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關(guān)鍵詞:重金屬專項監(jiān)測;污染;現(xiàn)狀;監(jiān)管
中圖分類號:X703
文獻標識碼:A文章編號:16749944(2017)12012303
1引言
為了解湖南省重金屬污染源廢水排放情況,檢查國家“十二五”重金屬總量減排考核工作成效,湖南省環(huán)境保護廳組織開展了重金屬廢水專項核查監(jiān)測。
2專項監(jiān)測范圍
重金屬專項監(jiān)測工作范圍是對湖南省轄區(qū)范圍內(nèi)涉重金屬企業(yè)的廢水總排口、車間排口、生活廢水排口、雨水排口及其它以各種形式存在的外排口開展核查監(jiān)測工作。對于廢水循環(huán)使用不外排的企業(yè),則監(jiān)測車間排口及廢水循環(huán)池。監(jiān)測因子主要有總鉛、總鎘、總砷、總鉻、總汞、六價鉻、總銻及總鋅。
3專項監(jiān)測結(jié)果分析
3.1污染物超標情況
2015年重金屬污染源專項監(jiān)測工作中,全年分三期對327家、340家、346家企業(yè)開展核查監(jiān)測,分別發(fā)現(xiàn)超標企業(yè)15家、10家、8家,超標率分別為11.4%、6.94%、5.93%,具體情況見表1。
為確保市(州)監(jiān)測站在專項監(jiān)測工作中監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性,湖南省環(huán)境監(jiān)測中心站(以下簡稱省站)隨機在14個市(州)對101家企業(yè)開展現(xiàn)場核查監(jiān)測工作,其中13家企業(yè)存在超標情況,超標率為12.9%。具體情況見表2。
3.2重點區(qū)域重金屬污染情況分析
3.2.1衡陽水口山地區(qū)重金屬污染情況
2015年重金屬專項監(jiān)測工作中,省站對衡陽水口山地區(qū)11家涉重金屬企業(yè)進行專項監(jiān)測,其中有4家企業(yè)廢水循環(huán)使用,7家企業(yè)廢水外排至曾家溪或康家溪。監(jiān)測的6家外排廢水中僅發(fā)現(xiàn)1家企業(yè)總排口廢水存在超標現(xiàn)象。
曾家溪、康家溪作為水口山地區(qū)主要納污水體[1],水質(zhì)中重金屬含量是集中反映水口山地區(qū)涉重金屬企業(yè)外排水質(zhì)情況的載體。根據(jù)2010年監(jiān)測資料,曾家溪、康家溪水質(zhì)中鉛在不同水期超標倍數(shù)在3~17倍之間。在2015年專項核查監(jiān)測工作中,對這兩條溪水水質(zhì)進行了監(jiān)測,結(jié)果表明砷、鉛、鋅均未出現(xiàn)超標。
將2015年專項監(jiān)測工作中的曾家溪、康家溪水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)進行對比[2],結(jié)果表明,該兩條溪水水質(zhì)已經(jīng)出現(xiàn)明顯好轉(zhuǎn),也充分顯示這幾年湖南省對湘江流域重金屬專項治理工作成效,已得到充分體現(xiàn)[3]。
3.2.2婁底錫礦山地區(qū)重金屬污染情況
婁底錫礦山主要涉重金屬行業(yè)為常用有色金屬冶煉、常用有色金屬礦采選,目前主要是10家銻冶煉企業(yè)。在這10家銻冶煉企業(yè)中,除1家企業(yè)有廢水排放外,其它9家企業(yè)的廢水均循環(huán)使用。經(jīng)監(jiān)測部分企業(yè)循環(huán)水池廢水,其總砷、總銻含量非常高。如某公司鼓風爐車間廢水收集池廢水中總砷濃度為10.26 mg/L、總銻濃度為11.6 mg/L;另一公司雨水收集池廢水中總砷濃度為3.94 mg/L、總銻濃度為11.4 mg/L。
對婁底錫礦山周邊水體多次跟蹤監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)企業(yè)周邊地表水船山水庫、漣溪河民主橋、青豐河萬民橋等監(jiān)測點位砷、銻存在超標現(xiàn)象。該地區(qū)在主要重金屬企業(yè)的廢水不外排情況下,根據(jù)監(jiān)測情況分析,導(dǎo)致該周邊地表水砷、銻仍出現(xiàn)超標。分析原因,一是由于該地區(qū)為含銻礦產(chǎn)品比較豐富,地下水中砷、R本底值較高;二是婁底錫礦山地區(qū)為全國的銻產(chǎn)品開采、冶煉中心,由于歷史原因該地區(qū)環(huán)境問題未受到足夠重視,導(dǎo)致其周邊水體底泥中砷、銻濃度比較高,從而引發(fā)地表水中砷、銻濃度比較高;三是該地區(qū)相關(guān)企業(yè)廢水未能完全做到廢水循環(huán)使用、企業(yè)雨、污分流情況不夠徹底,從而引發(fā)周邊地表水砷、銻濃度比較高。
3.2.3“錳三角”地區(qū)重金屬污染情況
湘西錳三角及周邊地區(qū)的花垣縣是湘、黔、渝交界“錳三角”地區(qū)的三縣之一[4],初步形成了以錳鋅礦石采選、電解錳和鉛鋅冶煉為主的工業(yè)生產(chǎn)格局。2015年重金屬專項監(jiān)測工作中,對“錳三角”地區(qū)7家重點電解錳企業(yè)進行了專項檢查,檢查發(fā)現(xiàn),電解錳企業(yè)工藝廢水、酸浸渣尾礦庫廢水均全部循環(huán)使用,僅部分企業(yè)的冷卻水外排。監(jiān)測結(jié)果表明外排的冷卻水均未出現(xiàn)超標情況。但對“錳三角”湖南地區(qū)部分地表水斷面進行采樣監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)地表水中錳濃度均存在不同程度超標情況。
在對“錳三角”專項監(jiān)測工作中,監(jiān)測的電解錳企業(yè)廢水均循環(huán)使用,而相應(yīng)的其受納水體水質(zhì)中錳出現(xiàn)超標情況。分析原因,一是由于輸入性污染造成,可能是來自外省涉錳企業(yè)的超標廢水[5];二是由于近幾年來,電解錳企業(yè)由于市場行情萎靡,為節(jié)省成本,將酸浸渣尾礦庫廢水或工藝廢水偷排入酉水,從而引起水質(zhì)中錳超標現(xiàn)象。三是自2009年開展“錳三角”地區(qū)環(huán)境綜合整治工作后,部分地區(qū)可能出現(xiàn)小型、非法涉錳企業(yè),這些企業(yè)廢水偷排至酉水中,對酉水水質(zhì)造成很大的影響。
4存在問題與對策建議
4.1廢水循環(huán)使用的企業(yè)較多,監(jiān)管較困難
2015年在重金屬專項監(jiān)測工作中,共監(jiān)測了1013家?次企業(yè),其中將近500家?次企業(yè)在環(huán)境監(jiān)測部門開展監(jiān)測時廢水循環(huán)使用,不外排。廢水不外排時,環(huán)保部門不能對監(jiān)測結(jié)果進行評價,從而不能獲得有效的監(jiān)測結(jié)論,使環(huán)境監(jiān)管部門不能較好的進行監(jiān)管。建議環(huán)境管理部門應(yīng)加強涉重金屬企業(yè)廢水循環(huán)使用企業(yè)的認定,如在進行清潔生產(chǎn)審核時,嚴格把控企業(yè)廢水循環(huán)使用關(guān),以防假借部分企業(yè)利用廢水循環(huán)使用之名,實施偷排。
2017年6月綠色科技第12期
李啟武:湖南省涉重金屬企業(yè)污染狀況分析及治理對策探討
環(huán)境與安全
4.2循環(huán)使用的廢水重金屬含量較高,環(huán)境安全隱患較大
在開展監(jiān)測的循環(huán)使用的廢水中,一類重金屬污染物濃度含量較高,甚至某涉鉛企業(yè)的循環(huán)水池中鉛濃度達到100 mg/L;如果含高濃度重金屬循環(huán)廢水未及時進行處理,當企業(yè)因事故或管理不善時,造成廢水外排至外環(huán)境,將嚴重污染周邊環(huán)境。建議環(huán)境管理部門下發(fā)相關(guān)文件,對于涉重企業(yè)采取廢水循環(huán)使用的,必需配套建設(shè)相應(yīng)的重金屬處理設(shè)施,及時將高濃度的重金屬廢水處理后,才能進行回用,杜絕廢水僅靠簡單沉淀后就回用的現(xiàn)象。
4.3部份涉重金屬重點區(qū)域地表水重金屬存在超標情況
