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[中图分类号] P632+.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-11-245-1
0引言
重金属具有三大危害,分别是有毒性,毒性持久性以及造成生物富营养化、迅速且密集生长,这三个方面无疑会对人类生存的环境造成严重的破坏,从而影响人类身体健康。土壤中重金属污染与其他重金属污染相比,具有危害隐蔽性、且出现危害的时间滞后、持续时间长等特点,因此,对土壤中的重金属进行采集和预处理必须采用更加先进的技术和设备,这样才能精确的获得痕量元素并对其进行准确的分析。此外,土壤具有不可溶解的特征,因此对重金属进行分离之前,必须对土壤进行预处理,包括对土壤进行溶解、消解、分解等等,使土壤变成溶液的状态,这样便防止固体的障碍和其他干扰因素。
1采集土壤样品及其前期制备技术
土壤的深度不同,采集的样本就不同,由于重金属大多会囤积在土壤的表层,因此要测定土壤中的重金属污染状况,只需采集土壤表层五十厘米以上的土壤。将土壤带回实验室后,还需对土壤进行前期处理,处理措施包括将土壤风干,风干的温度需保持在二十五度到三十五度之间。也可以采取烘干的方式,烘干的温度需保持在三十五度到六十度之间。在干燥的过程中,重金属不会与其他物质发生化学反应,也不会被挥发掉,但是在制作样本过程中就不一定了,我们需要随时关注其会不会受到外界影响,防止被污染或者被挥发,同时也要避免暴晒在太阳下。因此制作样品时必须把温度控制在一百零五度到一百一十度之间,譬如汞元素在超过60度的温度时就会出现被挥发的状况,因此,对温度的控制十分必要。烘干必须持续二十四小时。待土壤完全干燥后,还需对其进行有机物和其他侵入物体的剔除工作,经过打磨、过筛,便可使用了。
2土壤样品的预处理方法
2.1“可给态”金属的预处理方法
对于土壤中可溶出的重金属,可以采取两种方式进行预处理,分别是浸提法和分级浸提法
浸提法是利用浸提液提取土壤中的金属离子,使这些离子变成液态形式,然后再测定它在土壤中的比重。酸、盐溶液、螯合剂等是实践中常用的浸提液。这些浸提液一般只适用于一种金属的溶解,因此,这种预处理方法多适用于单一金属的预处理,但是有些可以溶解多种金属。
分级浸提法是分步骤提取金属离子的预处理方法,这种处理方法第一步是选取一款试剂溶液,然后对试剂溶液进行反复摇晃,离心倒出干净透明的溶液,用去离子水将剩下的土壤再次洗净,将水滤干之后再次加入别的溶液,就这样循环往复的操作,提出各自溶液浸提下样品的反应。这种处理方法适用于分离多种形态的金属离子,且误差很小。
2.2总量金属的预处理方法
对土壤全量的预处理方法有三种,分别是微波消解法、碱熔融法、电热板加热消暑法(湿法消解)。微波消解法,是相对较新颖的预处理方法,具体消解过程为:取适量土壤样品置于消解罐中,加入两毫升水,在加入适量的酸,通常是选用HNO3、HCI、HF、H2O2等,然后改好罐盖,将其放入消解仪中消解。这种消解方式不仅速度很快,消解也非常完全。
熔融法是指将选定的助溶剂与土壤样品混在一起,放在高温中加热,使样品在助溶剂的帮助下发生分解。这种分解方式一般适用于许多电热板一起工作都无法一次性溶解的土壤中。在酸性助溶剂、碱性助溶剂和氧化还原助溶剂中,碱性助溶剂操作方式最简便,其在高温中溶解的过程不需要有人照看,且溶解的速度很快,对土壤样品一次性溶解的数量没有限制,溶解的过程中不会排出污染环境的气体。但是这种溶解方法适用碱性助溶剂的剂量很大,这样会造成许多可溶性盐被稀释出来,进而使得许多污染物质参杂到分解后的溶液中,严重影响溶液的纯度,从而影响分析结果。此外,该种处理方法使用铂坩埚做容器,也是一种成本非常高的方法。
电热板加热消解法是现在比较常用的预处理方法,它通常会运用在不易挥发的土壤中金属的消解上。它和微波处理法一样要用到酸,但是它使用的酸是混合酸,通常有三种酸的组合来进行消解,譬如硝酸、盐酸、氢氟酸三者的组合。为加快溶解的速度,通常会加入高锰酸钾等氧化剂或者还原剂,这种消解方式操作也相对简便,且不受样品重量限制,最主要的是成本比其他消解方式低很多。但是这种消解方式也存在着速度相对较慢,容易产生其他杂质,同时会排出一些酸性有毒气体,造成大气污染。有时候没有把握好混合酸的剂量,土壤样品就可能被空气中的污染物质侵蚀,特别是有时一些金属可能会从容器中渗透出去,运用高氯酸处理一些高有机质的土壤样品还可能会产生爆炸。
3结语
通过文章分析可知,对土壤样品测定的制备技术需要注意的事项比较繁琐,因此做该阶段的工作时,我们应该本着细心周到的态度,注意每一个细节。土壤样品的预处理方式有很多种,文中对比较有效和相对常用的三种消解方式进行了分析,阐述了其优点和缺点,希望对实践中土壤金属的测定有所帮助。
参考文献
[1]彭书传,魏凤玉,崔康平,等.B-奈磺酸钠生产废水的处理[J].中国环境科学,1998,18(5):455.
