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关键词:生物技术环境污染应用
引言
改革开放以来,我国的经济建设取得了领举世瞩目的成就,人民的物质生活也得到了空前的满足,但是经济建设的高速发展也带来了环境的持续恶化。环境问题目前已经成为一个全世界都关注的课题,严重制约着全球经济发展新局面的到来,在我国环境问题则表现的更为严重,对经济结构调整和可持续发展有非常大的影响。近年来我国对污染治理投入了大量的人力和财力,已经取得了一定的阶段性成果,但是总体来看,目前的污染问题还十分严重,需要加大对其治理的力度。生物技术是指利用自然界中广泛存在的生物体以及其组成器官和组织,去研发新工艺或者新产品的一种技术应用体系,而环境生物技术就是指可以应用到环境污染治理中的工艺或者技术。在现代社会中,生物技术的应用范围非常广泛,作为其重要组成部分的环境生物技术在污染治理过程中有非常重要的地位,无论是在污水处理、废气处理和固体废物处理的过程中都有非常重要的作用。随着科技的发展,环境生物技术的发展和革新速度也非常快,酶工程和基因工程等都是生物技术发展革新的结果。
1环境生物技术的发展概况及特点
生态系统遭到破坏是造成当前各种污染产生的主要原因之一,而环境生物技术对生态系统的构建有非常好的作用。从微生物学的观点来看,构成生态系统最基本的要素就是自然界中各种生物体,生态系统需要通过内物质的循环去保持平衡,而当前的生态系统遭到了非常严重的破坏,进而就造成了水污染、空气污染以及固体垃圾污染等各种我们能够看到的污染现象出现。当前的环境生物技术主要就是利用微生物自身的代谢功能去进行各种污染的治理,近年来随着微生物技术的不断进步和发展,也有越来越多的诸如酶工程、基因工程以及环境修复工程等新工艺和新技术的出现,并且在环境污染治理中发挥着越来越重要的作用。环境生物技术不仅仅只被用在污染治理之中,在健康产业、环境监测以及医药产业等等方面也有非常重要的应用价值。在世界范围内,发达的资本主义国家都非常看好环境生物技术的发展前景,也非常重视生物环境技术产业的构建和发展,以此可见在不久的将来环境生物技术必定会有更好的发展。环境生物技术之所以在世界上受到如此青睐,主要是因为其本身有诸多的优点,在环境污染治理中的效果也明显优于其他技术。传统的物理或者化学技术处理污染的过程比较繁琐,且一次性的处理量非常有限,投资相对来说也显得更高,最重要的是还会造成二次污染,而环境生物技术与之相比则有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等许多的优点。此外,环境生物技术可以利用修复技术去净化环境,使得受到污染的资源能够再次有被使用的价值,这是其他传统技术和方法无法比拟的一项巨大优势。
2环境生物技术在环境保护中的应用
2.1污水的生物净化
水为生命之源,水污染给人们的日常生活和身体健康所带来的危害是非常大的,因此,水污染的治理在我国一直被重点强调。相关的研究资料显示,造成水污染的污染因子具有多样性和复杂性的特点,有机磷、重金属、氰化物以及各种酚类物质等等都是造成水污染的重要污染因子,传统的治污技术很难处理污水中这些有害的物质,而利用生物技术则比较容易实现。当前,通常采用固定化酶和固定化细胞的技术进行污水的处理,这两种技术都是通过微生物自身的生命活动,利用生物体的新陈代谢过程去祛除或者转化污水中的有毒物质。无论是固定化酶还是固定化细胞的技术都属于微生物技术的范畴之内,都是环境生物技术在污染处理中应用的直接体现。
2.2污染土壤的生物修复
土壤的污染是近几年来被重点关注的一种污染形式,因为我们所食用的粮食和蔬菜都来源于土壤,我们的生活更是片刻都不能离开土壤,因此必须要解决土壤污染的问题。相关的研究数据表明重金属是造成土壤污染最重要的污染因子,对于土壤中重金属的处理一直以来都是一个难题,当前主要采用微生物的修复技术。土壤修复技术的原理是利用生物本身吸收和代谢的生命体活动去改变重金属的化学形态,使其化学特性固定,从而降低其在土壤中的移动性,最终达到对受污染土壤中重金属的净化和消减。通过上述生物技术处理过的土壤,不仅能够大大降低或者清除重金属的污染,还能在一定程度上提高土壤中有机质的含量,通过微生物活动改善土壤生态结构,防止水土流失。