2015年涉重金屬專項監(jiān)測工作中,對婁底錫礦山、衡陽水口山、湘西“錳三角”地區(qū)企業(yè)周邊環(huán)境水體進行了監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)部分重金屬因子存在超標,而這些地區(qū)的涉重金屬企業(yè)基本處于廢水循環(huán)使用狀態(tài)。分析企業(yè)周邊水體重金屬超標原因,一是涉重金屬的重點區(qū)域由于歷史原因,造成其周邊水體重金屬因子本底值較高[6];二是周邊水體可能遭受到涉重金屬企業(yè)氣型污染,導(dǎo)致部分重金屬因子超標;三是部分涉重金屬企業(yè)雨、污未分流或分流效果不佳,造成初期雨水直接外排至周邊水體,也勢必會造成水體部分重金屬因子超標;四是部分企業(yè)借廢水循環(huán)使用之名,實施偷排,僅是在環(huán)保部門檢查時廢水實施循環(huán)使用。建議加大對涉重金屬企業(yè)周邊環(huán)境的監(jiān)測頻次,防止企業(yè)排污對周邊環(huán)境造成污染。
參考文獻:
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Discussion and Countermeasures on Pollution Situation of
Metal Enterprises Involved in Hunan Province
Li Qiwu
【關(guān)鍵詞】土壤污染;重金屬;治理方法
土壤,為人類提供生存所需的自然環(huán)境,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供必要的資源。我們所面臨的許多問題,諸如環(huán)境問題、糧食問題、資源問題等等,都和土壤息息相關(guān)。自上世紀20年代以來,工業(yè)發(fā)展,導(dǎo)致金屬產(chǎn)量急劇增加,進而導(dǎo)致重金屬環(huán)境污染問題。含有重金屬的污染物通過多種方式進入土壤,導(dǎo)致土壤重金屬污染問題?,F(xiàn)在,很多發(fā)展中甚至發(fā)達國家,都面臨著土壤污染問題。這一問題的日益嚴重,也引起了人們的廣泛關(guān)注。因此,本文將圍繞土壤重金屬污染的現(xiàn)狀、治理方法等方面展開。
1.我國土壤重金屬污染的現(xiàn)狀
目前,我國大陸受到重金屬污染的耕地面積約為2000萬公頃,大約占耕地總面積的1/5。其中,受礦區(qū)污染的耕地面積約200萬公頃,受石油污染的耕地面積約500萬公頃,受固體廢棄物堆放污染的耕地面積約5萬公頃,受“工業(yè)三廢”污染的耕地面積約1000萬公頃,受污水灌溉的耕地面積約330萬公頃。由于土壤污染,我國農(nóng)業(yè)糧食產(chǎn)量每年減少約1300萬噸,更為嚴重的是,因為受到污染,土壤的多種功能,如營養(yǎng)功能、凈化功能、緩沖功能、有機體的支持功能等功能正在逐漸喪失。
2.土壤重金屬污染的后果
第一、土壤污染導(dǎo)致耕地資源短缺。
第二、土壤污染威脅人、畜的身體健康。
第三、土壤污染阻礙農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。
第四、土壤污染會導(dǎo)致其他的環(huán)境污染問題。
第五、土壤污染危及子孫后代的利益,阻礙農(nóng)村經(jīng)濟的健康、持續(xù)發(fā)展,不利于國家經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
3.土壤重金屬污染的治理
3.1物理防治
物理防治主要采取排土、換土、去表土、客土和深耕翻土等措施。不同地區(qū)應(yīng)采取不同的措施:
(1)污染嚴重的地區(qū),適合采取排土、換土、去表土、客土等措施。這些措施可以從根本上去除土壤中的重金屬污染物。具體方法:將重金屬重污染地區(qū)的土壤放到高溫、高壓的條件下,使之變成的玻璃態(tài)物質(zhì),然后將重金屬固定在玻璃態(tài)物質(zhì)中,進而達到去除重金屬污染物的目的。這種方法可以在根本上去除土壤中的重金屬污染物,而且見效迅速,但這種方法工作量大、費用高。因此,這種方法常被用在重金屬重污染地區(qū)的搶救性修復(fù)工作中。
(2)污染較輕的地區(qū),適合使用深耕翻土這種方法。這一方法可以降低土壤表層的重金屬含量。
3.2化學防治
化學防治的方法很多,如:
3.2.1添加重金屬改良劑
在土壤中添加一些處理重金屬污染時的常用到的改良劑改良劑,諸如磷酸鹽、石灰以及硅酸鹽等。它們可以和土壤中的重金屬污染物發(fā)生化學反應(yīng),進而生成難溶化合物,從而減少土壤和植被對重金屬污染物的吸收。
3.2.2施加重金屬螯合劑
土壤中的重金屬大都吸附于土壤固體表層,因而土壤溶液中的重金屬含量相對較少,所以,我們可以在土壤中施加重金屬螯合劑。這樣做可以提高土壤中重金屬的有效態(tài),更易于流動、吸收。
3.2.3施用重金屬拮抗劑
在土壤中,重金屬元素之間有拮抗作用。我們可以利用一些對人體沒危害甚至是有益的金屬元素的拮抗作用,減少土壤中重金屬的有效態(tài)。所以,在輕度污染的土壤中、施加少量的有拮抗性的金屬元素,將能起到很好的防治作用。
3.3生物防治
生物防治,可以采取以下措施:
3.3.1植物吸收
可以通過植物的吸收作用來減少土壤中的重金屬污染物含量。這類植物很多,如羊蕨屬植物、筧科植物等,這些植物對土壤中的重金屬的吸收率可達到100%。
3.3.2微生物降解
使用清洗劑將土壤表層附著的重金屬解吸到土壤溶液中,然后隨著清洗液一起流入預(yù)定的水體中,并和微生物發(fā)生作用,從而實現(xiàn)消除土壤中重金屬的目的。
3.3.3生物防治很多優(yōu)點,如效果好、沒有二次污染、費用低、易管理、易操作等,因此受到人們的普遍重視
3.4農(nóng)業(yè)生態(tài)防治
農(nóng)業(yè)生態(tài)防治,可以采取以下措施:
3.4.1控制土壤的氧化―還原條件
在浸水的土壤中,重金屬常常以難溶態(tài)的硫化物的形式存在。所以,控制土壤中的水分和氧化―還原電位,在作物壯籽期間,保證土壤處于一個相對穩(wěn)定的水淹期,就可以減少植物吸入的重金屬含量,進而減少果實和籽中的重金屬含量。
3.4.2改變作物品種
改變作物品種,也可以在一定程度上降低土壤中的重金屬含量。如:在受污染較嚴重的地區(qū),種植花卉和經(jīng)濟林目等;而在受污染較輕的地區(qū),種植耐重金屬性較強強的作物,如改旱地為水田,或者旱地、水田進行輪作,以調(diào)整PH、EH,從而降低土壤中重金屬的有效性。
目前,以上列舉的治理土壤重金屬污染問題的技術(shù)還不能被廣泛地應(yīng)用,其原因有成本過高、實地應(yīng)用的經(jīng)驗不足、處理效果不穩(wěn)定等。隨著科學技術(shù)的發(fā)展,開發(fā)、研究工作的深入與完善,這些治理方法一定可以日趨完善,并被廣泛運用。
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建立健全重金屬防治體系和污染事故應(yīng)急體系,保證環(huán)境平安。全面排查轄區(qū)內(nèi)重金屬污染物排放企業(yè)(以下簡稱“重金屬排放企業(yè)”及其周邊區(qū)域的環(huán)境隱患,摸清重金屬污染情況,建立監(jiān)管臺帳,確定重點防控區(qū)域(流域)行業(yè)、企業(yè)和高風險人群;強化環(huán)境執(zhí)法,依法查處重金屬污染環(huán)境違法行為;
二、工作重點
根據(jù)我市實情,確定重點防控的重金屬污染物是鉛、汞、鎘、鉻和類金屬砷,重點防控的區(qū)域(流域)重金屬污染物排放相對集中的地區(qū),重點防控的行業(yè)是有色金屬礦(含伴生礦)采選業(yè)、有色金屬冶煉業(yè)、含鉛蓄電池業(yè)、電鍍業(yè)、皮革及其制品業(yè)、化學原料及化學制品制造業(yè)等,重點防控的企業(yè)是具有潛在環(huán)境危害風險的重金屬排放企業(yè)(特別是集中式飲用水水源地上游的企業(yè))
三、主要措施
(一)做好對重金屬排放企業(yè)及其周邊區(qū)域環(huán)境隱患的全面檢查,摸清重金屬污染情況,建立監(jiān)管臺帳,確定我市重點防控區(qū)域(流域)和重點防控企業(yè)名單。為了確保環(huán)境平安,各縣(市、區(qū))政府必需與轄區(qū)內(nèi)的所有重金屬重點防控企業(yè)簽訂環(huán)境平安責任狀。
1.對檢查中發(fā)現(xiàn)的違法行為要依法嚴處,對污染治理設(shè)施不能穩(wěn)定達標或超總量排污的重金屬污染企業(yè),依法責令整改直至關(guān)閉。對不符合產(chǎn)業(yè)政策的重金屬企業(yè)依法實施關(guān)閉,堅決取締無經(jīng)營許可證從事危險廢物利用處置活動。
2.建立對重金屬排放企業(yè)的巡查制度,加強對重金屬污染企業(yè)的監(jiān)控,嚴防超標排放。將整治重金屬違法排污企業(yè)作為全市環(huán)保專項行動的重點,不時加大對違法行為的獎勵力度,維護社會公平。
(二)嚴格執(zhí)行建設(shè)項目環(huán)評審批和“三同時”驗收制度,提高新建排放重金屬污染物項目的準入門檻,對排查發(fā)現(xiàn)的未經(jīng)環(huán)評審批且危害群眾健康的已建成項目,報請縣級以上人民政府予以關(guān)停撤除。
