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中图分类号:TL75文献标识码: A
引言
土壤是环境有的组成部分,是位于陆地表面呈连续分布、具有肥力并能生长植物的疏松层,它是一个复杂的物质体系。随着工业的快速发展,人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度,引起土壤质量恶化的现象呈加重的趋势。引起土壤污染的主要污染物有有机物、重金属元素及化合物、中低放射性污染物、农用肥料、致病的微生物等。在这些污染物中,重金属的污染是造成土壤污染加重的主要原因之一。而重金属及其化合物在环境中具有难迁移性和难降解性,只能在环境中累积。甚至有的可能转化成毒性更强的化合物,它可以通过植物吸收在植物体内富集转化,对人类健康带来潜在的风险。重金属元素以不同的种类通过各种途径进入土壤中,其中危害较大、研究较多的重金属元素有Hg、Cd、As、Pb、Cr、Cu、Zn等。由于不同的重金属元素其化学性质不同,所以对土壤环境造成的危害也有所不同。
一、土壤重金属污染的概念
土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带人到土壤中,致使重金属元素在土壤中的含量超过背景值,并可能通过过量沉积而造成土壤质量退化、生态环境恶化的现象。土壤重金属污染物主要有铅(Pb)镐(Cd)铬(Cr)汞(Hg)及类金属砷(AS)和硒(Se)等,以及有一定毒性的锌(Zn),铜(Cu),镍(Ni)等元素。其中AS和se虽不属于重金属,但它们的毒性及某些性质与重金属相似,因而通常被列为重金属污染物的范围内。还有一些是植物生长所必须的微量元素,如zn,Cu等,但其含量达到一定值后就可能成为有害的环境污染元素。
二、土壤重金属污染的成因及特点
1.自然原因
自然界中,土壤重金属的形成不是单方面作用的结果,而是受多方面因素影响,在不同时期,其主要影响因素又不同。土壤形成初始时期,其重金属含量受成土母质的影响较大,母质中的重金属含量及组成直接决定了土壤重金属的值。随着土壤的发育,母质对其重金属值的影响逐渐减弱。大气沉降,如火山爆发、森林火灾等可能使许多重金属漂浮于空中,其中一些被植物叶片吸收,进而被微生物分解进入土壤,从而改变土壤的重金属含量与构成。
2.人为因素
(1)废气、烟尘等大气污染。城市化进程的加快在反映国民物质生活水平提升的同时也带来一系列环境问题,城市交通、工业生产等向大气排放大量废气、烟尘,造成大气污染,通过大气沉降,这些物质进入土壤,造成土壤重金属污染。
(2)化肥农药在农业生产中的使用。为了缩短农作物生长周期,现代农业生产常会选择使用化肥农药,大量化肥与农药的使用在带来生产效益的同时,也将其中所含的重金属物质带入了农作物与土壤,造成土壤重金属污染,影响人体健康。
(二)土壤重金属污染的特点
依据化学金属元素相关理论,重金属性质稳定,极难被微生物降解,一旦进入土壤造成重金属污染,势必对农作物的品质和产量产生较大影响,加之其潜伏周期长,通过食物链的“生物富集效应”严重影响动物和人体的健康。有研究表明,低浓度的汞在小麦萌发初期能起到促进生长作用,但随着时间的延长,最终表现为抑制作用;砷有剧毒,可致癌;镉会危害人体的心脑血管。归纳起来,重金属污染有以下几个特点:(1)潜伏周期长,污染具有隐蔽性;(2)性质稳定,污染具有难降解性;(3)相互作用,污染具有协同性、扩散性。因此,重金属污染又有“化学定时炸弹”之称。
三、土壤重金属污染的危害
土壤重金属污染是指由于人类活动致使重金属的数值高于土壤背景值或土壤环境质量的标准,导致土壤质量的下降和农业生态环境恶化的现象。土壤的重金属污染破坏了土壤、植物系统的生态平衡并通过食物链威胁人体健康。
(一)危害土壤中的动物