关键词:国内;土壤污染;现状;治理措施
在国家建设和社会经济发展过程中,环境污染问题始终得不到有效解决,甚至有不断恶化的趋势,最近几年,土壤污染现象越来越严重。我国是农业国家,土壤是十数亿国人赖以生存的重要条件,若是任由土壤污染现象自然发展而不予以有效治理,土壤污染问题会严重危害到农产品食用安全,并且土壤中的重金属污染物还会迁移到大气中,进而严重降低我国的国民综合健康水平。由此可见,土壤污染问题绝对不容忽视,而深入分析国内土壤污染现状及治理措施,有利于促进我国土壤污染治理工作的有效开展[1]。
1国内土壤污染现状
经济的高速发展往往伴随着环境问题,当前我国的土壤环境问题比较严重,尤其是在农业以及工业活动较为频繁的地区,土壤污染的问题非常严重,这些规模化的生产活动,对土壤造成了较为严重的破坏。经过对多个地区的土壤进行监测后发现,超过两成的监测土壤存在污染超标的问题,其污染物主要为锌,镉,铜,铅等重金属污染。在对土壤分布进行研究时发现,我国南方地区的污染程度比北方地区更加严重,尤其是在长三角以及珠三角和传统的工业基地东三省的污染问题尤为严重,这也说明了经济发展程度较高以及工业发展程度较高的地区的土壤污染问题较为严重[2]。
2土壤污染治理策略
2.1土壤有机污染物治理策略
2.1.1原位修复技术治理策略为了保证土壤污染物的处理效果,应尽量根据污染状况选择科学的治理技术,原位修复技术相对来说比较适合受破坏较小的土壤,在众多的土壤修复技术和方法中,原位修复技术能够有效地降低修复成本,并实现土壤污染物的有效降解,原位修复技术能够对土壤的深层污染进行有效地治理。在利用原位修复技术处理土壤污染时,应注意尽量对废弃物进行分离和控制,防止出现二次污染,降低修复效果。2.1.2异位修复技术治理策略除了原位修复技术外,还有相对应的异位修复技术,这种修复技术通常采用原地处理和异地处理两种方法进行修复活动。这种修复方法能够有效地对修复过程中的各类措施进行控制,相比较原位修复技术因为修复技术不会产生较多的废物副产品,所以修复效果更好。但在采用异位修复技术时,需要大量的土方开挖,所以会产生较多的运输问题,这大大的增加了修复的成本投入。2.1.3物理治理及热处理策略除了原位和异位修复技术之外,还需要有针对性解决土壤有机污染的策略,所以会用到更多的土壤污染治理方法,如覆土稀释法以及玻璃化和蒸汽提取等方法,对土壤进行有机物污染处理。这些处理方法通常被分类为物理污染处理方法,采用物理方法进行污染处理时,不会对土壤造成较大的破坏,治理效果较好,并且在土壤修复的控制过程中,作业条件更加灵活和方便。在开展有机物污染处理过程中首先应当对土壤的结构特点进行分析,通过分析结果来确定采用哪一种有机物污染处理方法,从而制定有效的治理方案[3]。2.1.4化学治理策略除了物理方式治理有机污染物,还可以通过化学方法对有机污染物进行处理,具体方法是通过微波放射或者催化氧化来对有机污染物进行处理,在进行化学治理过程中应当对具体的流程进行严格规范,通过科学的分析针对不同的有机污染物进行有效的治理。2.1.5微生物治理策略微生物治理有机污染物也是常见的一种治理措施,其依据的工作原理是土壤中的有机污染物可以作为微生物生长繁殖所需要的能源,所以通过在土壤中投放微生物,来消耗土壤中的有机污染物,在这个消耗过程中有机污染物被转化为水和二氧化碳,这是一种非常优质的处理方法,操作过程中不会产生大量的废物副产品。在进行微生物治理有机污染物的过程中,可以通过植物与微生物的伴生关系来提升处理效果,因为植物本身具备较强的吸收污染物的能力,这能够有效地提升微生物分解效率。这种处理有机污染物的方法虽然非常有效,但其弊端是需要花费比其他修复方法更长久的时间,因为生物可能会产生的降解酶具有针对不同污染物的差异性,所以要通过监测结果来对微生物的数量和类型进行控制,以增强有机物污染的处理效果[4]。