(三)嚴禁在重金屬排放企業(yè)1公里范圍內(nèi)新建居民點,此范圍內(nèi)現(xiàn)有的居民點應(yīng)按規(guī)定要求地方政府實施搬遷;地方政府對此有承諾的必需按許諾予以兌現(xiàn)。
(四)進一步規(guī)范重金屬排放企業(yè)的環(huán)境管理,督促企業(yè)建立特征污染物發(fā)生、排放臺帳和日常監(jiān)測制度,定期演講監(jiān)測結(jié)果,并向社會公布重金屬污染物排放和環(huán)境管理情況。督促企業(yè)提升污染治理水平,規(guī)范原料、產(chǎn)品、廢棄物堆放場和排放口,建立和完善重金屬污染突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案,督促重點防控企業(yè)開展清潔生產(chǎn)審核。對不實施清潔生產(chǎn)審核或者雖經(jīng)審核但不如實演講審核結(jié)果的責令限期改正。
(五)要按照《市重金屬污染防治工作實施方案》要求,切實加強組織領(lǐng)導(dǎo),明確任務(wù),落實責任。對因重金屬污染造成群發(fā)性健康危害事件或造成重特大環(huán)境污染事故的按有關(guān)規(guī)定對負責人實施問責,并從該重金屬排放企業(yè)的立項、審批、驗收、生產(chǎn)和監(jiān)管全過程,對有關(guān)責任單位和責任人追究責任,對構(gòu)成犯罪的依法移送司法機關(guān)處置。
四、時間布置
(一)準備階段
各縣(市、區(qū))政府根據(jù)本方案,制定轄區(qū)內(nèi)具體實施方案,進行動員部署,并于月日前將實施方案及聯(lián)系人報市專項行動領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室(市環(huán)保局)
(二)集中整治階段
各縣(市、區(qū))組織相關(guān)部門對轄區(qū)內(nèi)的重金屬排放企業(yè)及其周邊區(qū)域環(huán)境隱患進行全面檢查,摸清重金屬污染情況,建立監(jiān)管臺帳,確定重點防控區(qū)域(流域)行業(yè)、企業(yè)和高風險人群。對檢查中發(fā)現(xiàn)的違法行為要依法嚴處,對污染治理設(shè)施不能穩(wěn)定達標或超總量排污的重金屬污染企業(yè),依法責令整改直至關(guān)閉。
(三)督查階段
市環(huán)保局將對轄區(qū)內(nèi)整治行動的開展情況進行督查,確保對違法排污企業(yè)處分到位、整改到位,各項措施落實到位,省環(huán)保廳也將會適時對我市的整治行動開展情況進行督查。
(四)總結(jié)階段
各縣(市、區(qū))對專項整治工作進行總結(jié),對存在問題進行整改,完善相關(guān)政策措施,并于月日前將工作總結(jié)報市專項行動領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室(市環(huán)保局)
五、具體要求
(一)加強領(lǐng)導(dǎo),統(tǒng)一部署。各地政府必需對轄區(qū)內(nèi)的重金屬污染防治工作負責,要精心組織,切實加強領(lǐng)導(dǎo),研究制定轄區(qū)專項整治行動方案,并組織實施。嚴格依照國家法律法規(guī)和方針政策,處置解決整治行動中遇到問題。
一、土壤重金屬污染及其來源
土壤重金儻廴炯次人類在生產(chǎn)生活等社會活動中使得重金屬進入土壤的行為,使得土壤中的重金屬含量超標,進而導(dǎo)致危害生態(tài)環(huán)境。一般土壤重金屬污染中重金屬的種類主要有砷、錳、鉻、銅、鎘等,通常為多種重金屬的復(fù)合污染情況。一旦土壤出現(xiàn)了重金屬污染情況則會嚴重影響農(nóng)作物的生長與收獲,導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量減少、質(zhì)量下降,嚴重者會危害人類健康。另外,土壤重金屬還會對大氣環(huán)境、水資源造成污染,影響范圍十分廣泛。因此,土壤重金屬污染已經(jīng)成為了世界各國重視的重大環(huán)保課題。
土壤重金屬的來源包括以下幾個方面:第一,在礦產(chǎn)開發(fā)過程中和冶煉過程中,由于礦區(qū)沒有安設(shè)完善的環(huán)保治理裝置,大量冶煉礦產(chǎn)廢物直接拋棄戶外,從而導(dǎo)致土壤出現(xiàn)重金屬污染;第二,化肥農(nóng)藥的過度使用導(dǎo)致土壤出現(xiàn)重金屬污染,重金屬含量較多的磷肥、農(nóng)藥會導(dǎo)致土壤膠質(zhì)結(jié)構(gòu)改變,營養(yǎng)成分降低;第三,農(nóng)作物肥料添加劑中含有大量的銅、鋅,金屬元素會伴隨著肥料一同進入土壤,從而導(dǎo)致土壤出現(xiàn)重金屬污染。
二、土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)
(一)生物修復(fù)技術(shù)
常見的生物修復(fù)技術(shù)有植物修復(fù)技術(shù)、動物修復(fù)技術(shù)等。植物修復(fù)技術(shù)主要是針對土壤重金屬污染進行植物降解處理、植物揮發(fā)處理等,不同的處理方式擁有不同的處理機制。其中,植物降解主要是讓重金屬進入植物內(nèi)部,通過植物生長機體演化過程轉(zhuǎn)變重金屬離子形態(tài),從而降低其危害性。植物根系鈍化是植物根系中的有機酸、多肽等物質(zhì)與重金屬離子融合,從而緩解重金屬的移動性,降低重金屬通過地下水或空氣對土壤造成進一步污染的分析。并且,植物中富有的金屬硫蛋白含有半胱氦酸,其能夠與重金屬結(jié)合形成無毒的絡(luò)合物質(zhì),以改變重金屬的離子形態(tài)。動物修復(fù)技術(shù)即為利用土壤動物經(jīng)過吸收、分解等形式來轉(zhuǎn)變土壤理化性質(zhì),豐富土壤肥力,使得植物與微生物在土壤中的生長,進而產(chǎn)生修復(fù)土壤重金屬污染的作用。動物修復(fù)技術(shù)通常都是將土壤動物包括線蟲、虹蝴飼養(yǎng)在受到重金屬污染的土壤當中。
(二)化學修復(fù)技術(shù)
常見的化學修復(fù)技術(shù)有電力修復(fù)技術(shù)、土壤淋洗技術(shù)等。電力修復(fù)技術(shù),其原理即為在土壤中插入電極,給土壤通電,從而使得土壤中存在的重金屬物質(zhì)能夠在電力的作用下形成氧化還原反應(yīng),并且在遷移的作用下達到電極的陰極,進而實現(xiàn)去除土壤污染物的目的。電動修復(fù)技術(shù)在去除土壤重金屬污染的過程中擁有能源消耗低、后續(xù)處理便捷、不會導(dǎo)致二次污染等優(yōu)勢,但是該技術(shù)僅僅適合在面積較小的土壤污染區(qū)域中應(yīng)用,對于大面積的被污染土壤在技術(shù)可行性上仍然有待提升。土壤淋洗技術(shù)就是通過使用淋洗藥劑來去除土壤中的重金屬物質(zhì)。此技術(shù)適用于大面積、污染程度嚴重的土壤,特別是在土質(zhì)為輕質(zhì)土與砂質(zhì)土的土壤處理中效果更優(yōu)。
(三)物理修復(fù)技術(shù)
常見的物理修復(fù)技術(shù)有改土技術(shù)、玻璃化技術(shù)等。改土技術(shù)包括客土、深耕翻土等方式。通常來說,土壤重金屬污染一般都附著在土壤表層,而客土法則是將大量干凈無污染的土壤與被污染的土壤相混合,以盡量降低土壤污染物的濃度,并且減少重金屬污染物與土壤植物根系的直接接觸,從而實現(xiàn)降低土壤重金屬對植物的損傷。深耕翻土法則是將土壤進行深耕翻覆,讓位于土壤表面的重金屬能夠在土壤中擴散,從而綜合降低土壤中重金屬的整體濃度。雖然改土技術(shù)是一種有效的土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù),但是在實施過程中需要投入較大的人力物力,經(jīng)濟效益不佳,無法從本質(zhì)上去除重金屬,是一種非理想的修復(fù)技術(shù)。玻璃化技術(shù),即為把重金屬污染的土壤放置在高溫下進行玻璃化處理,在完成處理溫度下降冷卻后變成堅硬的玻璃體物質(zhì),土壤中的重金屬完成固定處理,將其從土壤中清除即可。經(jīng)過玻璃化處理技術(shù)后,土壤中的重金屬物質(zhì)將會始終處于穩(wěn)定狀態(tài),重金屬將會被永久固定。
三、結(jié)語
1 土壤重金屬污染物的來源