各种重金属元素在土壤中的富集,对土壤动物的生存带来了严重威胁,有研究表明土壤重金属对蚯蚓、线虫等无脊椎动物数目、丰富度、生物数量和群体构成等有直接影响。
(二)影响作物的品质和质量
土壤中的重金属污染会引起作物大量营养的缺乏和酶有效性的降低,较高浓度的重金属含量有抑制植物体对WT、3C等矿物质元素的吸收和转运的能力。重金属胁迫还会危害作物的根系,造成根系生理代谢失调、生长受到抑制,引起株高、主根长度、叶面积等一系列生理特征的改变,导致植物体营养亏缺,从而影响植物生理生态过程、植物产量和品质。
(三)降低土壤肥力
土壤酶是一种生物催化剂,是反映土壤肥力的关键指标,重金属通过对土壤酶的破坏,造成对土壤肥力的不利影响。
(四)威胁人体健康
土壤尤其是表层土壤中的重金属极易通过食物链进入人体,对人体正常的新陈代谢和器官造成危害,直接对人体健康造成威胁。例如:能导致人类和其他生物的生殖功能下降,机体免疫力降低。
四、加强土壤重金属污染的措施
(一)重金属污染土壤改良剂修复法
目前有许多修复和治理重金属污染土壤的方法,如客土法、土壤淋洗法、化学修复法、植物修复技术、微生物修复技术等。近年来,对重金属污染土壤施用土壤改良剂的修复方法得到了国内外学者的广泛关注,其实际应用也比较广泛。施用土壤改良剂的方法实际上是化学修复法中的原位化学修复。原位化学修复主要是基于污染物的土壤化学行为的改良措施,施入/种或多种改良剂、抑制剂等化学物质,通过调节土壤理化性质以及对重金属的吸附、沉淀、络合、氧化还原等一系列物理化学作用,改变重金属在土壤中的存在形态,降低其生物有效性和迁移性,从而降低重金属污染物对环境中动物、植物的毒性,达到修复重金属污染土壤的目的。原位化学修复是在土壤原位上开展,具有成本低廉、操作简单、对土壤本身结构扰动小、改良剂来源广泛等优点,具有潜在的经济价值,能用于大面积重金属污染土壤的治理,但由于受到一些环境因素制约,如何根据当地土壤条件因地制宜地选择合适的改良剂是该技术的关键。总之,通过施用改良剂改变重金属离子在土壤中的存在形态,降低重金属污染物的生物可利用性,从而实现污染土壤的治理,是目前一条行之有效的途径。当然,化学改良剂法也存在一定局限性,即施用改良剂后土壤中金属离子仍然存留在环境中,如果环境因素发生改变,重金属离子的生物有效性也可能变化,被暂时钝化的重金属离子又会被重新激活。
(二)提高土壤pH
pH值显著影响重金属在土壤中的存在形态,当土壤溶液的pH
(三)样品采集及保存措施
因本文选一般土壤综合污染型土壤为研究对象,在进行土壤样品采集时,只需要采集地表20cm范围以内的表层土壤作为监测样品即可,所采集样品为土壤混合样;在土壤样品采集过程中,应将土壤表层所存在的石头及草皮等杂物清理掉;按照设计采样位置,采取蛇形布点方式进行土壤多点采样作业;不同采样点所采取土壤质量应尽量保持一致,将所获得的土壤样品进行均匀混合,通过四分法,获得约为1kg质量的样品。样品采集后,其保存需要应用密封性良好且洁净的塑料袋,作碱性保存。对样品信息进行标注,如样品采集时间#样品编号等,将样品送入实验室。在进行样品采集的过程中,可以利用定位系统保证样品位置准确性,并对样品采集环境进行拍照记录。
结束语
目前,土壤重金属污染的治理方法很多,但都存在一定的局限性。所以,研究出高效并具有良好的生态效益、社会效益、环境效益的方法对土壤重金属污染的治理是非常重要的。今后,要进一步对土壤重金属污染的来源进行全面了解,逐渐从末端治理的方法向源头治理转变,从而降低土壤重金属污染,给人类提供无污染的绿色食品。
参考文献:
[1]焦丽香,郭加朋.土壤重金属的污染与治理进展研究[J].科技情报开发与经济,2009,01.
[2]李录久,许圣君,李光雄,张祥明,王允青,刘英,况晶.土壤重金属污染与修复技术研究进展[J].安徽农业科学,2004,01.