2.3白色污染的消除
白色污染是当前表现非常突出的一种污染现象,其污染源就是我们日常生活中的废弃塑料袋,还有就是很难被化解的农用地膜,据统计我国每年所产生的塑料垃圾有数百万吨之巨,广泛分布于河沟和土壤之中。许多人可能认为塑料垃圾只会有碍观瞻,却不是什么有毒有害的物质,实则不然,塑料垃圾会造成严重的水污染、土壤污染以及空气污染。生物可降解塑料袋的研发已经成为全世界都关注的一个课题,当前也已经有许多环保袋产品问世,这些生物可降解塑料袋的制作就需要用到环境生物技术。当前利用环境生物技术可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌,还可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物中,从而使得两者同时发挥出更大的作用,加速塑料袋垃圾的降解。
结语
综上所述,环境生物技术在污染治理工程中的应用非常广泛,同时在环境修复工程中的应用也很广泛,从目前的实际应用情况来看环境生物技术非常有效。然而,由于我国在经济发展的过程中长期以来对环境问题有所忽略,所以尽管现在的污染治理取得了一定的成就,但是所面临的形势依然不容乐观,需要进一步加强环境生物技术的开发和应用。在实际的污染治理过程中,许多环境生物技术的虽然有很好的效果,但是由于其成本和适用性等条件的限制,还不能被全面推广应用,这就要求环境生物技术要不断的进行革新与进步,使其能够在环境工程中发挥更大的作用。
参考文献
[1]于洁,冯裕,解玉红等.PCR-DGGE技术及其在环境微生物领域中的应用[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2010,12(06):227-234.
[2]林杰喜.分子生物技术在环境污染治理中的应用[J].资源节约与环保,2014,12(07):129.
关键词:流域污染;治理技术;研究进展
随着经济的快速发展、城市化进程加快及流域人口增长,越来越多的污染物排入河流,早已超过了河流自身的容量,使河流受到不同程度的污染,生态系统遭到破坏,导致流域水体污染问题日益严重。污染事件的频频发生已成为世界普遍问题,引起国内外的高度重视。
1.流域污染现状
2013年我国环境状况公报显示:我国十大流域423条河流的国控断面中,Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为71.7%、19.3%和9.0%,主要污染指标为COD、高锰酸盐指数和BOD5。62座重点湖泊(水库)972个国控断面水质优良、轻度污染、中度污染和重度污染的比例分别为60.7%、26.2%、1.6%、和11.5%,主要污染指标为TP、COD和高锰酸盐指数,富营养、中营养和贫营养的湖泊(水库)比例分别为27.8%、57.4%和14.8%。309个地级及以上城市的835个集中式饮用水源地达标率为97.3%,主要超标指标为TP、Mn和NH3-N,地下水水源地主要超标指标为Fe、Mn和NH3-N。
流域所在地工业结构和布局的不合理以及对资源的无序开发使得工业污染成为主要的流域污染源;流域沿岸城市化的加快,城镇生活污水问题日渐突出,部分城镇污水处理厂不正常运行更使得流域废水处理率不高;化肥、农药的大量使用,不仅污染了水质,而且危害水域中的有益动植物,造成相关动植物品种数量的减少甚至濒临灭绝,进一步破坏了水生态环境,从而严重影响了水源涵养功能,使得水资源短缺、水环境恶化的态势更加严峻。
2. 流域污染治理技术
流域污染治理是一项复杂的系统工程,目前国内外已经在使用的或已试验的污染河流水体治理技术主要分为物理、化学和生物―生态3类方法。
2.1 物理方法
2.1.1 曝气技术 曝气技术是利用自然跌水(瀑布、喷泉、假山等)或人工曝气对水体复氧,促进上下层水体的混合,使水体保持好氧状态,以提高水中的溶解氧含量,加速水体复氧过程,抑制底泥N、P的释放,防止水体黑臭现象的发生。河道曝气复氧一般采用固定式充氧站和移动式充氧平台两种形式。人工曝气复氧是指向处于缺氧(或厌氧)状态的河道进行人工充氧能够加强河道的自净能力,改善水质、改善或恢复河道的生态环境。