土壤重金屬污染是指土壤中重金屬過量累積引起的污染。污染土壤的重金屬包括生物毒性顯著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As,以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni等[1]。成土母質(zhì)本身含有一定量的重金屬,但由于土壤環(huán)境是個開放的體系,外源重金屬通過各種途徑不可避免地進入土壤,包括人為污染源和天然污染源,土壤重金屬污染的控制在源頭上主要是人為源的控制。人為污染源的污染途徑主要包括大氣沉降、污水灌溉、固體廢棄物的處理,以及農(nóng)用物資的不合理施用等。
1.1 大氣沉降
工業(yè)生產(chǎn)(如能源、冶金和建筑材料等)產(chǎn)生了大量廢氣和粉塵,其中含有重金屬的部分在大氣中通過自然沉降和降水淋洗進入土壤。Lisk估計全世界每年約有1600噸的Hg通過煤及其他化石燃料的燃燒排放到大氣中,例如比利時每年從大氣進入土壤的重金屬每公頃達到Pb 250g、Cd 19g、As 15g、Zn 3750g[2]。這些污染物以工廠企業(yè)的煙塵為中心,順著風向向外延伸,污染范圍一般呈圓形或橢圓形。
另外,繁忙的運輸也使得公路、鐵路兩側(cè)的土壤中重金屬(Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu等)遠高于土壤背景值。在法國索洛涅地區(qū)A-71號高速公路沿途,重金屬Pb、Zn、Cd的沉降粒子濃度超過當?shù)赝寥辣尘爸?~8倍,而公路旁土壤重金屬濃度比沉降粒子的濃度還要高7~26倍[3]。這些重金屬主要來自于含鉛汽油的燃燒和汽車輪胎磨損產(chǎn)生的粉塵,以公路為中心,向四周及兩側(cè)擴散,污染范圍呈條帶狀。
1.2 污水灌溉
污水灌溉一般指使用經(jīng)過一定處理的城市污水灌溉農(nóng)田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商業(yè)污水和工業(yè)廢水。[4]隨著城市工業(yè)化的迅速發(fā)展,大量未經(jīng)處理或處理不到位的工礦企業(yè)污水進入城市污水,通過污灌造成土壤中重金屬Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量的逐年增加[5]。其中Cd污染最為嚴重。在日本,有472125公頃農(nóng)田被Cd污染,占重金屬污染總面積的82%。[6]我國有140萬公頃污灌區(qū),64.8%受重金屬污染,其中嚴重污染的占8.4%[7],沈陽張士灌區(qū)、上海沙川灌區(qū)、廣東廣州和韶關(guān)地區(qū)、廣西陽朔、湖南衡陽、江西大余等地,因長期污灌Cd污染嚴重,頻頻出現(xiàn)“鎘米”[8]。
1.3 固體廢棄物的處理
在工礦業(yè)固體廢棄物的堆放、填埋等處理過程中,由于日曬、雨淋、水洗等,重金屬極易移動,以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤、水體擴散。煤矸石的堆放對土壤會造成嚴重的重金屬污染[9]。沈陽冶煉廠的礦渣自1971年開始就堆放在一個洼地,主要含Zn、Cd,目前已擴散到離堆放場700米以外的范圍;武漢市垃圾堆放場、杭州鉻渣堆放區(qū)附近土壤中重金屬Cd、 Hg、Cr、 Cu、Zn、Pb、As等的含量均高于當?shù)赝寥辣尘爸礫10]。
有一些固體廢棄物被作為肥料施入土壤,造成土壤重金屬污染。磷石膏是化肥工業(yè)廢物,含有一定量的正磷酸以及不同形態(tài)的含磷化合物,并可改良酸性土壤,因而被大量施入土壤,造成了土壤中Cr、 Pb、Mn、As含量增加。同樣的,磷鋼渣也常作為磷源施入土壤,造成土壤中Cr累積。污水處理廠產(chǎn)生的污泥含有較高的N、P養(yǎng)分及有機質(zhì),?;靥钷r(nóng)田以肥田,而污泥中的Cr、 Cu、Zn、Pb、As往往超標,所以污泥回填也可使土壤重金屬含量增加[11]。
1.4 農(nóng)用物資的不合理施用
農(nóng)田耕種過程中為了增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn),必須使用農(nóng)藥、化肥和地膜等農(nóng)用物資。這些農(nóng)用物資如果長期不合理施用,也會導(dǎo)致土壤重金屬污染。少數(shù)農(nóng)藥含重金屬,如殺菌劑抗枯寧、菌枯靈等含Cu、Zn,被大量地施用于果樹和溫室作物,造成土壤Cu、Zn累積;殺菌劑西力生含Hg,它的使用使每公頃土壤中的Hg增加6~9 g。馬耀華等對上海地區(qū)菜園土研究發(fā)現(xiàn),施肥后,Cd的含量從0.134 mg/kg升到0.316 mg/kg,Hg的含量從0.22 mg/kg升到0.39 mg/kg,Cu、Zn 增長2/3[12]。Taylor對新西蘭施用磷肥達50年的同一地點的58個土樣進行分析,發(fā)現(xiàn)Cd從0.39 mg/kg升至0.85 mg/kg[13]。在阿根廷由于傳統(tǒng)無機磷肥的施入,導(dǎo)致土壤重金屬Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的污染[14]。
隨著近年來地膜的大面積推廣使用,不僅造成了土壤的白色污染,而且地膜生產(chǎn)過程中加入的熱穩(wěn)定劑含Cd、Pb,又增加了土壤重金屬污染來源。
2 土壤重金屬的污染特性
與大氣、水體及廢棄物污染相比,土壤重金屬污染有比較明顯的隱蔽性與滯后性,以及累積性與可變性,使污染治理和土壤修復(fù)的效果沒有大氣及水體污染治理那么見效明顯,并且治理周期長,通常成本較高,大大增加了土壤污染控制的難度。
2.1 隱蔽性與滯后性
土壤有巨大的自凈化能力,其體系內(nèi)的重金屬容納量其實是比較大的,所以,重金屬污染物進入土壤后,很長一段時間都不會體現(xiàn)出其污染性,往往要通過土壤樣品分析、農(nóng)殘檢測及有關(guān)人畜健康狀況檢查,才能發(fā)現(xiàn)和確定。因此土壤重金屬污染有明顯的隱蔽性。而發(fā)現(xiàn)土壤受重金屬污染時,往往土壤中重金屬的含量已經(jīng)遠遠超標,受污染局部區(qū)域及其周邊的生態(tài)環(huán)境已經(jīng)呈現(xiàn)出明顯的毒害副作用,這一特點也使得土壤重金屬污染的治理往往具有滯后性,所采取的各種方法、措施是補救性質(zhì)的,因此對土壤重金屬污染的控制,預(yù)防更顯重要。
2.2 累積性與可變性
土壤中的固相物質(zhì)占土壤總體積的50%,占總重量的95%以上,重金屬污染物進入土壤體系后不象在流體態(tài)環(huán)境中那樣比較易于擴散和稀釋,所以重金屬污染物在土壤的局部空間容易積累并達到很高濃度,其污染具有很強的累積性,污染物量越大,污染越嚴重。
然而重金屬在土壤中的存在狀態(tài)會受很多因素影響,重金屬元素在土壤中主要以可溶態(tài)、可交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)、鐵錳氧化態(tài)、有機態(tài)及殘渣態(tài)的形式存在,外源重金屬進入土壤之后,其形態(tài)不斷變化,氧化還原電位、pH值、離子強度、金屬元素濃度、各種無機及有機組分的種類和濃度等因素都可能引起土壤重金屬形態(tài)的變化,其中可溶態(tài)和可交換態(tài)重金屬的生物有效性最強,易于被生物吸收、吸附,使重金屬能在土壤中的空間位置進行一定的遷移轉(zhuǎn)化,由此出現(xiàn)重金屬富集或分散,因此土壤重金屬污染又具有可變性。根據(jù)這一特點,對土壤重金屬污染進行控制的時候,可以通過改變重金屬存在狀態(tài),增大或者減小其生物有效性,從而達到污染治理的目標。
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基金項目:中央財政支持作物生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)
關(guān)鍵詞:土壤;重金屬;污染;現(xiàn)狀;修復(fù)技術(shù)
中圖分類號 X833 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2017)07-0103-03
Abstract:This paper describes the present situation of soil heavy metal pollution in our country,analyzes the sources of soil heavy metals from sewage irrigation,atmospheric deposition,industrial production and agricultural activities,and analyzes the heavy metal contaminated soil remediation technology briefly.