[关键词]土壤;重金属污染;来源;危害;治理
中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)43-0341-01
引 言:重金属污染物会长时间停留在土壤中,且隐蔽性较强,毒性大,很容易通过不同的形式,转化为其它危害人体健康的因素,所以在城市建设和发展的过程中,应该充分明确治理重金属污染问题的严峻性。
1 土壤重金属污染的来源
土壤重金属污染的来源主要包括工业,农业和交通过程所产生污染。
1.1 农业污染
农业生产过程中农药、化肥和有机肥的不合理使用以及使用污水灌溉农田的行为都会造成土壤的重金属污染。在现代农业过程中,许多农药,如杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂、除学剂的大量使用引起土壤中As,Cu等污染。
1.2 交通污染
随着城市化发展,交通工具的数量急剧增加,汽车轮胎及排放的废气中含有Pb,Zn,Cu等多种重金属元素,进入周围的土壤环境,成为土壤重金属污染的主要来源之一。
1.3 工业污染
矿产冶炼加工、电镀、塑料、电池、化工等行业是排放重金属的主要工业源,其排放的重金属可以气溶胶形式进入到大气,经过干湿沉降进入土壤;另一方面,含有重金属的工业废渣随意堆放或直接混入土壤,潜在地危害着土壤环境。随着城市化发展,大量污染企业搬出城区,原有的企业污染用地成为城市土壤重金属污染的突出问题。
2 重金属污染物及其危害
土壤的主要金属污染物为铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)和类金属砷(As)。
2.1 铅(Pb)
铅是重金属污染土壤中分布较广、具强蓄积性的环境污染物。土壤中的铅主要来源于频繁的人类活动。虽然世界各国和地区都开始认识到铅已成为土壤污染的主要成份之一,并开始有组织的治理。但随着采矿业、冶金业、IT业、农业、汽车产业的不断发展和各种污水的排放,铅污染的情况并没有得到好转,更有愈演愈烈的趋势。
在进入土壤后,铅大部分只停留在土壤表层,与土壤中的有机物结合,极难溶解。过量的铅会导致植物的叶绿素含量降低,光合作用速率下降,造成植物生长发育停滞。大田表现为植株矮小,叶片偏黄,产量明显降低。铅的富集性很强,当人食用带有过量铅的食物后,体内的铅会不断富集,然后与人体内的多种酶结合,从而破坏正常的人体机能。
2.2 汞(Hg)
汞,又名水银,在自然界的存在形式极其丰富,大气、水体和土壤中都存在着不同形式的汞并可相互传播。人类排放汞的形式主要是燃烧,包括生活垃圾、医疗垃圾、石化燃料等,其燃烧过程中产生大量的含汞化合物,已占人类汞排放的80%。绝大部分的汞在进入土壤后都会很快的被固定,积累在表层土壤和耕层中,不再向下迁移。
对动植物及人体构成直接威胁的通常是甲基汞(MeHg),其不仅可以造成作物产量降低甚至死亡、造成皮肤灼痛、肌肉运动失调、神经损伤,还可以造成胎儿出现严重的缺陷,如失明、大脑性麻痹、智力迟钝等症状。历史上汞中毒的事件已经屡见不鲜,必须予以足够的重视。
2.3 砷(As)
砷元素的毒性极低,但含砷的化合物均有毒性,土壤中的砷除了来自工业生产的废渣外,含砷农药的使用也是主要的来源。砷在自然条件下可以被作物吸收,而进入人体。日本历史上曾发生过砷中毒的恶性事件,当时有12100多人中毒,130人因脑麻痹而死亡。
3 传统的土壤重金属污染修复技术
3.1 农业化学修复技术
农业化学修复技术就是采用大面积种植一些可以对重金属物质进行有利吸收的农作物,从而利用植物自身的吸收作用将土壤中的一些化合态和游离态的重金属离子进行吸收或者进行有利的化学转化,从而降低重金属离子对周围环境的污染。植物吸收重金属物质的过程大致是,首先植物利用自身的根系和植物根尖部分的内外层水分平衡的作用来吸收土壤中的水分,其次由根尖生长区和分生区向上将水分运输,从而将水分中含有的重金属离子运走,是根尖部分内侧始终保持较低的重金属离子浓度,从而使根尖内外产生浓度差,使根尖继续大量吸收重金属离子。
3.2 物理化学修复技术