2.1.2 环保疏浚技术 环保疏浚技术是利用机械疏浚方法清除江河湖库污染底泥, 整个工程对环境及周围水体的影响都较小。疏浚能消除污染水体的内源, 减少底泥污染物向水体的释放。疏浚对沉积物中的营养物、重金属和持久性有机物等污染物的去除明显,这是水体污染治理中普遍采用的方法之一,也是解决内源(P污染)释放的重要措施。
2.1.3 原位覆盖技术。原位覆盖技术是一种控制江河湖库内污染源的技术。 通过在污染底泥表面覆盖清洁的一种或多种覆盖物,来阻隔底泥中的污染物向上覆水释放迁移[1]。
2.1.4 机械除藻 水华蓝藻大量暴发时,采用机械除藻,对控制蓝藻水华污染,有效降低仍N、P等污染物负荷具有十分重要的作用。
物理方法只是使污染物转移而并没有消除,只能缓解污染程度而并非真正净化水质。此类方法治标不治本。
2.2 化学方法
化学治理方法主要是采用各种化学药剂,如加入化学药剂杀藻、混凝沉淀、假如石灰脱氮、加入铁盐促进磷的沉淀(化学固磷)等。
2.2.1 絮凝沉淀技术 絮凝沉淀技术通过投加化学药剂(一般为混凝剂)来去除水体中污染物的水处理技术。该技术较适用于污染严重、较为封闭的地表水体,对SS、浊度、TP、CODCr去除效果较好,对重金属、TN等同样有可观的去除效果,且药剂用量非常少。但该方法由于极易造成二次污染,不推荐广泛使用。
2.2.2 化学除藻 化学除藻是控制藻类生长快速而有效的方法。除藻常用的药剂有硫酸铜、漂白粉、明矾、聚铝和硫酸亚铁等。采用硫酸铜及改变水的pH值可以达到去除水中藻类、降低甚至消除水腥味的效果,并且比单独投放硫酸铜要好。该方法操作简单,可在短时问内取得明显效果,提高水体透明度。不足之处在于不能将氮、磷等营养物质从水体中清除出来,不能从根本上改变水体的富营养化,而且除藻剂的生物富集以及生物放大作用可能会对水生生态系统产生负面影响。因此,除非应急和健康安全许可,化学除藻一般不宜采用。
2.3 生物―生态方法
生物―生态法是国内外近年来发展迅猛的一种新技术,其通过培育的植物或接种、培养的微生物的生命活动的过程,对水中污染物进行降解、转化和转移功能,从而让水体得到净化的方法,在实施中工程造价相对较低、净化效果好、低耗能或根本不会耗能、实施成本低廉等优点。除此之外,这种处理技术的特点是不会在水体中投放药剂,绝对不会产生二次污染。还能够与绿化环境和景观改善连接起来,创造人与自然和谐相处的优美环境。生物方法包括水生植物净化法、生物膜技术、河道曝气复氧、土地处理法、生物修复法等。
2.3.1 水生植物净化 利用水生植物的自然净化机能,对去除富营养化水体中的TN和TP,增加水体中的溶解氧有明显效果,且能有效抑制藻类生长。只有重建并依靠优化的水生植物大面积的稳定存在,才能实现逐步恢复和提高河道水质的目的,在冬季水温3~7℃的低温条件下,大多数本生植物处于生长停滞期,据报道伊乐藻和菹草在低温条件下具有明显的生产能力。但水生植物在富营养化水体中透明度低,不能维持正常的光合作用而难以形成稳定植被。
2.3.2 生物膜技术 生物膜技术是将微生物群体粘附于载体的表面上呈膜状,在与污水接触过程中,生物膜上的微生物吸收污水中的有机物为养料然后同化有机物,而起到净化污水的效果。利用生物膜自净原理在河道内铺设一些卵石或其他填料,进而改变水体环境生态结构的单一性。
2.3.3 生物修复技术 生物修复技术(Bioremediation)是利用微生物或者其他水体生物,将水体或土壤中的有害有毒污染物质通过生物体内分解为 CO2和H2O,或转化为无毒无害物质的系统化的工程技术。生物修复技术有水生植物修复技术、微生物修复技术、水生动物修复技术。
3.展望
综上所述,物理、化学和生物―生态技术各有利弊,所以我们要针对河道具体特点、区域的具体情况,因地制宜,充分借鉴国内外河流治理的实践经验,开发集污染河流治理、资源化利用及生态修复于一体的集成技术,为我国污染河流治理提供参考。
参考文献:
[1] 唐艳.污染河流治理技术综述[J].河南科技,2014,3(2):179.