Key words:Soil;Heavy metal;Pollution;Present situation;Remediation technology
土壤是一個開放的緩沖動力學系統(tǒng),承載著環(huán)境中50%~90%的污染負荷[1-2]。隨著礦產(chǎn)資源開發(fā)、冶煉、加工企業(yè)等規(guī)模的擴大以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥、飼料等用量的增加和不合理的使用,致使土壤中重金屬含量逐年累積,明顯高于其背景值,造成生態(tài)破壞和環(huán)境質(zhì)量惡化,對農(nóng)業(yè)環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴重威脅。重金屬在土壤中移動性差、滯留時間長、難降解,可以通過生物富集作用和生物放大作用進入到農(nóng)牧產(chǎn)品中[3],從而影響產(chǎn)出物的生長、產(chǎn)量和品質(zhì),潛在威脅人體健康[4]。本文對我國土壤重金屬污染現(xiàn)狀進行了簡要分析,概述了土壤中重金屬的來源,簡單介紹了物理修復(fù)、化學修復(fù)和生物修復(fù)技術(shù)在土壤重金屬污染修復(fù)方面的研究進展,以期為土壤重金屬污染修復(fù)提供參考。
1 我國土壤重金屬污染現(xiàn)狀
隨著礦山開采、冶煉、電鍍以及制革行業(yè)的蓬勃發(fā)展,一些企業(yè)盲目追逐經(jīng)濟利益,輕視環(huán)境保護,再加上農(nóng)藥、化肥、地膜、飼料添加劑等的大量使用,我國土壤中Pb、Cd、Zn等重金屬的污染狀況日益嚴重,污染面積逐年擴大,危害人類和動物的生命健康。據(jù)報道,2008年以來,全國已發(fā)生100余起重大污染事故,其中Pb、Cd、As等重金屬污染事故達30多起。據(jù)2014年國家環(huán)境保護部和國土資源部的全國土壤污染狀況調(diào)查公報顯示,全國土壤環(huán)境總狀況體不容樂觀,部分地區(qū)土壤污染較重,耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂,工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。全國土壤總的點位超標率為16.1%,其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。據(jù)農(nóng)業(yè)部對我國24個省市、320個重點污染區(qū)約548萬hm2土壤調(diào)查結(jié)果顯示,污染超標的大田農(nóng)作物種植面積為60萬hm2,其中重金屬含量超標的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與面積約占污染物超標農(nóng)產(chǎn)品總量與總面積的80%以上,尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其復(fù)合污染尤為明顯[5]。我國的一些主要水域如淮河流域、長江流域、太湖流域、膠州灣等也都出現(xiàn)了重金屬污染[6]。
2 土壤重金屬來源
土壤中重金屬來源主要有內(nèi)部來源和外部來源兩種。在內(nèi)部來源中,由于成土母質(zhì)、地形地貌、水文氣象及植被和土地利用類型等的不同,對土壤重金屬含量的影響有很大差異[7],致使部分地區(qū)土壤背景值較高。外部原因主要是人為活動的影響,是土壤重金屬污染的主要來源,主要包括以下幾個方面:
2.1 隨大氣沉降進入土壤中的重金屬 大氣沉降是造成土壤重金屬污染的一個重要途徑[6]。工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放及輪胎摩擦可產(chǎn)生含有重金屬的有毒氣體和粉塵,經(jīng)自然沉降和雨雪沉降進入土壤中,污染元素主要為Pb、Cu、Zn等。礦山開采和冶煉所帶來的大氣沉降也是土壤重金屬的重要來源[5]。有毒氣體和粉塵容易遷移和擴散,在工礦煙囪、廢物堆和公路附近的土壤中,土壤重金屬含量較高,向四周和兩側(cè)擴散減弱。研究人員對某鉛鋅冶煉廠的土壤重金屬空間分布特征的研究發(fā)現(xiàn),Zn、Pb、As的主要污染來源是廢氣的大氣沉降,風力和風向是其空間分布的主要影響因子[7]。
2.2 隨污水灌溉進入土壤中的重金屬 污水灌溉一般是指利用經(jīng)過一定處理的城市污水灌溉農(nóng)田[6],利用污水灌溉是農(nóng)業(yè)灌溉用水的重要組成部分。但由于污水中含有大量的重金屬,隨污水進入到土壤中,使得土壤中重金屬含量不斷富集。我國自20世紀60年代至今,污灌面積迅速擴大,以北方旱做地區(qū)污染最為普遍,約占全國污灌面積的90%以上,污灌導(dǎo)致農(nóng)田重金屬Hg、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb等含量的增加[7]。
2.3 工礦企業(yè)生產(chǎn)帶入土壤中的重金屬 工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用重金屬元素,工礦企業(yè)將未經(jīng)嚴格處理的廢水直接排放,導(dǎo)致廢水中的重金屬滲入到土壤中,使得土壤中有毒重金屬含量增加[11]。礦業(yè)和工業(yè)固體廢棄物露天堆放或處理過程中,經(jīng)日曬、雨淋、水洗等作用,使重金屬以射狀、漏斗狀向周圍土壤擴散。南京某合金廠周圍土壤中的Cr大大超過土壤背景值,Cr污染以工廠煙囪為中心,范圍達到1.5km2[12]。電子廢棄物在堆放和拆解過程中,會造成Pb、Cr等重金屬進入農(nóng)田土壤[13-14]。
2.4 農(nóng)事活動帶入土壤中的重金屬 隨著人們對農(nóng)業(yè)產(chǎn)出物不斷增長的需求,農(nóng)藥、化肥、地膜等使用量不斷增加,導(dǎo)致土壤中的重金屬不斷富集,造成土壤重金屬污染。農(nóng)藥中含有Hg、As、Zn等重金屬,長期使用就會導(dǎo)致土壤中重金屬的累積。磷肥天然伴有Cd,隨著磷肥及復(fù)合肥的大量施用,土壤中有效Cd的含量不斷增加,作物吸收Cd量也在增加[15]。地膜在生產(chǎn)過程中加入了含Cd、Pb等重金屬的熱穩(wěn)定劑,也會造成土壤重金屬含量的增加。當前有機肥肥源大多來源于集約化的養(yǎng)殖場,大多使用飼料添加劑,其中大多含有Cu和Zn[16],使得有機肥料中的Cu和Zn含量也明顯增加,并隨著施肥帶入到土壤中。
3 土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)
3.1 物理修復(fù) 一是客土、換土和深耕翻土等措施。通過這一措施,可以降低表層土壤重金屬含量,減少土壤重金屬對植物的毒害。深耕翻土適用于輕度污染的土壤,客土和換土適用于重度污染的土壤。工程措施具有穩(wěn)定、徹底的有點,效果較好,但是需要大量的人力、物力,投資較大,并會破壞土體結(jié)構(gòu),降低土壤肥力。二是電動修復(fù)、電熱修復(fù)、土壤淋洗等。物理修復(fù)效果好,但是成本高,還存在著造成二次污染的風險。
3.2 化學修復(fù) 化學修復(fù)是主要是采用化學的方法改變土壤中重金屬的化學性質(zhì),來降低土壤中重金屬的遷移性和生物可利用率,減少甚至去除土壤中的重金屬,達到的土壤治理和修復(fù)的效果[17]。該技術(shù)的關(guān)鍵在于經(jīng)濟有效改良劑的選擇,常用的改良劑有石灰、沸石、碳酸鈣等無機改良劑和堆肥、綠肥、泥炭等有機改良劑,不同的改良劑對重金屬的作用機理不同。化學修復(fù)是在土壤原位上進行,不會破壞土地結(jié)構(gòu),簡單易行。但是化學修復(fù)只是改變了重金屬在土壤中的存在形態(tài),并沒有去除,在一定條件下容易活化,再度造成污染。
3.3 生物修復(fù) 生修復(fù)是利用微生物或植物的生命代謝活動,改變重金屬在土壤中的化學形態(tài),使重金屬固定或解毒,降低其在土壤環(huán)境中的移動性和生物可利用性。該方法效果好,易于操作,是目前重金屬污染的研究重點。目前生物修復(fù)技術(shù)主要集中在植物和微生物2個方面[18-19],對植物修復(fù)方面研究的較多[20-23]。生物修復(fù)不會引起二次污染,成本低,易于推廣,在技術(shù)和經(jīng)濟上都優(yōu)于物理修復(fù)和化學修復(fù),已經(jīng)得到了廣泛的研究和應(yīng)用,是目前土壤重金屬污染治理的研究熱點。