物理化学修复过程即通过各种物理和化学手段从土壤中除去或者分离含重金属的污染物,比如利用淋洗液将土壤中的固相重金属转移到土壤的液相中,再利用络合或者沉淀的方法使土壤富集,然后将富集液中含重金属的沉淀进行过滤并除去。在进行淋洗时,淋洗剂的选择是非常关键的问题。除此之外,可以用电动修复的方法,就是在固液相的土壤中插入电极,利用重金属导电性的原理,充分在电场的作用下引导并从土壤中移动出。然后进行筛选和过滤。也可以利用重金属与某些非金属阴离子在土壤中化合形成化合物的方法,在土壤中掺入适量的含有非金属阴离子的物质,使重金属阳离子和非金属阴离子不易分解的无害的化合物,或者可直接分离提取的化合物[2]。
3.3 有机物吸收重金属离子作用
有机物吸收重金属离子作用就是利用某些有机物或者是有机物的堆肥可以与重金属离子产生一定的反应,从而使重金属物质失去对生物和其他环境破坏性的原理,对被重金属污染的土壤进行修复。一些有机物如动物的粪便、植物的秸秆堆肥产物等可以与土壤中的重金属离子产生非常强烈的络合作用或者螯合作用,通过这些作用可以使重金属离子大大减小甚至失去一些本身的性质,比如对周围环境的生物毒性和破坏性,从而降低重金属危害。比如蚯蚓粪或者奶牛的粪便可以有效减少周围环境中的铅的毒性效果,而咖啡豆的果皮和果肉对于降低铅的生物毒性作用具有更好的效果。
4 新型的重金属污染修复技术
4.1 化学淋洗和化学固定
化学淋洗和化学固定的方法都是单纯利用化学技术对土壤中的重金属物质进行固定和分离。化学淋洗是通过化学洗脱作用将重金属物质从土壤中洗脱出去,从而达到清洁土壤的作用。采用这种化学洗脱的方法即相当于利用另一种化学试剂将原本土壤中的许多种金属物质进行替换和洗脱,从而将重金属物分离出来。近几年的实验证明这种方法非常有效,可以大量的洗脱出一些重金属物质,但由于洗脱作用,也是的土壤中原本有的一些金属离子一同被洗脱出来,所以经过洗脱后的土壤一般不能在种植任何农作物。化学固定就是在土壤中加入适当的化学试剂使土壤中的重金属离子的迁移性降低,或者直接由游离态转变为固定的化合态。在转变的过程中,就会使重金属离子的生物毒性大大降低。
4.2 微生物修复技术
微生物修复技术是指某些微生物在进行自身新陈代谢过程中,需要吸收一些特定的重金属离子并将其转化为自身所需化合物的方法,利用这种方法可以有效针对土壤中的一些特定的重金属离子进行修复和处理。微生物的金属离子吸收过程基本就是利用重金属离子完成自身的氧化和代谢作用。通过微生物体内代谢作用的一系列转变,使得重金属游离态物质转变为对周围环境毒害作用减小的次级代谢化合产物。
5 结束语
总之,随着土壤重金属污染日益加剧,土壤重金属污染的治理已成为当前研究的热点。土壤重金属污染具有高累积性和不可逆转性,污染一旦发生,仅依靠切断污染源的方法难以进行彻底恢复。目前,己有一些污染土壤治理的方法,但从其发展和需求来看,还须发展更加有效的治理技术。
参考文献
[1] 林帅.重金属土壤污染修复技术初探[J].科技信息,2012(05).
关键词:土壤污染修复 铁锰氧化物 作用
随着工业的发展和人们对于环境保护不当导致我国的土壤污染逐渐严重,但是我国的土壤污染治理工作并没有发挥出应有的作用。铁锰氧化物在当前的土壤污染修复中占据着十分重要的位置,对于改善土壤的质量有着十分重要的作用。但是由于当前我国的土壤污染缺少规范的治理导致污染土壤难以及时有效地恢复。在今后的土壤污染治理工作中需要采取有效的措施,保障土壤污染质量工作的顺利进行。
一、当前我国土壤污染现状
随着我国工业的发展,当前我国的土壤污染情况逐渐严重,这对于我国的环境建设和人们的生活造成了十分不利的影响。尤其是在农村等人们依靠土地生活的地方,土壤污染严重影响了人们的正常生活。一些土壤污染很难进行短时间的修复,这对于环境的保护有着十分不利的影响。当前土壤污染比较严重的主要是以下两种情况:
1.重金属对于土壤的污染
重金属对于土壤的污染在当期的土壤污染治理中比较难治理,由于重金属在土壤中具有难降解,毒性强和积累效应等等特征。我国土壤的重金属污染主要是当前一些化工企业的污染五未能及时合理的处理,将一些污染物进行掩埋等造成的土壤污染。但是重金属对于土壤的污染十分严重并且难以治理,这对于土壤污染治理部门提出了众多的挑战。当前对于我国土壤重金属污染的主要治理方法就是一方面在土壤中去除重金属另一方面改变重金属在土壤中的存在状态。当前主要的技术就是采用物理方法,化学方法,生物方法等等,但是并没有取得比较好的效果,土壤污染现状并没有得到有效地改善。
2.土壤的有机污染