2.2土壤重金属等无机物污染治理措施
2.2.1物理、化学治理策略在进行土壤重金属污染物的处理过程中,较为常见的处理方法为淋洗法、电解法以及热解析法等多种不同的方法,其中热解析法的治理效果最为明显。通过热解析法能够吸收土壤中99%以上的汞。而对于铅、铬等类型的金属通过电化法处理能够取得较好的效果,电化法能够去除土壤污染物中超过90%的铅、铬重金属。而淋洗法则适用于提取土壤污染物中的无机污染物,并进行有效的回收处理。因此,淋洗法对无机污染物具备较好的治理效果。一般来说,利用化学方法对土壤进行处理主要是通过使用不同的稳定剂吸附或改变不同污染物中重金属的状态,来减少重金属对土壤的污染。这种治理方法能够暂时性地改善土壤的污染问题,但却无法根除土壤中的污染物,虽然该方法效果较好,但土壤污染物的隐患始终存在。2.2.2植物联合微生物超积累治理策略通过利用植物与微生物的特性,将二者进行联合应用来对土壤中的无机物以及重金属进行治理,这种方法能够对相关污染物进行快速地吸收转化、分解和固定。在具体的操作过程中,可以寻找适应性植物,通过在污染土壤中培育这种植物,使得植物在生长过程中能够对重金属产生吸附效果,在某种情况下还可以对植物进行基因改善,使得植物能够适应这种受到污染的环境提升吸收效果,这种方法几乎不会产生其他危害,治理成本较低,效果较好,并且具备一定的美化功能。2.2.3植物、微生物、化学等联合治理策略化学螯合剂能够有效地将土壤中的重金属转化成螯合物,通过在土壤中种植植物可以对螯合物进行吸收和降解,并配合电压法对被污染的土壤中的重金属进行溶解,此时正处在污染土壤中的植物就可以对这些溶解后的重金属进行有效地吸收。依照微生物与植物共同对土壤污染进行治理的原理,实现了对污染物的吸收并处理的目的。某些情况下,相关人员能够通过有机肥料与微生物进行结合,并通过有机肥料来促进微生物对重金属的吸收能力,从而实现污染物的治理目标[5]。
3土壤污染的有效治理策略
3.1加强法制建设,完善相关法律法规
为了解决我国当前的土壤污染治理问题,除了要提高重金属以及有机物的污染处理水平之外,还应当加强法律法规的建设工作,通过不断完善法律法规来促进社会各界参与到土壤污染控制和治理工作中。通过法律手段对污染地区及污染目标进行监控,并通过对污染程度的监测来设定污染预警机制,从而可以通过监测预防以及治理来缓解土地污染的现状。政府应当对已经存在的相关制度及法规进行有效落实,通过对生产过程中的污染情况进行监督,避免企业为了片面地追求经济利益而忽略了环境污染问题。而且要设立责任人制度,以便从制度上监督企业,通过对土壤的监测以及责任划分来解决工农业生产过程中所产生的污染问题。
3.2科学规划土壤管理
依据我国当前农业发展的现状,应当对土壤进行有效的规划和科学设计,对农业生产过程中土壤的使用方式进行相关标准的制定,通过农业生产的方式以及各类投入来提升农业生产的效率,降低对化肥的依赖,不断推广绿色有机农业,通过对农作物的研究和改良,增强农作物的抗病能力并以此解决农业生产活动中对农药和化肥的使用数量。通过改善农业活动的灌溉方式来降低水污染程度,保护水资源,建立符合现代特征的农业生产方式。
4结语
在上面的论述中,详细说明了目前国内土壤污染现状,鉴于土壤污染问题的严重性,当务之急就是积极探寻导致土壤污染问题的实际原因,并针对土壤污染治理措施进行更加深入、更加细致地研究探讨,而政府部门也需要对土壤污染治理给予政策及法律法规方面的支持,加强土壤管理措施规划,为土壤污染治理的有效实施提供良好条件。
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[4]解丽娟,谢志远,郭光光.试论我国土壤污染的现状、危害及治理策略[J].新农业,2020(19):63-64.