3.4 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù) 不同作物對重金屬有不同的吸附作用,可以通過采取不同的耕作制度、作物品種和種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整、肥料種類的選取等措施,增加作物對土壤重金屬的吸收,降低土壤中的重金屬含量。研究表明,調(diào)節(jié)土壤水分、pH值以及土壤水分、養(yǎng)分等狀況,實現(xiàn)對污染物所處環(huán)境介質(zhì)的調(diào)控[24-25],可以改善土壤的理化性質(zhì),促使土壤中重金屬被作物有效地吸收。
4 展望
土壤是人來賴以生存的重要自然資源之一,是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。土壤重金屬污染問題已經(jīng)成為當今社會的主要環(huán)境問題之一。2016年出臺的《土壤污染防治行動計劃》,無疑是我國土壤環(huán)境管理歷史上里程碑式的文件,明確了我國土壤污染防治路線圖和時間表。
土壤是一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),一旦受到污染,要將進入到土壤中的污染物清除,達到安全生產(chǎn)的目的是十分困難的。重金屬對土壤的污染以現(xiàn)有的技術(shù)而言是不可逆的。因此,土壤污染預(yù)防要比土壤污染治理重要的多。要堅持源頭預(yù)防和過程治理,以源頭控制為主,杜絕污染物進入水體、土體,有效降低污染物的排放。在土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)研究中,要把物理方法、化學方法、生物技術(shù)和農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)措施綜合起來處理污染題,研究出更加經(jīng)濟高效的治理措施,應(yīng)該加大生物修復(fù)技術(shù)研究,減少物理和化學方法的使用,以免造成二次污染。
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關(guān)鍵詞:重金屬土壤污染治理途徑
現(xiàn)階段我們國家的資源能源短缺,如何高效合理的運用這些資源,是我們面臨的重要問題。現(xiàn)代社會工農(nóng)業(yè)發(fā)展及其迅速,重金屬對土壤的污染越來越嚴重,如何合理利用有限的土地資源,在原本土地資源匱乏的狀態(tài)下又增加了一大難題。土壤中重金屬含量過高,對動植物的生長會產(chǎn)生極大的影響,而且對人類的身體健康也會產(chǎn)生威脅。如何對重金屬污染的土壤防護治理,我們對其進行了研究。
一、重金屬引起土壤污染的綜合情況
重金屬引起的土壤污染說的是在外界重金屬的影響下,土壤中大部分原有的成分逐漸消失,而重金屬所占的比例不斷增加,影響了土壤的正常使用并且給影響了正常的生態(tài)平衡。使土壤污染的重金屬的種類繁多,對土壤污染比較主要的幾個金屬是Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Ni等,這類金屬的密度都比較大。
重金屬對土壤的破壞是從多個方面來衡量的。當然土壤中所含的重金屬含量越高那么對土壤的污染就越嚴重。但是也與土壤中重金屬存在形式和重金屬在土壤中占有的比例也是分不開的。重金屬在土壤中主要的存在形態(tài)有三種:水溶態(tài)、交換態(tài)和殘存態(tài)。其中水溶態(tài)和交換態(tài)的生存活性比較強,毒性比較大。而殘存態(tài)的重金屬相對來說活性毒性就小很多了。當重金屬在離子交換態(tài)的狀態(tài)下的話,那么它的活動毒性是最強的,易被土壤中的植物吸收。或者與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生新的存在狀態(tài)。
二、重金屬對土壤污染的危害分析
(一)植物方面的危害
土壤的重金屬污染對植物的危害是非常大的。對其危害主要體現(xiàn)在植物根和葉的變化。被重金屬污染的土壤使植物在營養(yǎng)成分的吸收上不能得到保證。植物不能從土壤中吸收營養(yǎng)反而吸收了重金屬后,與植物體內(nèi)的某種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生有害的物質(zhì)。這樣就會導(dǎo)致植物不能正常的生長。也有可能導(dǎo)致植物的一部分發(fā)生壞死。如果污染嚴重植物吸收不到養(yǎng)分,那么就會使植物停止生長直至死亡。
(二)生物方面的危害
土壤對生物方面的影響也很大。它是許多微小生物和動植物生活的家園。土壤中存在著多種微小生物,微生物的多樣性使土壤保持一個良好的狀態(tài)。如果土壤受到重金屬污染,土壤中生物所需的影響成分大大減少,在土壤中生存的微生物和小動物們的生命也會受到威脅。這樣對土壤的狀態(tài)也會產(chǎn)生嚴重的影響。
(三)土壤酶方面的危害
土壤酶是一種生物催化劑,其能夠綜合反映出土壤的肥力及活性狀況。由于土壤的物理、化學性質(zhì)及生物活性會顯著的影響到土壤酶的活性,因此土壤環(huán)境一旦遭受污染,就會嚴重影響到土壤酶的活性。例如重金屬元素Hg能夠較為敏感的抑制土壤中脲酶,因此一旦土壤中的Hg超標,則土壤中所包含的脲酶也會顯著的降低。
(四)人身健康方面的危害
土壤中重金屬的超標對生物的影響非常大,對我們?nèi)说纳眢w方面的危害那就更不用說了。如果吸收了過多的土壤中的重金屬,身體所承擔的后果都是難以人們承受的。大量的Cd元素會使人體的器官產(chǎn)生病變,對骨質(zhì)生長產(chǎn)生極大的影響;吸收過量的Pb元素,會使人體的免疫機制不工作,容易生?。何者^量的Ni元素可以使人們的鼻子和肺部感到不適,嚴重的還會導(dǎo)致鼻癌和肺癌。土壤中重金屬超標嚴重的影響著人們的身體健康,對于土壤重金屬污染方面我們要高度重視起來。
三、對于土壤重金屬污染的防治修復(fù)措施分析
(一)物理修復(fù)
主要使用的物理修復(fù)技術(shù)有三種,分別是電動修復(fù)、電熱修復(fù)和土壤淋洗。電動修復(fù)對土壤環(huán)境要求比較高,就是給土壤通電像電池一樣,讓土壤中的重金屬離子做定向的移動,把含量超出標準的離子進行處理。但是不能大規(guī)模的處理。電熱修復(fù)就是給土壤進行加熱,使重金屬離子在達到一定溫度的情況下從土壤中分離。但是該種修復(fù)技術(shù)對土壤會產(chǎn)生極大的危害。土壤淋洗修復(fù)技術(shù)指的是向土壤中加入淋洗液,讓重金屬在淋洗液的作用下轉(zhuǎn)換成液態(tài)的形式,然后對液態(tài)的重金屬進行回收,對其進行相應(yīng)的處理。這種方法發(fā)現(xiàn)的比較早,技術(shù)方面相對于電動修復(fù)和電熱修復(fù)來說比較成熟,運用的比較多。
(二)化學固定修復(fù)
化學固定修復(fù)的方法就是在被重金屬污染嚴重的土壤中加入一些能與重金屬產(chǎn)生反應(yīng)的一些有機元素,讓重金屬離子與之產(chǎn)生物理化學反應(yīng),改變其原有的活性,使其沉淀、發(fā)生氧化等。這樣就會降低重金屬土壤對動植物和微生物的危害。因為突土壤中超標的重金屬元素是不相同的,所以也要根據(jù)重金屬元素的性質(zhì)再向土壤中添加物質(zhì)。雖然這種修復(fù)方法在操作上面比較簡單,但是對土壤中的重金屬元素不能徹底處理。只是改變了其原有的性質(zhì),并沒有從土壤中清除,所以也有可能再一次的污染土壤。
(三)植物修復(fù)
還有一種修復(fù)技術(shù)是植物修復(fù)。在被重金屬污染的土壤中種植植物。有一些種類的植物可以把土壤中重金屬物質(zhì)吸收到體內(nèi),清除土壤中的重金屬元素。這種修復(fù)技術(shù)運用的比較廣泛,因為不用投入太多的成本,只需種植超富集植物就可以了。而且對生態(tài)環(huán)境還不會造成影響。因為這類植物可以免疫重金屬的危害,吸收到體內(nèi)后可以適應(yīng)重金屬元素的存在。也不會影響該類植物的生長。該類比較常見的植物有香草、芥菜等。而且在不斷的研究中也發(fā)現(xiàn)了許多植物中都有這個特性,對重金屬污染土壤的改善也有了很大的幫助。