当前我国土壤污染的另一重大来源就是有机物污染,相对于重金属污染,这一污染更加严重,污染的种类比较繁多。在有机物污染中其中塑料对于土壤的污染十分严重,而且大部分的塑料污染物是难以降解的,这对于土壤污染的治理工作造成了十分不利的影响,并且这一污染还会对人们的生活造成伤害甚至伤害人们的身体健康。另外由于化学农药对于土壤的污染也是土壤污染的重要原因之一,这对于土壤的危害十分严重,甚至会影响到地下用水,影响人们的生活健康。但是当前我国的土壤有机污染并没有得到合理的整治,一些相关的治理方法仍然存在一定的缺陷性,并且治理并不彻底。
二、铁锰氧化物在土壤污染修复中的重要作用
铁锰氧化物在当前的土壤污染修复中逐渐得到应用,并发挥出一些作用,大大改善了当前的土壤质量。但是铁锰氧化物对于土壤污染的治理并没有得到充分的利用,铁锰氧化物的应用范围还有待于进一步扩展。
1.铁锰氧化物在治理土壤重金属污染中的应用
铁锰氧化物作为土壤中的主要矿物元素,在当前的土壤污染修复中发挥着十分关键的作用。当土壤被重金属污染之后,土壤吸持重金属例子时,土壤中的铁锰氧化物会发挥重要的作用,土壤中Cu、Ni、Zn、Cr、Co 元素的吸附主要受铁氧化物的控制。土壤中沉积的铁锰氧化物对于土壤中重金属元素的吸附作用,可以有效地控制重金属污染物的迁移和富集,这对于减少重金属对于土壤的污染有着十分重要的作用。铁锰氧化物及其水化物和层状硅酸盐矿物质对于吸附土壤中的重金属元素有着十分重要的作用,但是由于人工合成的铁锰氧化物和天然的铁锰氧化物有着不同的作用,导致我国的土壤中铁锰氧化物应用于重金属的土壤污染修复中仍然存在一定的问题,需要进一步加强对铁锰氧化物对于吸附重金属作用的研究,尽量充分发挥铁锰氧化物在重金属土壤污染修复中的重要作用。
2.铁锰氧化物在治理土壤有机物污染中的应用
铁锰氧化物对于土壤有着一定的净化作用,当前土壤的有机物污染逐渐严重,严重影响了土壤的肥力和土壤的正常应用。铁锰氧化物对于环境中的有机毒害物有一定的降解功能,可以利用于土壤污染的修复工作中。在污染土壤的修复工作中利用铁锰氧化物对于土壤的修复作用和净化工作,充分提高土壤自身的治污能力和降污能力。当前土壤中含有一些天然的铁锰氧化物可以充分利用自然规律,降解土壤中的有机污染物。铁锰氧化物在土壤污染治理中有着节约成本,效果明显的优势,在今后的土壤污染治理工作中需要进一步提倡这一方法,充分利用铁锰氧化物对于土壤污染的治理,缓解当前土壤污染严重的现状。
3.土壤污染治理的其他措施
土壤污染对于人们的生活和农业的发展造成了十分不利的影响,特别是当前国家逐渐重视可持续发展的前提下,土壤污染更需要进一步加强治理。在今后的土壤污染治理工作中一方面需要建立完善的土壤污染治理法律法规。建立健全土壤污染治理法律可以有效地规范土壤污染治理工作,同时为土壤污染治理工作提供一定的保障。这在一定程度上也可以提高一些企业的污染治理积极性,减少企业污染物的排放,督促企业加强对污染物的处理工作。另一方面需要对于污染比较严重的企业进行严格的惩治。对于一些对土壤污染比较严重的企业需要加强治理,对于企业的污染物处理要进行严格的监督,对于一些特别严重的企业可以进行关闭,减少污染物的排放。除此之外还需要加强企业和工作人员的环境保护意识,尤其是土壤污染的教育,对于土壤污染造成的危害进行宣传教育,使企业和工作人员认识到土壤污染的严重危害性。在土壤污染治理工作中还需要进一步开发和研究一些新的土壤污染修复措施和方法,尽量减少污染物对于土壤的污染,保障人们的正常生活。
三、结语
随着当前工业的发展,我国的土壤污染逐渐严重,对人们的生活造成了十分不利的影响。当前我国的土壤污染修复措施并不十分完善,一些方法的效果并不十分明显,这导致我国的土壤污染治理工作难以进行。铁锰氧化物作为土壤中的一种丰富的物质对于环境当前的土壤污染有一定的作用,并且这一土壤污染修复的方法具有成本低,效果好的优势。在今后的土壤污染修复工作中需要进一步充分利用铁锰氧化物的土壤修复作用,同时还需要积极开发一些新的土壤污染修复方法,尽量减少土壤的污染程度。
参考文献
关键词:植物修复;污染治理;有机污染物;重金属
1引言