关键词:工业企业;环境污染;管理
我国正处于统筹城乡发展的关键时期,工业化建设与城镇化建设带动了工业企业的发展,但是曾经也严重破坏了环境,排放的大量废水、废气造成了环境污染,不仅大大降低了我国的空气质量,也严重影响了人们的身心健康。工业企业领导没有对环境污染管理引起重视,一味地关注经济效益与对环境问题不管不问的工作作风,为后期的环境管理埋下了严重的隐患。因受资金的限制,部分工业企业即使认识到了环境保护的重要性,也无法采取科学合理的方法保护环境。工业企业粗放型的经济增长方式对环境管理也造成了一些问题。粗放型道路必然导致公司企业在生产过程中消耗了大量的资源,形成了经济上和资源上的浪费。如果不能挖掘和发挥出能源的最大价值,会导致企业在生产的过程中排放出更多的污染物,从而影响到工业企业周围的环境与居民的身体健康。因此,应把握好工业企业所面临的一切环境问题,从以下几方面入手强化工业企业环境污染管理。
1建立健全c企业发展相协调的环境制度
1.1完善环境标准及监督体系
应充分吸取国外环境标准体系研究的先进经验,在结合我国工业企业环境污染及其污染治理实际情况的基础上,因地制宜,完善以工业企业经济建设为导向的环境标准体系,并将环境污染治理纳入到环境标准体系内容中,促使我国环境标准体系与国外环境标准体系实现无缝接轨。应根据实际情况确定好环境污染的重点行业,为其建立污染物排放标准,分类别、分程度根据环境污染将行业进行排名,从行业特点出发制定针对性强的排放标准,并实施与行业生产活动相结合的环境污染治理制度,在强化行业生产管理的同时,积极采取措施提高一切资源、能源的可利用率与再使用率,力争在生产活动中就消除污染。再者,完善国家环境标准后,应建立健全地方环境治理的舆论监督机制,强化对各工业企业生产活动的监督。
1.2强化环境立法
环境污染治理离不开法律的控制、规范和引导作用,应在工业企业经济建设的同时建立环境保护法制经济,强化环境立法。应将环境保护制度从经验性立法中解脱出来,积极实施导向性立法,深入研究和归纳工业企业现有的环境污染防治与保护经验,并重点分析和预测对一些尚不成熟的环境保护措施或制度,制定出引导性强的环境保护法律。以市场经济发展进程为基础强化工业企业环境法律体系的单项法,增强环境保护基本内容的具体性、实效性与适用性,全面推动以权利经济为核心的市场经济和以污染治理为基础的环境保护共同发展。
2开通“绿色渠道”、实施绿色化管理
2.1立足于行业特点构建绿色企业文化
充分挖掘和发挥企业管理者的领导作用,提升工业企业高层决策者环境污染治理与环境保护的认识,准确把握经济发展给环境带来的一系列问题,捋清环境问题与企业发展之间的关系,立足于行业特点构建绿色企业文化。其一,顺应全球性绿色潮流,积极开展活动增强工业企业内的环境意识,引导每个人树立环境责任感,在工业企业内掀起环境保护的模范行动,以环境保护与生态和谐发展为基础树立全新的企业价值观,并借助管理权威增强员工对环境污染治理与环境保护观念的认同感,提高企业的形象。其二,结合企业发展需要建立必要的规章制度,以企业道德规范为导向,以条文的形式,规范和约束工业企业全体员工的行为,引导他们节约并合理利用资源,提升环境保护工作的积极性,为企业树立绿色形象提供途径。其三,积极开展环保活动,强化工业企业全体员工的环保意识,把握好环境问题给企业所带来的一切机遇与挑战,在处理好环境问题与企业发展关系的基础上,将环保工作更好地融入到企业的日常管理工作中去。
2.2开通“绿色渠道”积极推行清洁生产与总量控制
工业企业生产流程和工艺十分复杂,需要的资源也特别多,因此应开通“绿色渠道”,以节约资源为主,积极推行清洁生产,实施总量控制。在促进经济发展与环境保护共同发挥作用时,有效地提高人们的生活质量,建立严格规范的环境标准,并动员社会全员参与环境污染治理与环境保护工作中来,增强社会团体、公众的环境意识,强化消费领域的环保工作,在工业企业生产全过程中采用环境污染预防与控制相结合的方式,真正保护好环境。
放眼全球,很多国家都曾遭遇过环境污染的难题,“品尝”过环境污染造成的恶果,在治理污染方面都走过漫长而艰辛的道路。然而,不少发达国家通过利用环境科学先进的技术与严格的法规进行污染治理,已经获得了丰硕的成果并积累了大量经验,这些经验对于我国的环境污染治理与修复不无借鉴与启示作用。
