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摘要:随着社会工业的高速发展,土壤重金属污染已成为当今社会不可忽略的环境问题。本文简要论述土壤重金属污染现状、污染来源以及主要修复方法,分析主要修复方法各个优缺点,致力于提高民众环保意识、防治重金属排放过量、积极修复受污染土壤。
关键词:土壤重金属;污染;修复技术
0引言
土壤具有为动植物提供栖息场所,保护和提高生物多样性的功效,还可供农作物生长,在农业生产方面发挥着重要的作用。土壤污染物过多会引起土壤组成、结构和功能发生变化,微生物活动受到抑制,导致有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累,通过多种形式被人体吸收,危害人体健康[1]。本文主要探讨土壤污染物中的重金属。土壤重金属来源主要有两种,一是自然来源,二是人为干扰[2]。人为扰动使得土壤中重金属含量越来越多,土壤重金属污染日益严重。
1土壤重金属污染现状
当前我国耕地土壤污染点位超标率平均为21.49%,其中轻度、中度、重度污染点位比例分别为13.97%,2.50%和5.02%,污染物主要以Cd、Ni、Cu、Zn和Hg为主3]。我国受重金属污染的耕地面积近2000万公顷,约占总耕地面积的1/5,其中工业“三废”污染耕地1000万公顷,污水灌溉的农田面积已达330多万公顷[4]。土壤重金属污染会使农作物受到污染、减产,导致严重的直接经济损失,根据国土资源部公布的数据估算,全国每年被重金属污染的粮食高达1200万吨,因重金属污染而减产粮食也有1000多万吨,合计累计经济损失高达200亿元。土壤重金属污染已经严重威胁到我国居民饮食安全,除此之外,生活在土地重金属污染严重地区的农民,他们的健康得不到保障,农民更易患癌症、皮肤病。
2土壤重金属来源
2.1随大气沉降进入土壤
大气中的重金属主要来源于工业生产、能源燃烧、交通运输等活动产生的气体和粉尘。重金属基本是以气溶胶的形态进入大气,经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤[5]。就国内地区比较而言,北方京津翼、环渤海的大气降尘重金属沉降通量相对较高。城镇道路、高速公路和农区道路两侧的土壤重金属污染也与大气沉降有关,污染元素主要有Pb、Cu、Zn等。在我国吉林省长白山自然保护区内,路域范围内的土壤受到了不同程度的重金属污染。根据“中国土壤环境监测技术规范(HJ/T 166-2004)”中的标准,将污染程度分为四类,Pi≤1为非污染,1<Pi≤2为轻污染,2<Pi≤3为中污染,Pi>3为重污染。在长白山自然保护区的阔叶红松林、针叶林和岳桦林三个植被带道路利用强度强的道路上,Zn污染指数都达到了轻度污染级别,虽然Pb含量未达到污染级别,但相关污染指数都大于0.9。在岳桦林带道路营养域50m内Pb污染达到轻度级别[6]。由此可见由于大气沉降带来的土壤重金属污染范围广泛。
2.2随污水灌溉流入土壤
污水灌溉一般指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田,森林和草地[7]。污水灌溉是我国农业生产用水的重要一个环节,但由于污水中重金属的含量过高,导致耕地中的重金属超标,对土壤和农作物造成危害。位于广东省韶关翁源县的上坝村的3000多上坝村民,从1987年至2015年,已有250余人因癌症而丧生。造成污染的主要原因是大宝山国营矿过度开采导致水土流失,若在雨天开采,一吨矿土将最多形成100-200公斤浓硫酸,还有大量致癌重金属溶解,更是加剧了环境的恶化。污染矿水排放导致农田灌溉水酸度提高,灌溉水在土壤中累积,使土壤重金属含量超标,粮食蔬菜等农作物中Cd含量严重超标,最高超过国家规定限定值的150倍[8]。
2.3随农业投入品进入土壤
制造肥料的矿物原料及化工原料中,含有多种重金属放射性物质和其他成分,如果使用肥料不当,肥料中的Cd、Hg、Pb等重金属进入土壤,长此以往会造成土壤重金属富集。土壤施用化肥会显著增加土壤中的Cd 全量和有效态Cd 含量,并导致植物对Cd 吸收的增加。根据最新的新闻报道,当前全球每年进入土壤的镉总量约为66万千克,其中经施用化肥进入的比例高达55%。由于农业投入品的滥用,在没有重金属活动企业的村庄,生产出来的大米仍会出现重金属超标情况。
3土壤重金属污染修复方法
3.1物理修复
物理修复技术主要包括物理工程措施、电动力学法等。物理工程措施主要包括排土、换土、去表土、客土和深耕翻土等措施,这一修复方法可以减少表层土壤重金属含量,降低重金属对农作物的污染。工程措施具有稳定性高的优点,但是需要较多的人力物力,投资消耗大。电动修复是在电场的作用下将土壤中的重金属离子和无机离子以电渗透和电迁移的方式向电级运输,最后通过集中收集来处理,电动修复适用于低渗透的粘土和淤泥土,可以控制污染物的流动方向。土壤组分、土壤pH值、污染重金属种类等因素会影响电动修复的效果。
3.2化学修复
化学修复是将适合的化学修复剂(改良剂、沉淀剂等)加入土壤,通过对重金属的吸附、氧化还原、沉淀及萃取来降低重金属的生物有效性和迁移性。常用的改良剂有无机改良剂和有机改良剂,无机改良剂主要有石灰、碳酸钙、粉煤灰等碱性物质。有机改良剂主要包括农家肥、绿肥、草炭等有机肥料。适当的石灰无机改良剂可以抑制莴笋对重金属Hg的吸收。但化学修复仅改变了土壤中重金属的存在形态,并没有消除重金属,一定条件下活化将会再次造成污染。
3.3生物修复
生物修复是利用生物(微生物、动植物)的代谢活动,吸收、分解和转化土壤重金属的过程。可降低重金属在土壤中的浓度。从技术和经济两方面考虑,生物修复易于操作,成本低效果好,不会造成二次污染,相比物理修复和化学修复来说更具优越性,是当前土壤重金属污染的重点修复方法。
参考文献:
[1]李艳涛.对有机污染物的修复技术的探讨[J].知识经济,2009(05):128.
[2]郑喜珅,鲁安怀,高翔,赵谨,郑德圣.土壤中重金属污染现状与防治方法[J].土壤与环境,2002,(01):79-84.
[3]尚二萍,许尔琪,张红旗,黄彩红.中国粮食主产区耕地土壤重金属时空变化与污染源分析[J].环境科学,2018,39(10):4670-4683.
[4]陈怀满.环境土壤学[M]。北京:科学出版社,2005
[5]崔德杰,张玉龙.土壤重金属污染现状与修复技术研究进展[J].土壤通报,2004(03):366-370.
[6]李善龙,金永焕,王铎,丁宏,孙超,朴正吉,宗占江,王景田.长白山自然保护区道路影响域土壤Zn和Pb分布及污染分析[J].土壤通报,2012,43(02):477-483.
[7]郑喜珅,鲁安怀,高翔,赵谨,郑德圣.土壤中重金属污染现状与防治方法[J].土壤与环境,2002,(01):79-84.
[8]林初夏,卢文洲,吴永贵,龙洁,聂呈荣.大宝山矿水外排的环境影响:Ⅱ.农业生态系统[J].生态环境,2005(02):169-172.