近年来,社会经济的迅速发展,导致环境受到严重污染,对人们的日常生活具有不利影响,这种情况将会导致经济可持续发展受挫。现阶段的环境污染主要是工业或者是人们日常生活垃圾造成,为此治理环境污染,就需要对污染物治理引起高度重视。现阶段,通常利用化学、物理方法对污染物进行处理,但是在处理过程中,极易造成二次污染,最为主要的是所耗费的成本较高,尤其是对大面积低浓度的污染物更是难以处理。随着科学技术的不断发展,植物修复技术的出现,促使环境污染治理出现了春天,其主要应用在污染的水体与土壤治理当中,具有操作简单、耗费成本少、不造成二次污染等优点。关于植物修复技术应用原理主要是利用植物、微生物与环境的相互作用,从而清除、分解以及吸收环境污染物质,进而恢复生态原有环境。
2植物修复技术在废水治理中的应用
2.1植物修复有机污染的一般原理
关于有机污染采取植物技术修复原理主要包括三方面的内容,分别是积累作用、降解转化作用以及催化作用。①积累作用,主要是植物将有机污染物加以吸收,并且在植物体内加以保存,从而使得污染物得到有效的分解;②降解转化作用,主要是现阶段土壤当中,富含了有机污染物(主要包括农药、油等),植物将其吸收进入体内,通过植物内部组织对污染物加以分解,并且储存在植物组织当中,或者是通过植物的光合作用,促使环境污染物得以全部分解为二氧化碳以及水;③催化作用,主要是充分发挥植物根系分泌特定的分泌物作用(酶、蛋白质、糖类、有机酸、酚等),从而使得土壤中有机污染物得以分解,并且将分解物提供给植物为养料,促进植物生长,在植物生长的情况下,分泌物增多,从而有助于加速有机污染物的分解[1]。诸如在美国生长的一种桑葚(MorusrubraL.),该植物根系就能够分泌一种多酚物质,能够加快聚氯联苯(PCB)的细菌生物的分解;再比如葫芦科植物,该植物根系就能够分泌出蛋白质,值得注意的是该种蛋白质与一般蛋白质具有本质的区别,其中含有氯芳香性物质TCDD,能够促进微生物的分解,并且一直以溶解状态呈现在人们面前。一种植物用于环境污染治理,通常情况下是特定的植物,并且其发挥的作用也是不尽相同。
2.2植物修复技术在富营养化水体及有机污染治理中的应用
随着社会经济的迅速发展,我国工业污染水以及人们日常生活污水大量排入湖泊当中,促使我国湖泊出现富营养化情况,或者是造成严重污染。根据有效调查数据显示污染的湖泊高达90%,造成湖泊水体富营养化的主要化学元素包括N、P元素[2]。为使湖泊水体富营养化得到有效的治理,现阶段,国家采用植物修复技术的主要方式是利用特定植物的修复功能。目前在全球范围内使用最多的有凤眼莲(EichhotmiacrassipesSo-mis)、喜旱莲子草(Al-ternantheraphiloxeroides)以及水浮莲(PistiastratiotesL.)等植物。诸如荷兰某厂在治理生活污水时,主要采用的是香蒲以及水浮莲,通常情况下,是保持10d停留时间之后,将可以得出一串数据,BOD5的去除率为79.8%,N元素去除率高达95%,大肠杆菌去除率高达98%。除此之外,存在少数国家,诸如日本就采用宽叶香蒲进行生活污水的治理,该种方式的治理通常情况下需要保持24d,才能确保处理效果[3]。总而言之,在对富营养化的水体进行处理时,通过植物修复技术进行水体的净化,不仅仅能够美化环境,还能够有效促进经济效益的增长。
3植物修复技术在重金属污染治理中的应用
3.1植物修复治理重金属污染的机理
现阶段,环境污染物主要包括化合物以及金属污染。金属污染的治理不同于化合物污染治理,化合物的治理主要通过植物的降解,从而实现污染物的消除,但是金属元素以及放射性核素造成的污染治理就不同于有机污染物,该种污染治理主要通过一种形态转化成为另一形态,或者是进行金属元素的扩散迁移,从而使得其发挥的作用实现逐步降低[4]。目前,通过植物修复技术治理重金属,主要方式包括四种类型,分别是植物富集、根系过滤、植物固化以及植物蒸发。①植物富集,该种方式主要是利用植物将重金属进行积累在植物内部,或者是将土壤当中超出部分的重金属通过植物根系加以分割,从而使得重金属污染得到有效的治理;②根系过滤,该种方式治理重金属污染,主要是利用耐重金属植物,或者是超积累植物促使重金属的活性得到有效的降低,从而使得重金属难以渗透到地下水或者是进入食物链当中;③植物固化,该种治理方式,主要是通过超积累植物或者是耐重金属植物,不断吸收污水当中的有毒重金属,并且将其沉淀以及富集在植物根部;④植物蒸发,该种方式主要通过植物根系对土壤当中极易挥发的重金属加以吸收,诸如汞、硒等,植物在吸收易挥发重金属之后,利用蒸腾作用通过叶片将金属蒸发,从而使得土壤中的金属污染得到有效的处理[5]。值得注意的是植物在修复环境时,任何一种的修复方式的修复效率,主要取决于植物特性。