西方的前车之鉴
环境污染几乎是每一个工业化国家都曾经遇到的棘手问题。环境污染成为一种威胁人类生存与发展的全球性危机,始于18世纪末兴起的工业革命。
从18世纪下半叶起,经过整个19世纪到20世纪初,首先是英国,而后是欧洲其他国家、美国及日本相继经历和实现了工业革命。在这些国家,伴随煤炭、冶金、化学等重工业的建立和发展,以及城市化的推进,出现了烟雾腾腾的城镇,发生了烟雾中毒事件,河流等水体也严重受害。
英国作为最早实现工业革命的国家,其煤烟污染最为严重;水体污染亦十分普遍。除英国外,在19世纪末期和20世纪初期,美国的工业中心城市,如芝加哥、匹茨堡、圣路易斯和辛辛那提等,煤烟污染也相当严重。至于后来居上的德意志帝国,其环境污染也不落人后。19世纪和20世纪之交,德国工业中心的上空长期为灰黄色的烟幕所笼罩,工业区的河流也变成了污水沟。
随着工业化的扩展和科学技术的进步,西方国家煤的产量和消耗量逐年上升,由此酿成多起严重的燃煤大气污染公害事件。1943年洛杉矶首次发生的光化学烟雾事件,第一次显示了汽车内燃机所排放气体造成的污染与危害的严重性。在这一阶段,污染源增加,新的更为复杂的污染形式出现,因而公害事故增多,公害病患者和死亡人数扩大,这体现出西方国家环境污染危机愈加明显和深重。
20世纪50年代起,世界经济由战后恢复转入发展时期。西方大国竞相发展经济,工业化和城市化进程加快,经济持续高速增长,这也使得工业生产和城市生活的大量废弃物排向土壤、河流和大气之中,最终造成环境污染的大爆发。
1972年6月,联合国在瑞典斯德哥尔摩召开“人类环境会议”后,西方发达国家开始了对环境的认真治理,工作重点是制定经济增长、合理开发利用资源与环境保护相协调的长期政策。20世纪七八十年代,这些国家在治理环境污染上不断增加投资,如美国、日本的环境保护投资约占国民生产总值的1%~2%。它们十分重视环境规划与管理,制定各种严格的法律条例,采取强有力的措施,控制和预防污染,努力净化、绿化和美化环境。到80年代,西方国家基本上控制了污染,普遍较好地解决了国内的环境问题。
1992年6月的里约联合国环境与发展大会,正式否定了工业革命以来的那种“高生产、高消费、高污染”的传统发展模式,标志着包括西方国家在内的世界环境保护工作又迈上了新的征途——从治理污染扩展到更为广阔的人类发展与社会进步的范围,环境保护和经济发展相协调的主张成为人们的共识,“环境与发展”则成为世界环保工作的主题。
在生态危机威胁着人类生存与发展的今天,在许多发展中国家依然重蹈发达国家覆辙的情况下,重新审视与研究发达国家环境污染与治理的历史,学习这些国家治理污染的经验,就显得十分的必要和迫切。
英国:利用技术科学治污
200多年前开始的第一次工业革命促进了钢铁、煤炭、化工和其他行业的繁荣,推动了英国经济和社会的发展。然而与此同时,对于废料处理和运营管理的疏失,也导致了化学废料流入土壤或者直接排入地下,带来非常严重的土壤及地下水污染问题。从20世纪中叶开始,英国就陆续制定相关的污染控制和管理的法律法规,同时进行土壤改良剂和场地污染修复研究。英国土地修复技术非常规范,目前主要采取物理方法、化学方法、生物修复三方面的技术。
对于泰晤士河的治理,英国成立了治理专门委员会和水务局(公司),对整个流域进行统一规划与管理,提出水污染控制政策法令。1850~1949年,英国政府开始第一次泰晤士河治理,主要是建设城市污水排放系统和河坝筑堤。1950年至今进行了第二次污染治理,不仅重建和延长了伦敦的下水道,还建设了大型城市污水处理厂,加强工业污染治理,采取对河流直接充氧等措施治理水污染。目前,全流域建设污水处理厂470余座,日处理能力为360万吨,几乎与给水量相等。泰晤士河沿岸的生活污水都要经过污水处理厂处理才能排放到河中,污水处理费用计入居民的自来水费中。