关键词:土壤污染 重金属 危害 修复方法
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分[1-2]。随着近年来经济发展,工农业生产不断扩大,所产生的废水和废渣也不断增多,不但破坏地表植被,而且其中有毒有害重金属还随废水的排放及废渣堆的风化和淋滤进入周边土壤环境[3-6]。目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近2,000万公顷,约占总耕地面积的1/5,其中工业“三废”污染耕地1,000万公顷,污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。
1. 土壤重金属污染的定义
在自然界,重金属以各种形态存在,常见的金属元素有铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钼、金、银等;其中既有对生命活动所需要的微量元素,如锰、铜、锌等;但大多数重金属元素在环境中对环境都会有一定的污染作用,主要包括汞、镉、铅、铬以及类金属砷等对生物体具有显著毒害作用的元素[7]。重金属的密度一般在4.0以上,约60种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大,所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属,但是它的毒性及某些性质与重金属相似,所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高,因而一般不太注意它们的污染问题,但在强还原条件下,铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。
土壤重金属污染是指由于人类在生产活动中将重金属带入到土壤中,致使土壤中重金属累积到一定程度,含量明显高于背景,并可造成土壤质量的退化、生态与环境的恶化现象[8]。土壤本身含有一定量的重金属元素,如植物生长所必需的Mn、Cu、Zn等。因此,只有当叠加进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和忍受程度,作物才表现出受毒害症状,或作物生长并未受害但产品中某种金属的含量超过标准,造成对人畜的危害时,才能认为土壤已被重金属污染[9]。如土壤环境质量标准值(GB15618-1995)[10]。
2. 土壤中重金属的来源、种类
土壤重金属污染主要是由工业产生的“三废”以及污水灌溉、农药和化肥的不合理施用等农业措施引起的。随着工农业生产的发展,重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出,部分地区土壤重金属污染现象十分严重。总体来讲,土壤重金属污染源较广泛,即有自然来源,又有包括人类活动带入土壤的部分,目前主要来源为人为因素。主要包括大气尘降、污水灌溉、工业废弃物得不当堆放、采矿及冶炼活动、农药和化肥的过多施用等[11-12]。
2.1 污水灌溉
污水灌溉通常指的是使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。中国水资源较为紧缺,部分灌区常把污水作为灌溉水源来利用。污水的种类按其来源可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。城市生活污水中重金属含量虽然不多,但由于我国工业发展迅速,许多工矿企业污水未经分流处理而排入下水道与生活污水混合排放,从而造成污灌区土壤Hg、As、Cr、Pb、Cd、Zn等重金属含量逐年累积[15-16]。在分布上,往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重,远离污染源头和城市工业区,土壤几乎不受污水中的重金属污染。
污灌在北方比较严重,因为我国北方比较干旱,水资源短缺严重,并且许多大城市都是重工业大城市,所以农业用水更加紧张,污水灌溉在这些地区较为普遍。据统计,我国北方旱作地区污灌面积约占全国90%以上。南方地区相对较小,仅占6%,其余则在西北地区。污灌不仅导致土壤中重金属元素含量的增加,而且还会在人体内富集。研究显示我国沈阳、温州和遂昌等地由于污水灌溉引发了人体镉中毒;鞍山宋三污灌区土壤中Hg、Cd的累积显著,污染严重;用处理过的污水灌溉是解决干旱地区作物需水问题的一条可行途径。但由此导致的土壤污染特别是重金属污染必须引起重视。
2.2 农药和化肥污染