3.2植物修复技术在重金属污染治理中的应用
在上述分析中,从中可以了解到重金属治理方式与有机污染物的处理方式完全不同,其主要通过转化,或者是积累方式。为此,在重金属污染治理过程中,通常情况下是利用超积累植物,该种植物主要的特点便是能够对重金属具有很强的解毒和积累能力。在英国Bak-er等人首次进行了田间试验,并且对实验结果进行了深入的研究,该项研究主要针对的是锌污染土壤,实验结果表明土壤中含锌444μg/g时,采用超积累植物(T.caerulescens)加以吸收,将会发现田间锌含量是土壤中16倍,同非超积累植物萝卜(Raphnussatinus)相比,含锌量比为1∶150,从这一数据就可以得出T.cae-rulesens从土壤中吸收的全锌量为30.1kg/hm2。此外,植物在治理放射性核素方面,同样具有较好的效果,通常情况下,在植物种植3个月之后,就可以使得土壤137Cs放射性强度减少3%。根据报道,在1986年切尔诺贝核电站发生了放射性元素的泄露,造成大面积土壤受到污染,在当时主要采用红根苋植物进行修复,并且取得了良好的效果[6]。此外,我国的周风帆早在1989年就对凤眼莲净化放射性核素60Co、65Zn、137Cs进行了深入的研究,从研究结果来看,凤眼莲对放射性核素具有较强的选择性吸收,并且相对而言,吸收度快,尤其是对钴与锌的吸收率很高,分别高达97%与80%,并且能够将其长时间存储在植物体内,从而有助于环境污染的治理。
4结语
随着社会经济的迅速发展,环境遭到了严重的污染,不利于经济的可持续发展,这就需要有关部门重视环境污染治理。化学方法以及物理方法进行治污,极易造成二次污染,并且所需成本较高,不利于经济效益的提升。植物修复技术的应用,不仅仅是一条生物学的、绿色的净化途径,还是一种有效的、廉价的绿色技术。两种治污技术进行比较,植物修复技术具有技术以及经济的优越性。目前植物修复技术在全世界治污当中得到了广泛的应用,但是由于实践起步较晚,存在经验不足等情况,为此还需要进行深入探究,从而促使其得到进一步的推广应用。
参考文献:
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【关键词】土壤重金属污染 特点 评价方法 危害与治理
重金属具有不易分解、易积聚的特点。如何科学地对土壤重金属污染进行评价,是污染治理的重要前提,以下就土壤重金属的污染及其评价方法进行分析。
一、土壤重金属污染的成因及特点
土壤是人类社会赖以存在和发展的根本前提,是最重要的基础资源。随着近现代工业的飞速发展,土壤中沉积了越来越多的废弃污染物。工业生产、居民生活垃圾的不合理处置以及矿产开采等,都会带来土壤重金属污染。从化学理论角度来讲,98%以上的金属都属于重金属,从环境保护学领域来讲,土壤重金属污染中的重金属主要包括汞、铅、锌、砷和镍等。
1、土壤重金属污染的成因。(1)自然原因。土壤重金属的形成不是单方面作用的结果,而是受多方面因素影响,在不同时期,其主要影响因素又不同。土壤形成初始时期,其重金属含量受成土母质的影响较大,母质中的重金属含量及组成直接决定了土壤重金属的值。随着土壤的发育,母质对其重金属值的影响逐渐减弱。与此同时,生物残落物的影响逐渐增强,受生物个体差异影响,其残落物也呈现出多样化的特点,对土壤重金属组成的影响程度也各不相同。大气沉降,如火山爆发、森林火灾等可能使许多重金属漂浮于空中,其中一些被植物叶片吸收,进而被微生物分解进入土壤,从而改变土壤的重金属含量与构成。(2)人为原因。研究人员对近30年的土壤重金属污染原因进行统计,分析发现随着工业化程度的不断加深,人类活动已经逐渐上升成为土壤重金属污染的主要来源。具体来讲,人类活动又突出表现在以下几个方面:首先废气、烟尘等大气污染。城市化进程的加快在反映国民物质生活水平提升的同时也带来一系列环境问题,城市交通、工业生产等向大气排放大量废气、烟尘,造成大气污染,通过大气沉降,这些物质进入土壤,造成土壤重金属污染。经调查研究发现,工矿生产集中区域、城市道路、铁路周围,土壤重金属污染往往格外严重。其次化肥农药在农业生产中的使用。为了缩短农作物生长周期,现代农业生产常会选择使用化肥农药,大量化肥与农药的使用在带来生产效益的同时,也将其中所含的重金属物质带入了农作物与土壤,造成土壤重金属污染,影响人体健康。再次水体污染。受水资源分布不均因素影响,在部分地区,农田灌溉需要引入工业废水和生活污水,这些未经合理处置的污水进入到农田,造成土壤重金属污染,由于污染水体中含有大量重金属物质,通过污水灌溉产生的土壤重金属危害破坏性更大,极易造成循环性水土污染。最后其他活动。含重金属的工业废弃物,城市居民生活垃圾的堆放,金属矿山酸性废水的排放等也会造成土壤的重金属污染。