在泰晤士河的治理中,科学技术的作用同样得到高度重视,尤其是泰晤士河的第二次治理。科学研究帮助水务局制定合理的、符合生态原理的治理目标,根据水环境容量分配排放指标及时跟踪监测水质变化。经过100多年的综合治理,特别是20世纪六七十年代的高强度治理,泰晤士河已成为国际上治理效果最显著的河流,也是世界上最干净的河系之一。1955~1980年间,泰晤士河总污染负荷减少了90%,河流水质已恢复到17世纪的原貌,100多种鱼重返泰晤士河。
日本:针对立法 问责严厉
在工业化较早的日本,1968年的“痛痛病”事件直接导致了1970年《农业用地土壤污染防治法》的出台。1975年,大量六价铬污染土壤事件在东京地区频繁爆发,逐渐演化成严重的社会问题,进而引起全社会对“城市型”土壤污染的关注。在此背景下,2002年5月29日,日本公布了针对“城市型”土壤污染的《土壤污染对策法》,并于同年12月26日公布了《土壤污染防治法实施细则》。
《土壤污染对策法》的立法目的旨在通过确定土壤中的特定有害物质进而实施土壤污染防治对策保护公众健康、确立相关措施防止人体健康受到污染的侵害等,主要内容包括土壤污染状况调查、划定受污染区域、消除污染措施的相关规定、变更土地形式和土地使用计划的相关规定、委派调查机构、促进法律实体等相关规定等。显而易见,专门性的土壤污染防治立法的内容仅限于对已经污染的土壤的改良和恢复。但是,日本土壤污染防治立法并不仅仅限于这些专门立法,还有大量与土壤污染预防相关的外围立法,包括《大气污染防治法》《 Dioxine类物质特别对策法》《水质污染防治法》《废弃物处理法》《化审法》《肥料取缔法》《矿山保安法》等,这些外围立法通过对大气污染、Dioxine物质污染、水污染、固体废物污染、特定化学物质污染、化肥和农药污染以及矿物污染的控制,从不同方面来阻断新的土壤污染源,从而达到预防土壤污染的目标。
日本在水资源安全问题上同样有过沉痛的教训。从20世纪60年代起,日本各地连续发生多起水污染造成的社会事件,引起日本全国的强烈反响。如九州地区的熊本县,由于当地的化肥厂直接排放含有汞的废水,使当地居民患上脑神经麻痹的怪病。
在舆论的压力下,日本政府不得不下决心解决企业排污造成的水污染问题。日本首先从立法开始,短短几年,先后通过了《控制工业排水法》《水质污染防治法》《湖泊水质保全特别措施法》等法律,后来,日本又根据情况变化多次修改《水质污染防治法》。这样,日本主管部门和法律部门就可以依据这些法律监督和管理水资源,并调查和追究污染水质的责任方。在这种法律和舆论的约束下,日本任何一级行政长官对水资源和居民用水的安全达标都不敢掉以轻心,否则不仅自己的“乌纱帽”不保,而且可能身陷法律纠纷。
日本为确保水资源安全,防止水污染,还建立了信息公开和居民查询制度。在许多城市,主管部门都在供水系统的各个环节设立了监控系统。如东京都,从上游的水源到最终段的居民家庭管道,一共安装了10多个检测点,共有60多项检测项目,而且随时公布这些项目的检测结果。居民每天可以从东京都水道局的网站上看到有关信息。如果居民感觉自己家中的水质有问题,可以电话询问水道局,或登门查询,水道局必须给予说明,或上门检查。
为解决企业排放问题,日本政府采取了“鞭子加糖块”的政策。一方面,严厉打击非法排放的企业,作出严厉的处罚。另一方面,日本政府向投资建设污水处理系统的企业提供一定的财政补贴,还给予税率上的优惠。这些政策让企业知道,与其违法排污被罚高额罚金甚至企业倒闭,不如拿出些资金修建废水处理设施,而且还能得到政府的补贴,政策引导使日本在短时间内就杜绝了企业排放污水问题。
德国:摸清家底 区别对待
在工业化过程中,德国留下了许多污染场地,有15%~20%的土地被怀疑可能受到污染。调查结果表明,德国有30万块土地需要治理。在后工业化时代,土壤保护已经成为德国环保的一项重要工作。德国的土壤保护工作做得比较深入细致,开展了污染场地调查,底数清楚,为开展土壤保护工作打下了坚实基础。
首先,全面开展土壤监测。目前,德国各州都对土壤进行长期监测,全国共有800多个监测点,绝大部分是环保部门设立的,也有一些是农业部门设立的。联邦与各州政府设立土壤污染调查小组,根据土地的用途,对土壤进行监测,随时了解土壤特性的变化信息,同时观察土壤发展趋势,评估治理措施是否有效。
其次,对全国有污染嫌疑的地块进行排查、筛选,对重点污染地块进行详细调查,然后,通过情景模拟,开展土壤修复研究,制定技术方案并实施。
