重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)及其修復(fù)實踐
摘要:當(dāng)前重金屬污染問題日趨嚴(yán)重,在我國城市污染問題中占據(jù)著較大比重。在環(huán)境保護(hù)工作中,重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)是非常重要的內(nèi)容,是防治重金屬污染問題不可或缺的措施。本文主要分析了土壤重金屬污染的根源,并闡述了土壤修復(fù)的基本原理,最終針對若干修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞:重金屬污染;環(huán)境保護(hù);污染防治;修復(fù)技術(shù)
在自然界中,重金屬屬于痕量存在的元素,通常出現(xiàn)在土壤或者巖石中,但無法形成土壤污染問題。然而在工業(yè)生產(chǎn)過程中,重金屬會被釋放出來,并且重新進(jìn)入到土壤中,卻帶來難以降解的后果,最終引起土壤重金屬污染問題。特別是礦場中的土壤,在礦物開采與運輸過程中,土壤重金屬污染危險度非常高。
1土壤重金屬污染根源及土壤修復(fù)概述
1.1土壤重金屬污染的根源
土壤中的重金屬污染根源主要可以概括為三個方面[1]:首先,在礦區(qū)生產(chǎn)過程中,很容易釋放巖石或土壤中的重金屬,尤其是其固體廢棄物會帶來嚴(yán)重的重金屬污染。其次,工業(yè)廢氣污染比較嚴(yán)重,一旦廢氣沉降到地表,其中含有的重金屬就會滲入土壤中,且長期殘留下來,會引發(fā)非常嚴(yán)重的土壤污染。最后,工業(yè)廢水污染也日趨嚴(yán)重化,尤其是有些地區(qū)水資源比較匱乏,會將工業(yè)廢水作為農(nóng)業(yè)澆灌用水,導(dǎo)致工業(yè)污水滲入至土壤中,留下大量的重金屬,最終引起重金屬污染問題。
1.2重金屬污染土壤修復(fù)
所謂重金屬污染土壤修復(fù),主要是指通過物理方法、化學(xué)方法、生物技術(shù)等多種措施對土壤中存在的重金屬進(jìn)行清除,或是將其固定在土壤中,限制其遷移活動,從而達(dá)到土壤修復(fù)的目的。具體體現(xiàn)在兩種修復(fù)原理,首先是取出土壤中的重金屬,實現(xiàn)土壤環(huán)境的改善,被稱之為土壤重金屬的去除化;其次是將土壤中重金屬污染釋放的毒性進(jìn)行降低,即被稱為土壤重金屬的固定化。
當(dāng)前土壤重金屬污染源多種多樣,比如鉛、鎘、汞、銅、硒等等重金屬帶來的污染,其中以汞污染發(fā)生最多、最嚴(yán)重,其次是鎘污染問題,嚴(yán)重影響著國內(nèi)農(nóng)作物的生產(chǎn)品質(zhì)與產(chǎn)量,給糧食業(yè)帶來極大的損失,甚至影響著人們的生活。因此,重金屬污染土壤修復(fù)勢在必行,且應(yīng)該加快步伐。
2重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)分析
在當(dāng)前的重金屬污染土壤修復(fù)進(jìn)程中,常見的有物理(化學(xué))修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)以及礦物修復(fù)和農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)等等,具體如下[2]:
2.1物理/化學(xué)修復(fù)技術(shù)
物理/化學(xué)修復(fù)技術(shù)建立在土壤的理化性質(zhì)與重金屬各存差異的相關(guān)特征的基礎(chǔ)上,采用化學(xué)或物理方法實現(xiàn)土壤中重金屬的固定或分離,降低其污染影響。主要如下:
2.1.1小面積土壤修復(fù)技術(shù)
采用物理方法對重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù),主要有換土法、去表土法、客土法和深耕翻土法。這些方法具有工作量大和投入多的特點,所以只適用于面積比較小的土壤修復(fù)。(1)換土法。主要是把受到重金屬污染的土去除,再換填沒有污染的新土壤。(2)客土法。把重金屬污染土壤與沒有污染的突然進(jìn)行混合攪拌,以降低重金屬濃度,從而達(dá)到降低土壤污染程度的目的。(3)去表土法。這一方法主要是考慮重金屬僅對表層存在污染的特性,可耕作活化下層土壤。(4)深耕翻土法。對土壤反復(fù)上下翻動,即可以擴(kuò)大重金屬污染范圍,以降低其污染濃度。
2.1.2淋浴修復(fù)技術(shù)
在重金屬污染土壤修復(fù)中采用淋浴修復(fù)技術(shù),即是使用淋洗劑去除土壤污染物。
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這一方法可用于大面積的污染土壤,只是若土壤的滲透系數(shù)低,則很難獲得理想的效果,一般運用在沙質(zhì)土或者輕質(zhì)土中可獲得非常好的效果。但是在淋浴之后,也需要對土壤中的淋浴液體進(jìn)行處理。當(dāng)前常見的處理方法有離子置換法、轉(zhuǎn)移絡(luò)合法、電化學(xué)法等等,可有效回收淋浴液體中53%的重金屬離子。只是在實踐中需要注意選用合適的淋洗劑,且要考慮成本問題。