四、結(jié)語
城市化進程的加快及工業(yè)生產(chǎn)等導(dǎo)致土壤中重金屬污染現(xiàn)象十分嚴重,嚴重制約了土壤的高效利用。由于重金屬元素的種類較多,在選用防治措施的時候,一定要因地制宜,結(jié)合土壤中重金屬污染的具體情況,合理選用治理修復(fù)技術(shù),最大程度的降低其危害,同時降低對周邊環(huán)境的二次污染,確保土壤的肥性,促進農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展提供良好的土壤基礎(chǔ)。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:金屬礦山;酸性阻控;植被修復(fù)
一、金屬礦山酸性污染來源
1、礦山酸性水污染
礦山廢水是從采掘場、選礦廠、尾礦壩、排土場以及生活區(qū)等地排出廢水的統(tǒng)稱。開采、選礦、運輸、防塵及防火等諸多生產(chǎn)及輔助工藝均需要使用大量的水,這些礦山廢水排放量大、持續(xù)性強,對環(huán)境污染嚴重。
礦山廢水中有機污染物是指其中所含的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和木質(zhì)素等有機化合物。油類污染物是礦山廢水中較為普遍的污染物,當水面油膜厚度在10-4cm以上時,它會阻礙水面的復(fù)氧過程,阻礙水分蒸發(fā)和大氣與水體間的物質(zhì)交換,改變水面的發(fā)射率和進入水面表層的日光輻射,對局部區(qū)域氣候可能造成影響,主要是影響魚類和其它水生物的生長繁殖。
礦山廢水中的重金屬主要有: Hg、Cr、Cd、Pb、Zn、Ni、Cu、Co、Mn、Ti、V、Mo和Bi等。被重金屬污染的礦山廢水排入農(nóng)田時,除流失一部分外,另外部分被植物吸收,剩余的大部分在泥土中聚積,當達到一定數(shù)量時,農(nóng)作物就會出現(xiàn)病害。如土壤中含銅達20 mg/kg時,小麥會枯死;達到200 mg/kg時,水稻會枯死。此外,重金屬污染的水還會使土壤鹽堿化。大多數(shù)金屬和非金屬礦床(如煤礦)都含有黃鐵礦等硫化物,若該硫化物含量低或不含有用元素,則常作廢石處理,堆放于廢石堆或尾砂庫。在地表環(huán)境中該硫化物將迅速氧化,可形成含重金屬離子濃度很高的酸性廢水,成為礦山開采中最大的污染源。
2、金屬礦山土壤重金屬污染
金屬礦山周邊土壤中的重金屬, 除本身由于地球化學作用而可能造成背景值偏高外,其它則主要來源于金屬礦產(chǎn)開采、洗選、運輸?shù)冗^程中廢氣、廢水的排放及固體廢物的堆放。露采或坑采的鉆孔、爆破和礦石裝載運輸?shù)冗^程產(chǎn)生的粉塵和揚塵中含有大量的重金屬, 經(jīng)過雨水的淋溶進入周邊土壤;廢水主要包括礦坑水,選礦、冶煉廢水及尾礦池水等,廢水以酸性為主, 以含有大量重金屬及有毒、有害元素為特征。有色金屬工業(yè)固體廢棄物主要是指在開采過程中產(chǎn)生的剝離物和廢石, 以及在選礦過程中所排棄的尾礦,這些固體廢物若在露天堆放,容易迅速風化,并通過降雨、酸化等作用向礦區(qū)周邊擴散, 從而導(dǎo)致土壤重金屬污染。土壤重金屬污染的主要危害包括:首先,影響植物生長。土壤中的重金屬通過雨水淋溶作用向下滲透, 不僅會導(dǎo)致地下水的污染,還會被金屬礦山周圍的植物吸收,影響植物的生長發(fā)育。
二、金屬礦山污染治理的具體措施
1、礦山酸性廢水的處理方法
中和法就是向酸性廢水中投入堿中和劑,利用酸堿的中和反應(yīng)達到增加廢水pH值的目的。同時,使重金屬離子與氫氧根離子發(fā)生反應(yīng),生成難溶的氫氧化物沉淀,凈化污水。中和法是目前處理酸性廢水比較成熟的方法。中和劑主要采用石灰石或石灰;也有采用粉煤灰、煤矸石、電石泥等作為中和劑;也可用堿性廢液或廢渣(電石渣、石灰渣)中和酸性廢水。從理論上講,在一定pH值下石灰或石灰石都能使金屬沉淀,但由于各尾礦所要處理廢水中可能含絡(luò)合試劑或離子,其沉淀及沉淀完成程度差異極大。同時處理后生成的硫酸鈣渣較多,容易造成二次污染 發(fā)展現(xiàn)狀。
2.1 物理方法
一般情況下,熱處理法主要針對汞污染,效果比較明顯,但工程量較大,耗能較多,且易使土壤有機質(zhì)和土壤水遭到破壞。而工程措施是利用外來重金屬多富集在土壤表層的特性,去除受污染的表層土壤后,將下層土壤耕作活化或用未被污染活性土壤覆蓋,從而將耕作層土壤中的重金屬濃度降至臨界濃度以下。
2.2 物理化學方法
物理化學方法通常分為三種:一種是電動修復(fù)法。這是一門新的經(jīng)濟型土壤修復(fù)技術(shù),在不攪動土層的基礎(chǔ)上,在包含污染土壤的電解池兩側(cè)施加直流電壓形成電場梯度,土壤中的重金屬通過電遷移、電滲流或電泳的途徑被帶到位于電解池兩極的處理室中并通過進一步的處理,從而實現(xiàn)污染土壤樣品的減污或清潔。一種是土壤淋洗法。是指利用有機或無機酸等淋洗液將土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移至液相中,再把富含重金屬的廢水進一步回收處理。一種是玻璃化技術(shù)法。對某些特殊重金屬利用電極加熱將重金屬污染的土壤熔化,冷卻后形成比較穩(wěn)定的玻璃態(tài)物質(zhì)。
2.3 化學方法
化學修復(fù)是利用加入到土壤中的化學修復(fù)劑石灰、 沸石、 鈣鎂磷肥等與污染物發(fā)生化學反應(yīng),有效降低重金屬的水溶性、 擴散性和生物有效性,促使土壤中的重金屬元素轉(zhuǎn)化為難溶物,從而使污染物被降解或毒性被去除或降低的修復(fù)技術(shù)。
2.4 農(nóng)業(yè)方法
農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)是近幾年新興的修復(fù)技術(shù),是因地制宜地調(diào)整一些耕作管理制度,在重金屬污染土壤中種植不進入食物鏈的植物,選擇能降低土壤重金屬污染的化肥,或增施能夠固定重金屬的有機肥等措施來降低土壤重金屬污染,從而改變土壤中重金屬的活性,降低其生物有效性,減少重金屬從土壤向作物的轉(zhuǎn)移,從而達到減輕其危害的目的。
2.5 生物方法
污染土壤的生物修復(fù)分為植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)和動物修復(fù)技術(shù)。植物修復(fù)技術(shù)是指利用自然生長或遺傳工程培育的植物及其共存微生物體系,清除污染物的一種環(huán)境治理技術(shù)。微生物修復(fù)技術(shù)是指利用土壤中某些微生物的生物活性對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用,把重金屬離子轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物,從而降低土壤中重金屬的毒性。
三、金屬礦山植被修復(fù)
植物修復(fù)是生態(tài)修復(fù)體系中最重要的技術(shù)之一,是指利用某些植物與土壤微生物之間的聯(lián)合作用將污染物轉(zhuǎn)化為一種無害的形態(tài)。事實上,任何能夠在污染環(huán)境中生存的植物都以其特定的耐受和代謝方式無時無刻不在進行著植被修復(fù),但往往這個過程需要很長時間,這是由于開采活動的干擾往往超過了開采前生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力的承受限度,若任由采礦廢棄地依靠自然演替(natural succession)恢復(fù),可能需要100-1000a(Bradshaw,1997),尤其是諸如金屬礦開采后形成的廢棄地(如尾礦庫),其表面形成極端的生態(tài)環(huán)境:表土層破壞、土壤貧瘠、重金屬含量過高,極端pH值及生物種類減少等,致使自然條件下植物幾乎無法定居,因此人工協(xié)助恢復(fù)在絕大多數(shù)情況下是十分必要的,而我們所講的“植物修復(fù)”則正是研究如何人工強化這一自然凈化過程,縮短修復(fù)年限的技術(shù),其精髓就在于通過輔以某項或某幾項強化措施將植物、土壤、微生物三者高效、有機地結(jié)合起來以最大程度的提高植物的修復(fù)效率,強化土壤的自凈作用,加速自然循環(huán)。該技術(shù)以植物耐受或超積累某種或某些污染物的理論為基礎(chǔ)(唐世榮,2006),與傳統(tǒng)的物理、化學等修復(fù)技術(shù)相比,因其治理效果的永久性、治理過程的原位性、治理成本的低廉性、環(huán)境美學的兼容性、后期處理的簡易性等特點而具有極好的環(huán)境效益及市場前景(孫健等,2007),因而近年來倍受人們的關(guān)注。盡管前景看好,但是真正推廣起來仍有很多問題需要解決。