再次,建立污染场地数据库。如萨克森州对全州污染土地建立了一个详尽的数据库,所有与土壤保护相关的州政府部门都可以使用这个数据库,下一级地方政府也可以查找属于本地区的污染场地情况。同时,建筑公司也可利用这个数据库。通过这个数据库,可以对全州土壤保护进行有效的动态管理。
德国还通过精密计算设计了一套指标来评估土壤风险:在绿色线上的,主要是预防土壤恶化;在黄色线上的,要发出警告;在红色线上的,必须进行清理。
当然,土壤保护最好的手段是尽量少用土地。在工业化过程中,大量农业用地转为工业、交通、住宅用地,土地利用的转型导致了土壤污染。少用地意味着少污染。因此,现在德国对土地转型利用实行总量控制,现在每年农业土地转型利用的总量为50多公顷,到2020年年利用量不能超过30公顷;为满足建设需要,重点向城市要土地,重视土地的重复使用,避免无节制地向周边拓展,造成新的污染。
澳大利亚:改造污染土地成公园
和世界很多其他国家一样,澳大利亚也逐渐将重度污染的工厂企业慢慢搬离城市中心和住宅区周边。搬迁留下的空地会经环境署的严格评估并由开发商做出改造意见申请,获得批准之后才允许将污染地块修复和转型为非工业用地。
澳大利亚很多受污染严重的土地最终并没有转型成商住用地。一些大型的森林公园、湖滨公园,由于可以广种树木、使土壤自然修复,更适合污染土地的转型。获得过多项大奖的澳大利亚BP石油公司遗址公园就是在原BP石油公司场地改造后建成的。这座公园中,很多被污染的土壤并没有被运走,而是和有机物相结合,重新加以使用,通过自然法则,慢慢把土地净化。对于被污染土地的修复工作,澳大利亚的标准和规格非常高,曾经被严重污染的奥林匹克公园地块,已经被改造成了适合全家出游的绿色天堂。
在悉尼西区一个工厂变住宅区的地块改造中,市政厅要求改造者必须把所有被污染的土壤全部装进密封的卡车中,沿特定路线运出后,倾倒在专用的屏蔽空间内,最终用水泥板封存。光这种土壤修复就耗资500万澳币,约为2500万人民币。
关键词:国内 土壤 重金属污染 治理措施
中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)05(b)-0114-01
我国土壤重金属污染日益严重,开展土壤重金属污染防治措施是必要的,以此来保证生态环境和食品安全。在1983年我国对土壤环境容量做了初步研究,并提出了相关理论,如土壤重金属的生态效应等。我国目前围绕重金属污染土壤修复技术的基本原理提出了土壤重金属污染治理措施,如工程措施、物理修复、化学修复、生物修复和农业治理措施。
1 工程措施
工程措施是土壤重金属污染治理措施中的经典,工程措施主要就是指客土、换土和深耕翻土这些治理措施。针对土壤重污染区一般会采用客土和换土的方式,而对于土壤轻污染区一般则选择深耕翻土这种方式。工程措施具有独特的优势,如彻底性和稳定性。但是在实际治理过程中,工程措施工程量大,需要巨大资金投入,并且土体结构也会因这种措施而遭到破坏,进而导致土壤肥力越来越低。除此之外,采用工程措施换出的污土,还需要再次处理,工序较为复杂。
2 物理修复
物理修复是土壤重金属污染治理措施中最早的一个治理方法,其比较适用于污染面积小的土壤。物理修复是一种治本的治理措施,但是如果发生二次污染,那么这种措施很容易破坏土壤结构,导致土壤肥力降低。物理修复主要包括改土法、热解析法、玻璃化技术、电动修复。(1)改土法。这种方法所包含的方法与工程措施相类似,即客土法、换土法和深耕翻土法。这种方法在20世纪90年代之前应用较为普遍,其彻底性和稳定性占据优势。但是随之新兴技术的开发,这种方法逐渐被取代。(2)热解析法。这种方式适用于一般容易挥发的重金属污染区,通过加热的方式,将这些重金属污染物从土壤中挥发出来,这种方法对治理由于汞而引起的污染非常奏效,并且可以将汞进行回收。但是这种方式很容易破坏土壤中的有机物质和结构水,并且如果没有将汞及时彻底回收,很容易造成大气二次污染。因此,这种方法应用较少。(3)玻璃化技术。采用这种方法之前需要在被污染的土壤里面埋下导电材料,通过电极使土壤融化,冷却后形成玻璃态物质。这种方法应用较为复杂,而且成本较高。但是,玻璃化技术非常适用于放射性废物的治理。(4)电动修复。电动修复就是指在污染土壤中通电流,金属离子等向电极运输,经工程化的收集系统集中收集处理。电动修复不需要搅动土层,是一种经济可行的方式。该技术最先是由美国所提出,目前在我国也应用较为广泛,其已经进入商业化阶段。