2.1.3熱解析修復(fù)技術(shù)
所謂熱解析,即是重金屬污染土壤進(jìn)行間接加熱與直接加熱,待溫度符合特定要求時,就會揮發(fā)土壤中的重金屬離子。這時,重金屬離子需要進(jìn)行回收處理。有關(guān)研究指出這一方法可消除土壤中的Hg達(dá)到99.8%,但是卻帶來極高的修復(fù)成本。
2.2生物修復(fù)技術(shù)
2.2.1動/植物修復(fù)技術(shù)
動物與植物修復(fù)技術(shù)是生物修復(fù)技術(shù)非常普遍的修復(fù)方法,其中動物修復(fù)主要是利用土壤中的蚯蚓或者老鼠等對重金屬的吸收能力而進(jìn)行的土壤修復(fù)措施,一段時間后,再對土壤進(jìn)行灌水,以強(qiáng)制性驅(qū)趕蚯蚓和老鼠等動物,最終可在一定程度上改善土壤的重金屬污染問題。
而在植物修復(fù)方面,主要包括植物吸收與植物降解兩種。首先在植物吸收方面,積累植物可發(fā)揮出非常好的作用。積累植物可以在其生長過程中對土壤的重金屬元素進(jìn)行吸收,而積累植物本身也可以對所吸收的重金屬元素進(jìn)行處理與調(diào)節(jié),從而有效改善土壤重金屬污染情況,甚至可以對重金屬污染源進(jìn)行根除。有研究表明,在銅污染和鉛污染的土壤中,可種植印度芥菜對其進(jìn)行修復(fù),修復(fù)效果較佳。此外,超富集植物在重金屬元素吸收中也有很好的作用,在高效吸附重金屬元素之后,也可以對所吸附的重金屬元素進(jìn)行高效處理。
其次,在植物降解方面,也可以分為兩種情況。第一,植物自身含有的酶可以吸收與分解重金屬成分。第二,植物根部具有分泌的功能,在環(huán)境影響下,可分泌出喜陽菌群,增強(qiáng)植物根部對重金屬的吸收、分解和氧化作用,達(dá)到緩解土壤重金屬污染的目的。
2.2.2微生物修復(fù)技術(shù)
在土壤內(nèi)部,微生物是一種比較活躍的因子。微生物帶有電荷,具有代謝快的特點。若土壤存在重金屬污染問題,則其內(nèi)部的微生物會吸附重金屬元素,并由其自身帶有的耐重金屬細(xì)菌對重金屬進(jìn)行處理。具體體現(xiàn)在:微生物可以對重金屬離子進(jìn)行溶解與沉淀,并發(fā)生氧化還原反應(yīng);微生物在重金屬-有機(jī)絡(luò)合物之間發(fā)揮著非常好的降解作用,即土壤內(nèi)部的有機(jī)質(zhì)會和重金屬結(jié)合,使其離子的化學(xué)特性發(fā)生改變,達(dá)到土壤修復(fù)的目的,減少重金屬污染。
2.3其他重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)
除了上述比較常見的修復(fù)技術(shù),還可以包括礦物修復(fù)、農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)等。首先在礦物修復(fù)方面,主要是通過天然礦物的有效治理,來達(dá)到礦區(qū)產(chǎn)生的重金屬污染土壤修復(fù)的目的。在這個方面,關(guān)鍵就是對廢棄礦物進(jìn)行再利用。比如對于膨潤土和凹凸棒石等粘土礦物,可以利用其對重金屬成分的吸附作用而應(yīng)用在污染治理工作中。其次,在農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)方面,種植作物可以提高土壤含水量和水分。在實際運用中,需結(jié)合土壤污染情況而制定相適應(yīng)的耕作管理制度,引入不入食物鏈的植物,用于改變土壤中的金屬活性,從而降低重金屬污染程度。在這個方面,土壤水分、耕作制度和施用肥料的變化都會影響著土壤中重金屬污染的治理進(jìn)程。因此,除了制定合適的耕作制度,還可合理調(diào)整土壤水分與合理控制肥料用量,對土壤重金屬的危害性進(jìn)行控制,從而保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全。
3結(jié)語
總而言之,帶來土壤重金屬污染的關(guān)鍵影響因素即是人為因素,主要包括礦產(chǎn)開采不合理、金屬冶煉和化工生產(chǎn)污染、煤燃燒帶來的污染以及日常生活垃圾污染等等。土壤中存在的重金屬污染若是沒有得到合理的治理,長此以往,會降低農(nóng)作物品質(zhì)與產(chǎn)量,甚至帶來地下水污染問題。而采取物理/化學(xué)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)、礦物修復(fù)技術(shù)以及農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)等等多種有效的修復(fù)技術(shù)方法,利于做好土壤重金屬污染的治理工作。
參考文獻(xiàn):
[1]李祥慰.重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)與實施要點研究[J].大科技,2017,(10):336.
[2]畢薇, 林志堅. 重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 廣東化工, 2016, 43(13):110-111.