量也在增加[15]。地膜在生產過程中加入了含Cd、Pb等重金屬的熱穩定劑,也會造成土壤重金屬含量的增加。當前有機肥肥源大多來源于集約化的養殖場,大多使用飼料添加劑,其中大多含有Cu和Zn[16],使得有機肥料中的Cu和Zn含量也明顯增加,并隨著施肥帶入到土壤中。
3 土壤重金屬污染修復技術
3.1 物理修復 一是客土、換土和深耕翻土等措施。通過這一措施,可以降低表層土壤重金屬含量,減少土壤重金屬對植物的毒害。深耕翻土適用于輕度污染的土壤,客土和換土適用于重度污染的土壤。工程措施具有穩定、徹底的有點,效果較好,但是需要大量的人力、物力,投資較大,并會破壞土體結構,降低土壤肥力。二是電動修復、電熱修復、土壤淋洗等。物理修復效果好,但是成本高,還存在著造成二次污染的風險。
3.2 化學修復 化學修復是主要是采用化學的方法改變土壤中重金屬的化學性質,來降低土壤中重金屬的遷移性和生物可利用率,減少甚至去除土壤中的重金屬,達到的土壤治理和修復的效果[17]。該技術的關鍵在于經濟有效改良劑的選擇,常用的改良劑有石灰、沸石、碳酸鈣等無機改良劑和堆肥、綠肥、泥炭等有機改良劑,不同的改良劑對重金屬的作用機理不同。化學修復是在土壤原位上進行,不會破壞土地結構,簡單易行。但是化學修復只是改變了重金屬在土壤中的存在形態,并沒有去除,在一定條件下容易活化,再度造成污染。
3.3 生物修復 生修復是利用微生物或植物的生命代謝活動,改變重金屬在土壤中的化學形態,使重金屬固定或解毒,降低其在土壤環境中的移動性和生物可利用性。該方法效果好,易于操作,是目前重金屬污染的研究重點。目前生物修復技術主要集中在植物和微生物2個方面[18-19],對植物修復方面研究的較多[20-23]。生物修復不會引起二次污染,成本低,易于推廣,在技術和經濟上都優于物理修復和化學修復,已經得到了廣泛的研究和應用,是目前土壤重金屬污染治理的研究熱點。
3.4 農業生態修復 不同作物對重金屬有不同的吸附作用,可以通過采取不同的耕作制度、作物品種和種植結構的調整、肥料種類的選取等措施,增加作物對土壤重金屬的吸收,降低土壤中的重金屬含量。研究表明,調節土壤水分、pH值以及土壤水分、養分等狀況,實現對污染物所處環境介質的調控[24-25],可以改善土壤的理化性質,促使土壤中重金屬被作物有效地吸收。
4 展望
土壤是人來賴以生存的重要自然資源之一,是人類生態環境的重要組成部分。土壤重金屬污染問題已經成為當今社會的主要環境問題之一。2016年出臺的《土壤污染防治行動計劃》,無疑是我國土壤環境管理歷史上里程碑式的文件,明確了我國土壤污染防治路線圖和時間表。
土壤是一個復雜的生態系統,一旦受到污染,要將進入到土壤中的污染物清除,達到安全生產的目的是十分困難的。重金屬對土壤的污染以現有的技術而言是不可逆的。因此,土壤污染預防要比土壤污染治理重要的多。要堅持源頭預防和過程治理,以源頭控制為主,杜絕污染物進入水體、土體,有效降低污染物的排放。在土壤重金屬污染修復技術研究中,要把物理方法、化學方法、生物技術和農業生態修復措施綜合起來處理污染題,研究出更加經濟高效的治理措施,應該加大生物修復技術研究,減少物理和化學方法的使用,以免造成二次污染。
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