3 化学修复
化学修复就是向污染的土壤中加入一般化学物质,如改良剂等,改变理化性质,使土壤发生化学反应,降低重金属的生物有效性。化学修复成本较低,但是其很容易“反复发作”。化学修复主要包括化学固化法和化学淋洗法。
(1)化学固化法。化学固化法就是在污染土壤中加入化学试剂,让其与土壤中的重金属发生反应,降低土壤中重金属生物的有效性。目前,我国在土壤重金属污染治理中已经应用过多种金属氧化物、生物材料、有机质高分子聚合材料,通过这些物质,改变土壤介质的酸度。
(2)化学淋洗法。化学淋洗法就是在污染土壤中加入淋洗液进行淋洗,将土壤固相中的重金属转化到土壤液相中,最后将液相回收处理。我国通常运用的淋洗液有无机酸、表面活性剂、EDTA等。这种方式对于污染较轻的土壤比较适用,虽然对于重度污染的土壤也能发挥较好的作用,但是需要较大的成本。加之,淋洗液如果没有使用得当,很容易造成地下水污染、土壤变性。
4 生物修复
生物修复是指在一定条件下,利用微生物、植物的代谢来治理污染物。利用修复可以削弱土壤重金属污染物的毒性。与上述治理措施相比,生物修复在达到治理目的的同时,降低成本,不会产生二次污染。生物修复包括植物修复技术、微生物修复技术以及生态修复技术。
(1)植物修复技术。植物修复就是以植物忍耐和超积累某种重金属的理论为基础,利用自然生长的植物,对土壤重金属污染进行清除。植物修复主要包括植物提取、植物挥发和植物稳定。1)植物提取利用重金属积累植物将污染土壤中的重金属吸取出来,将其转移到地上,进行集中处理,达到治理污染土壤的目的。目前常用的植物有油菜、荠菜等,主要除去由铅、镉等重金属造成的土壤污染。1999年在我国发现了世界上第一种砷的超富集植物――蜈蚣草。从1999年至今有很多专家对蜈蚣草清除土壤重金属的污染进行研究,如谢景千、雷梅、陈同斌、李晓燕、顾明华、刘晓海在《蜈蚣草对污染土壤中As、Pb、Zn、Cu的原位去除效果》一文中验证了蜈蚣草对土壤污染具有很大的修复潜力。2)植物挥发主要是利用植物的根系,通过根系吸收重金属,并将其转化为易挥发的气态物质,从而达到治理土壤污染的目的。植物挥发主要是对Hg、Se等重金属的清除。目前常用的植物主要有卷心菜、胡萝卜、水稻、海藻等。3)植物稳定利用一些植物促进重金属的转变,将其转变为毒性低的形态。植物稳定不会改变土壤的重金属含量,只是改变其形态。这种方式适用于土壤有机质含量高的污染土壤防治。
(2)微生物修复技术。微生物修复技术主要是通过降低土壤中重金属的毒性、提高植物对重金属的吸收以及吸附积累重金属的方式来实现清除污染的功能。如利用变形杆菌将汞离子转变为汞元素,最后将会有四分之三的汞元素挥发掉,进而达到降低汞的毒性。
(3)生态修复技术。生态修复技术主要是通过蚯蚓-植物-微生物对重金属污染的土壤进行治理。蚯蚓是一种能提高土壤自净能力的一种动物,目前我国很多学者对蚯蚓防治土壤重金属污染方面做出很多研究,如冯凤玲、成杰民、王德霞在《蚯蚓在植物修复重金属污染土壤中的应用前景》一文中对通过蚯蚓、植物、微生物构建的生态修复系统的应用,阐述了生态修复技术在防治土壤重金属污染中的可行性和发展方向。
5 农业治理措施
农业治理就是通过改变农业管理制度来减轻土壤中重金属的污染,如控制土壤水分、选择化肥、选择农作物的方式,成本低,周期长。
6 结语
综上所述,土壤重金属污染防治采用工程措施、物理修复、化学修复,具有一定的局限性,并且成本较高,容易造成二次污染;采用农业治理措施虽然成本低,但是周期长;而采用生物修复不仅效果好,而且成本低,不容易发生二次污染,其具有不可替代的优势。由此可见,生物修复势必成为我国土壤重金属污染治理的主要措施,也是相关领域专家今后研究的重点。
参考文献
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