农药和化肥是重要的农用物资,对农业生产发展起到重要的推动作用,但如果不合理施用,则可导致土壤中重金属污染。部分农药在其组成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金属元素,过量或不合理使用将会造成土壤重金属污染。肥料中含有大量的重金属元素,其中氮、钾肥料含量相对较低,而磷肥中则含有较多的有害重金属,另外复合肥的重金属含量也相对较高。施用含有重金属元素的农药和化肥,都可能导致土壤中重金属的污染。
2.3 矿山开采和冶炼加工
我国重金属矿产相对丰富,在金属矿山的开采、冶炼过程中,会产生大量废渣及废水,而这些废渣和废水随着矿山排水和降雨进入土壤环境中,便可直接地造成土壤重金属污染,这在我国南方地区表现得尤为突出。
3. 重金属污染的特点及危害
3.1 重金属元素污染土壤的主要特点
在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分:一是土壤环境中重金属自身的特点,二是重金属元素在不同介质中所表现的特点。具体特点如下:(1)形态变换较为复杂,重金属多为过渡元素,有着较多的价态变化,且随环境Eh,pH配位体的不同呈现不同的价态、化合态和结合态。重金属形态不同则其毒性也不同;(2)有机态比无机态的毒性大;(3)毒性与价态和化合物的种类有关;(4)环境中的迁移转化形式多样化;(5)生物毒性效应的浓度较低;(6)在生物体内积累和富集;(7)在土壤环境中不易被察觉;(8)在环境中不会降解和消除;(9)在人体内呈慢性毒性过程。(10)土壤环境分布呈区域性;
过量的重金属会引起动植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变,重金属不易被土壤微生物降解,可在土壤中累积,也可通过食物链在人体内积累,危害人体健康。土壤一旦遭受重金属污染,就很难彻底消除,污染物还会向地下水和地表水中迁移,从而扩大其污染。因此重金属对土壤的污染是一类后果非常严重的环境问题。
3.2人类因土壤重金属污染而遭受的危害[25]
(1)土壤污染使本来就紧张的耕地资源更加短缺;(2)土壤污染给农业发展带来很大的不利影响;(3)土壤污染中的污染物具有迁移性和滞留性,有可能继续造成新的土地污染;(4)土壤污染严重危及后代人的利益,不利于可持续发展;(5)土壤污染造成严重的经济损失;(6)土壤污染给人民的身体健康带来极大的威胁;(7)土壤污染也是造成其他污染的重要原因。
4. 对重金属污染的防治及修复
4.1 对土壤污染的预防
目前,仍未找到可广泛应用且行之有效的重金属污染治理方法,但控制污染源,是防止土壤污染的根本措施之一,同时利用土壤的自净作用对污染物净化具有一定的预防作用。控制土壤重金属污染源,即控制进入土壤中的重金属污染物的数量和速度,通过土体自身的净化作用,降低污染。
(1)控制和消除工业“三废”
尽量利用循环无毒工艺,减少和消除重金属污染物的排放,对工业“三废”进行回收改善,使其化害为利,并严格控制工业生产中污染物排放量和浓度,使之符合排放标准。
(2)土壤污灌区的监测和管理
在污灌区对灌溉污水的重金属元素进行控制,监测水中重金属污染物质的成分、含量及其变化,避免引起土壤污染。
(3)合理施用化肥和农药
对于农药和化肥的施用,应以环保无毒为准则,禁止或限制使用高残留农药,大力发展高效、低毒、低残留农药,发展生物防治措施。为保证农业的增产,合理施用化学肥料和农药是必需的,但需控制好施用量,否则会造成土壤或地下水的污染。
(4)土壤容量和土壤净化能力的提高
在农业生产过程中,施用有机肥,改良松散型沙土,改善土壤胶体的种类和数量,增加土壤对有害重金属的吸附能力和吸附量,从而减少重金属在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金属,提高土壤净化能力。
4.2 土壤中重金属污染的修复方法
(1)工程措施
工程治理措施是指在土壤环境中,用物理或物理化学的原理来减少重金属污染物的措施。主要包括客土,换土,翻土,淋洗液热处理以及电解等方法。以上方法措施的治理效果相对彻底,但实工过程复杂、所需治理费用较高且比较容易引起土壤肥力效果降低。
(2)生物措施
生物治理是指利用能够在土壤中生存的生物的某些习性来抑制和改良土壤重金属污染。Nanda Kumar P B A等发现某些特殊植物对土壤中的重金属元素具有富集作用。寇冬梅等研究认为食用菌对重金属具有吸附作用。所用方法有动物治理,微生物治理,植物治理等。生物措施的优点是实施较为简便易行、投资较少且对环境破坏小,而缺点是在短期内不易得到治理效果。
(3)化学措施