2、土壤重金属污染的特点。依据化学金属元素相关理论,重金属性质稳定,极难被微生物降解,一旦进入土壤造成重金属污染,势必对农作物的品质和产量产生较大影响,加之其潜伏周期长,通过食物链的“生物富集效应”严重影响动物和人体的健康。有研究表明,低浓度的汞在小麦萌发初期能起到促进生长作用,但随着时间的延长,最终表现为抑制作用;砷有剧毒,可致癌;镉会危害人体的心脑血管。归纳起来,重金属污染有以下几个特点:(1)潜伏周期长,污染具有隐蔽性;(2)性质稳定,污染具有难降解性;(3)相互作用,污染具有协同性、扩散性。因此,重金属污染又有“化学定时炸弹”之称。
三、土壤重金属污染的评价方法
1、单因子指数法。借助综合指数法,可以对受测区域的重金属污染情况进行分级,指出土壤中污染最大的因素,但无法判定出不同元素对土壤污染的影响差别。根据这一方法计算出来的污染指数只能反映各种重金属元素对土壤的污染程度,而无法精确反映污染的质变特征。
2、污染负荷指数法。该指数是由评价区域所包含的主要重金属元素构成,它能够直观地反映各个重金属对污染的贡献程度,以及金属在时间,空间上的变化趋势.由Tomlinson等人提出污染负荷指数的同时提出了污染负荷指数的等级划分标准和指数与污染程度之间的关系,通过计算得打各重金属的污染负荷指数及可以得到各个功能区和该市的污染程度.
3、潜在生态危害指数分析。重金属元素是具有潜在危害的重要污染物,潜在生态危害指数法作为土壤重金属污染评价的方法之一,它不仅考虑土壤重金属含量,还将重金属的生态效应、环境效应与毒理学联系在一起,是土壤重金属评价领域广泛应用的科学方法
4、GIS技术在土壤重金属污染评价中的运用。GIS是由计算机硬件、软件及不同方法组成的系统,通过该系统,能够实现空间数据的采集、管理、处理、分析与建模,以解决复杂的规划和管理类问题。通过GIS技术,将不同类型的数据进行处理变换,根据客观需求对其进行空间分析和统计,最终建立各种应用模型,以便为研究决策提供依据。在对土壤重金属污染进行研究时,常利用GIS 技术的计算与图形显示功能,对受测区域指定采样点进行插值分析,实现土壤图数字化,建立空间与属性数据库,最终绘出污染物空间分布图,为土壤污染治理提供参考依据。
三、重金属污染土壤的危害与治理
土壤是人类赖以生存的最基本的自然资源之一,但现阶段严重的土壤污染,通过多种途径直接或间接地威胁人类安全和健康,开展城市环境质量评价,日益成为人类关注的焦点。
当土壤中的重金属含量达到一定程度,不仅会导致土壤污染、农业生产收益下降,通过径流,还会对水体(地表水、地下水)产生淋失作用,污染水资源、破坏水文环境;借助大气沉降,极易形成大气污染与水污染、土壤污染的“死循环”,进而影响人体健康。
根据重金属污染的隐蔽性、不可逆性及长期性等特点,与大气污染、水污染等环境问题相比,土壤污染的治理难度更大。现行的重金属污染土壤治理主要有生物法、化学法、工程治理法等方法,就目前科学技术发展形势来看,在治理方案设计上尚未形成统一标准,在实际操作中,不同的地理环境在方法的选用上存在区别,使用的技术也多种多样。从总体上来讲,治理污染土壤首先应查明污染成因,以《土壤环境监测技术规范》为指导,对污染区域进行实地分层采样调查,一般将受污染区域分为“污染源区”、“保护区”和“超标污染区”三个区域。无论采用何种方式,在对土壤污染进行治理时,应注意因地制宜,结合受污染区域的土质情况、土地使用性质与功能、重金属污染物含量与构成等特点,对治理效果、时间、经费等作出合理预期和科学规划,选择最佳方案。
结束语
随着社会发展,各行各业对重金属资源的需求与日俱增,与此同时,由生产而产生的重金属废弃物也逐渐增多,这些未能及时处理的废弃物作用于土壤,一旦其重金属含量超标,就会对土壤造成严重污染,进而破坏生态平衡。
参考文献:
[1]范拴喜等.土壤重金属污染评价方法进展[J].中国农学通报,2010