化学治理方法是利用化学物质和天然矿物对重金属污染进行的原位修复技术,目前,在许多区域得到应用。化学治理措施主要包括利用土壤改良剂、抑制剂,增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量,改变pH、Eh和电导等理化性质,使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低重金属的生物有效性。化学治理措施优点是治理效果相对较明显,而缺点是容易再度活化。
(4)农业措施
农业治理措施是通过改变耕作方式和管理制度来达到降低土壤重金属危害的方法。M.Puschenreiter等探讨了利用农业耕作措施治理土壤重金属的方法,得出在不同污染地区种植不同的农作物可有效降低重金属的污染。治理方法主要包括控制土壤水分,选择合适的农药、化肥,增施有机肥,选择农作物品种等。农业治理措施的优点在于操作简单、费用不高,而缺点是需要较长治理周期却治理效果不显著。
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关键词:土壤污染;土地;可持续利用
中图分类号:X144 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2016)03-0056-02
1 概 述
土壤被污染的主要特征有:隐蔽性与滞后性;累积性与地域性;不可逆性和治理难而周期长等四个主要特点,土壤一旦被污染了,不仅治理起来特别的困难,它带来的危害也相当之大,土壤污染会导致经济受损,导致大气的次生污染,土壤污染最直接的受害者就是农民。为了我们的子孙后代,为了人类的继续生存,实行土地的可持续利用成为了全世界人民共同的目标。
土壤污染的问题越来越严重,仅仅依靠个人已经不能解决了,要想从根源上解决土壤污染的问题,需要国家和人民共同努力。我们总以为土壤污染很多是发生在北上广等发达的大城市,因为那里经济发展的更快一些,工业也会相对发达,土地污染便会变的很严重。殊不知,日常生活中的很多小事积少成多都会对土壤造成污染,随后丢在地上一个垃圾袋,或者旧电池不好好处理,都会造成土壤的污染。一个垃圾袋埋在地下就需要用大约200年的时间才能腐烂,对土壤的污染特别大,废旧电池中的铅、汞、镉等都会造成土壤的污染。汽车尾气,过量使用农药等都在直接或间接的造成了土壤的污染。所以说,解决土壤污染的大问题,必须从生活中的一件件小事抓起。
我国在环境修复数量历年变化曲线图,如图1所示。
由此可见,我国在治理土壤污染方面取得成就还是相当高的,环境修复数量也在稳步上升,治理土壤的形势也非常的好,下面我们就来说一说如何实现土地的可持续利用。
2 通风去污法
通风去污法主要采用的方法就是在受污染的地区打上几口井,一部分的井用于通风,一部分的井用于抽气,在抽气的井口上安装净化装置,这样做既可以把地下的脏气排出去,又可以把地上的新鲜空气稠抽入到地下,抽气的井口还安装了净化装置,可以防止空气的二次污染。通风去污法首先在德萨斯研究院通过,被认为是最有效的去污技术。通风去污法所用的成本较低,安全性又极高,对环境的要求也比较低,可以在各个受污染的地区都可以进行土壤净化。它简单方便还不会对空气造成二次污染。通风去污法把土壤中的有害气体通通排出去,把外面新鲜的空气再次吸入到地下,这样一呼一吸之间,让土壤进行了充分的呼吸,土壤自身得到了更好的修复,人类需要呼吸,土壤同人类一样也需要呼吸。充分的呼吸才有利于排污气吸新气,让土壤自身进行改良。
3 植物提取法
植物提取法是利用超积累植物将土壤中的毒素转接出来,再搬到植物的根部和地上部位,等这种植物取得果实之后,再将它的果实继续播种在其他地方,这样做看似将污染转移到更多的地方,实则是通过土壤中的堵塞分解开来,植物本身就有一定的修复功能,把土壤中毒素转接到植物身上,由植物进行净化。
很多植物都有一定的净化功能,研究表明牛角瓜,香根草,飞机草等植物自身的净化能力都比较强。可以大面积的种植这几种植物,然后利用技术将土壤的毒素转移到这些植物的根部,待这些植物果实成熟之后再继续进行种植。
4 微生物修复法
微生物在治理土壤污染,实现土地的可持续性利用方面还处在一个不成熟的阶段,实施这一措施具有一定的风险性。微生物修复是指利用微生物来吸收和沉淀土壤中的污染物,完好的微生物修复会让土壤中的污染物降解成水和二氧化碳,但是如果降解的不够充分,微生物就会转化成带有毒性的中间产物,这些未降解好的中间产物对于人类的身体健康有很大的害处,所以说,要想进行微生物修复一定要进行风险评估,它存在的威胁性比较大,微生物运用的好就会治理土壤,运用的不好就会成为另外一种威胁人类健康的隐形杀手。
5 化学栅防止法
化学栅是近几年深受人们重用的一种利用化学方法进行对受污染土壤的治理的方法,化学栅是一种拥有能透水又能沉淀污染物的固体材料,像活性炭和树脂等都属于化学栅产品。将化学栅放在土壤受污染地区的底层,将土壤中的污染物进行吸附和沉淀,又不会阻碍土壤的水流,水流对土壤有一定的活化作用,化学栅材料的最大特点就是透水,既起到了净化土壤的作用又不会让土壤缺水,一举两得。
化学栅根据性质又可以分为沉淀栅,吸附栅,和混合栅。在运用化学栅材料时还可以根据不同地区不同的土壤污染情况利用不同的化学栅进行净化。但是化学栅还存在一定的问题,就是化学栅材料老化的问题,将化学栅放在土壤受污染地区的底层,将土壤中的污染物进行吸附和沉淀,又不会阻碍土壤的水流,水流对土壤有一定的活化作用,化学栅材料的最大特点就是透水,既起到了净化土壤的作用又不会让土壤缺水,一举两得。
化学栅根据性质又可以分为沉淀栅,吸附栅,和混合栅。在运用化学栅材料时还可以根据不同地区不同的土壤污染情况利用不同的化学栅进行净化。但是化学栅还存在一定的问题,就是化学栅材料老化的问题,和化学栅费用高的问题等,这些问题都需要不断的进行探究进而解决。
6 异位生物修复法
异位生物修复是指将被污染的土壤通过搬运输送到其他地区,然后进行生物修复,这种方法主要包括土地耕种,堆肥等,土地耕种法实施范围广泛且费用较低,但是对于一些土地稀少的地区而言,这种做法会将有害的物质挥发到空气中,造成环境的二次污染;而堆肥法具有处理时间短,而且效果好的特点,更多的应用在治理土地污染当中。
除了这些生物修复我们还可以从其他方面治理土地,比如多层面的实施土地管理制度;做好相关调查,让土地环境一直在掌控之中;环保部门充分发挥自己的职责,进行治理;加强对土地污染源的控制;加强土地修复技术。我们可以从很多方面进行土壤污染的治理,从国家到个人,每个人都可以为治理土壤,实现土壤的可持续性利用贡献自己的力量。
7 结 语
土地污染越来越严重,很多地区的土壤都受到了不同程度的污染,控制土壤污染,实现土地的可持续利用是一项长期而艰巨的工作,国家要制定相应的法律法规,企业要发展绿色经济,公民个人也要从日常生活的每件小事着手,从上到下的实行土地的可持续利用。土壤是我们赖以生存的根本,土壤遭到了污染,从动植物到人类自己都会受到不同程度的威胁。我们自己要生存,我们的子孙后代也要生存,控制土壤污染,实现土地的可持续利用,不仅仅是为了环境,更多的是为了人类自己。
参考文献:
[1] 赵沁娜,杨凯,张勇.土壤污染治理与开发的环境经济调控对策研究[J].
环境科学与技术,2005,(5).
[2] 李金惠,马海斌,夏新,等.有机污染土壤通风去污技术优化设计[J].城市
环境与城市生态,2001,(4).
[关键词]植物修复技术;重金属污染;研究进展;应用前景
中图分类号:TH833 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)29-0151-01
引言:工业废水排放、矿石资源开采、金属冶炼生产等生产活动都会引发土壤重金属污染,鉴于重金属污染所造成的严重危害和恶劣的社会影响,世界各国都开始采取不同的手段进行重金属污染治理。植物修复技术就是其中一种低成本、绿色环保的重金属治理措施。文章首先概述了植物修复技术的治理机制,随后对其实际应用过程中的优缺点进行了辩证分析,最后对植物修复技术的应用前景进行了总结展望。
一、植物修复技术治理土壤重金属污染的现状分析
土壤重金属污染已经成为工业国家面临的主要生态问题之一,但是由于重金属污染具有成因形式复杂、后期治理困难等特点,因此采用何种治理手段,成为世界各国研究的重点。早期的土壤重金属污染治理主要以化学方法和物理方法为主,虽然也能够取得一定的效果,但是治理成本较高,不适用于大面积的推广和应用。
20世纪80年代,生物科技技术取得了突破性发展,尤其是转基因技术和基因移植技术的发展,为培养高耐受性和高聚集性的转基因植物提供了技术支持。在1987年,意大利科研专家将受铜诱发的基因移植到植物体内,并成功在高铜离子浓度的土壤中培育出新植物。在2003年,美国科学家利用真菌诱导抗镉基因,并将抗镉基因转殖到红枫中,同样在受镉污染的土壤中培育出红枫幼苗。我国自1999年开始着手研究植物修复技术,并成果研制出砷超富集植物,在两广地区和云南得到了推广应用。
二、植物修复技术治理重金属污染的机制研究
1、植物转化
部分植物在生长过程中,会分泌出特殊的化合物(比如植物激素、各种功能的酶),这些化合物能够对植物周边土壤中的重金属离子起到聚合、降解作用,从而降低重金属离子的危害。除此之外,还有一部分植物利用自身的新陈代谢功能,也能够吸收土壤中的部分重金属离子。从这一点来看,植物转化的基本原理是通过降解作用,将土壤中的重金属离子进行转移。因此,植物转化只能降解那些疏水性较好的重金属离子,例如农药、化肥、化学试剂等,而对于工业重金属离子,则不能通过植物转化形式进行治理。
2、植物稳定
重金属污染之所以危害性强,很大一部分原因是因为重金属离子在自然状态下难以被降解或转化,进而通过食物链富集、传递,最终进入人体。植物稳定原理就是将土壤中游离的重金属离子进行吸收和固定,从而避免了重金属离子的转移和扩散。例如,有研究表明印度芥菜能够吸收土壤中的六价铬离子,并将其还原为低毒性的三价铬离子,从而消除了重金属污染。
3、植物挥发
许多重金属污染元素的毒性,随着其化学状态的改变也会发生相应的变化,例如钢铁冶炼过程中会产生大量的硫化镍、氧化镍,这些气体具有较高的毒性,并且极易引发鼻腔癌、肺癌等病症,对工程工作的身体健康构成了严重威胁。而氢氧化镍则以固体形式存在,化学性质稳定,且不含有毒性。对于受到镍污染的土壤来说,如果能将高毒性的镍离子转化为固体氧化镍,就达到了污染防治的目的。在高浓度的镍离子培养基中培养的耐镍度细菌、病毒,并利用这些细菌、病毒感染拟南芥,从而使拟南芥的耐镍度性大大提高。
4、植物辅助修复
通过植物的吸收促进某些重金属转移为可挥发态,挥发出土壤和植物表面,达到治理土壤重金属污染的目的。有些元素如Se、As和Hg通过甲基化挥发,大大减轻土壤的重金属污染。这一方法只适用于挥发性污染物,植物挥发要求被转化后的物质毒性要小于转化前的污染物质,以减轻环境害。由于这一方法只适用于挥发性污染物,应用范围很小,并且将污染物转移到大气和异地土壤中对人类和生物又一定的风险,因此,它的应用将受到限制。
三、植物修椭卫硗寥乐亟鹗粑廴镜挠湃钡
1、应用优势
植物修复治理与传统的化学、物理治理方法相比,其优势主要体现在三方面:第一是整体经济成本低。不可否认,植物修复治理在前期基因诱导、耐受细菌培养以及基因转殖方面的工作需要花费较多资金,但是一旦取得科研成果,后期只需要进行简单的植物栽培即可,属于“一劳永逸”式的重金属治理手段。而传统治理措施则需要不断的投入资金、设备和人力,从长远来看,植物修复治理的成本较低。第二是适用性较广。早期的植物修复技术只能针对单一的重金属元素进行治理,但是随着转基因技术的成熟发展,目前已经研究出两种甚至是多种耐受细菌融合的植物,可以根据受污染土壤重金属成分的不同,进行广泛推广。第三是不会对土壤造成二次污染。以化学方式治理重金属污染土壤,其根本原理是利用化学反应,降低重金属毒性。但是反应后的重金属元素仍然残留在土壤中,很容易产生二次污染。植物修复技术则能够避免此类问题。
2、应用不足
从耐受植物的定向培养,到试验种植、观察效果,再到最后的全面推广应用,这一过程短则需要一两年,长则需要数年或十几年,治理周期较长。除此之外,由于各地区气候条件、地质状况以及水文特点存在较大差异,因此一些耐受性植物可能不适用当地环境,不能正常生长,也就难以发挥重金属污染治理的效果。
四、植物修复技术的应用前景
1、植物修复技术在治理土壤重金属污染中的地位
经过近几年的技术发展,我国在治理土壤重金属污染方面取得了显著成果,其中试点应用效果良好且应用范围较广的有生物炭吸附技术、丛枝菌根真菌(AMF)富集技术、黄青霉菌F1浸出技术等。这些新型技术手段都是利用生物、化学、物理等方面的相关知识,实现对土壤重金属污染的治理。但是与植物修复技术相比,这些新型治理手段往往具有适用面窄(例如AMF只能富集Cd、Pb、Zn等重金属元素)、治理成本高、推广度不够等劣势,因此植物修复技术仍然是现阶段治理重金属污染土壤的主要手段。
2、植物修复技术的应用前景
我国经济建设一直沿用“先发展,后治理”的模式,但是在经济持续发展的背后,各种污染问题也集中出现。土壤重金属污染在我国东北、华北、东南等地均有出现,植物修复技术以其成本低、适用广等优势成为重金属污染治理的首选技术。在“十三五”规划中,国家表明了治理重金属污染的决心,这也为植物修复技术的研发和优化提供了必要保障。因此,植物修复技术未来发展潜力巨大,应用前景良好。
结语
植物修复技术治理土壤重金属污染是一种可行性较高的办法,但是由于受污染土壤中常常含有多种重金属离子,因此要想取得较好的修复效果,还必须不断进行技术创新。经过近二十年的发展,国内初步建立起了超级累植物资源数据库,对于重金属污染土壤的综合治理能力也有了进一步提升。需要注意的是,土壤重金属污染的治理,一方面是要运用植物修复技术进行事后治理,另一方面则是要尽量减少重金属污染物的排放,实现事前防控。
参考文献
[1] 曹学江,陈同斌.土壤重金属污染研究回顾与展望――基于Webofscience数据库的文献计量分析[J].自然资源学报,2013(07):164-165.