結(jié)束語
金屬礦山污染地酸性污染主要來源于廢水酸性污染與土壤酸性污染,只有加強金屬礦山污染地酸性阻控,實現(xiàn)植物修復(fù),才能更好地促進金屬礦山的健康發(fā)展。
參考文獻:
[關(guān)鍵詞]歷史遺留 鉛鋅廢渣 重金屬污染 對策
[中圖分類號] P618.42 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-3-220-1
0前言
威寧縣的鉛鋅冶煉業(yè)歷史悠久,據(jù)《大方府志》記載:在唐朝五代就有鉛鋅冶煉業(yè),在近現(xiàn)代,清末民國時期和1958年的時期都有鉛鋅冶煉業(yè)。威寧縣鉛鋅冶煉業(yè)發(fā)展較快、規(guī)模較大,污染最為嚴重的是上世紀末20年。威寧鉛鋅冶煉業(yè)以土法煉鋅為主,主要采用土制馬弗爐、馬槽爐、橫罐、小豎罐、六角爐等簡易土高爐進行焙燒、簡易冷凝設(shè)施進行收塵等落后方式煉鋅或氧化鋅制品。生產(chǎn)工藝主要是用煤與鋅礦按比例裝罐后經(jīng)燃煤加熱,在煤還原作用下產(chǎn)出粗鋅,資源、能源消耗消耗量大,鋅的回收率低,浪費現(xiàn)象嚴重,產(chǎn)生的燃燒煙氣和還原煙氣直接排入大氣,廢渣隨意傾倒,對生態(tài)和環(huán)境造成了嚴重的破壞和影響。因此,為改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,減輕廢渣對環(huán)境的影響,為人民群眾創(chuàng)造一個良好的生產(chǎn)、生活環(huán)境,對該區(qū)域冶煉廢渣及時進行污染治理迫在眉睫。
1鉛鋅廢渣重金屬的污染現(xiàn)狀及危害分析
1.1廢渣分布狀況
經(jīng)過對全縣煉鋅區(qū)廢渣堆放場點的初步了解,在近幾十年的土法煉鋅生產(chǎn)過程中未同步采取相應(yīng)的環(huán)保措施,廢渣亂堆亂放隨意傾倒。據(jù)原畢節(jié)地區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站調(diào)查,威寧縣煉鋅廢渣總量為432萬噸,主要分布在爐山鎮(zhèn)、東風鎮(zhèn)、草海鎮(zhèn)、二塘鎮(zhèn)、鹽倉鎮(zhèn)、金鐘鎮(zhèn)等15個鄉(xiāng)鎮(zhèn),廢渣總占地面積約4500畝,占地性質(zhì)為耕地26.0%,荒坡、溝谷、洼地50.2%,河道23.8%。其具體分布情況如下:
(1)沿公路兩側(cè)分布
煉鋅業(yè)大多沿交通發(fā)達的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布,主要有威赫線的鹽倉鎮(zhèn)鹽倉村,威水線金鐘段草海鎮(zhèn)白馬村、鴨子塘村、金鐘鎮(zhèn)冒水井村,水煤線猴場鎮(zhèn)穿洞村、倮未村、發(fā)糾村等。
(2)沿荒坡、溝谷、洼地分布
二塘鎮(zhèn)的果花村(大紅山)、鐵營村(湖南坡)、中山村、金鐘鎮(zhèn)的格兜井,東風鎮(zhèn)紅花嶺村、格書村。
(3)沿河道分布
主要是沿烏江水系三岔河上游支流大河分布。在爐山鎮(zhèn)的16個煉鋅村幾乎在爐山河兩側(cè)的溝谷,東風鎮(zhèn)的拱橋村、黃泥村、竹林村、文明村在二塘河的支流拱橋小河上的支流拖倮河上。另外,羊街河兩岸也有鉛鋅廢渣的分布點。
1.2廢渣重金屬污染的危害
1.2.1對地表水、地下水水質(zhì)的影響
煉鋅廢渣堆受地表徑流及雨水的沖刷等作用,使煉鋅廢渣或其中的重金屬、懸浮物等進入地表水,也有相當數(shù)量的廢渣是直接倒入溝谷、河床污染地表水。大量的煉鋅廢渣堆積在河道,淤積、堵塞河道或造成河道改道,抬升了河床。這些廢渣及其中的重金屬、懸浮物等污染物進入地表水后,造成的污染相當嚴重,凡是在煉鋅集中區(qū)的地表水,其水質(zhì)基本都劣于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)Ⅴ類,污染主要是以鉛、鋅、鎘為特征污染物,鉛的污染尤為突出。煉鋅廢渣堆受地表徑流及雨水的沖刷,從地表、溶洞滲透,將渣中的有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)移到地下水中,從地下水的水質(zhì)監(jiān)測狀況來看,基本都劣于《地下水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB/T14848-93)Ⅲ類,特征污染物仍然是重金屬鉛、鎘、鋅。
1.2.2對土壤的影響
鉛鋅廢渣堆放區(qū)土壤污染是由煉鋅廢渣經(jīng)雨水和地表徑流的沖刷、淋溶,廢渣中的污染物滲入土壤,造成的土壤污染。土壤重金屬污染可影響農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量的下降,并可通過食物鏈危害人類的健康,也可以導(dǎo)致大氣和水環(huán)境質(zhì)量的進一步惡化。
從以上幾方面的環(huán)境影響分析可以看出,鉛鋅廢渣對環(huán)境的污染是嚴重的,受污染的空氣、水和土壤直接危害到生活在渣場周圍農(nóng)民的身體健康和植物的生長。
2鉛鋅廢渣重金屬污染的防治對策
鉛鋅廢渣重金屬污染較難治理,這與它的特性是分不開的,同時也是它越來越受關(guān)注的原因,因此在治理重金屬污染時必須充分考慮到它的特性。鉛鋅渣中的重金屬(以鉛、鋅為主)通過雨水淋溶、空氣氧化以及微生物作用后進入環(huán)境,對周圍土壤、水體和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅。由于重金屬污染物屬于持久性污染物,具有長期性、隱匿性、不可逆性以及不能完全被分解或消逝的特點,無法從環(huán)境中徹底清除,只能改變其存在的位置或存在的形態(tài)。
針對威寧縣鉛鋅廢渣的堆存特點和廢渣重金屬污染的特征,我們主要是考慮對廢渣中的重金屬污染物采取穩(wěn)定固化的措施,實現(xiàn)鉛鋅渣的物理穩(wěn)定、化學穩(wěn)定和生態(tài)安全。鉛鋅渣(或鉛鋅尾礦)的堆積性質(zhì)與沙礫十分相似,具有比較好的滲水性能。鉛鋅廢渣中的重金屬主要包括鉛、鋅,此外還含有少量的汞和砷等。目前,國內(nèi)外常用的重金屬穩(wěn)定化藥劑主要包括無機藥劑和有機藥劑。無機藥劑類型主要包括硫化物、磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽等等與重金屬反應(yīng)生成沉淀物質(zhì)的化學物質(zhì),這些物質(zhì)單獨使用均會出現(xiàn)各種問題,如硫化物的毒性和臭味、硫酸鹽沉淀的可溶性、碳酸鹽對pH值的要求以及磷酸鹽對汞穩(wěn)定化的無效等等。有機藥劑主要包括長鏈烷基胺和長鏈烷基硫,不溶于水,無法實現(xiàn)藥劑與鉛鋅渣的充分混合,而且價格昂貴,是無機藥劑價格的10倍以上。所以,我們主要將多種可溶性無機藥劑按照優(yōu)化比例組合而成,從而解決了各種藥劑單獨使用時可能產(chǎn)生的問題。
3結(jié)束語
威寧縣歷史煉鋅區(qū)的土地污染嚴重,生態(tài)環(huán)境遭到嚴重的破壞,所以,清除當?shù)氐耐恋刂亟饘傥廴疽彩且豁検制惹卸匾娜蝿?wù)。威寧縣煉鋅廢渣歷史遺留重金屬污染防治工程已列為貴州省煉鋅區(qū)生態(tài)恢復(fù)及環(huán)境治理的示范項目,是貴州省“十二五”環(huán)境規(guī)劃中污染治理的重點。項目是對煉鋅廢棄地的重金屬污染物進行控制和植被恢復(fù),是對被破壞的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建,可以彌補、充實和豐富當?shù)卦械淖匀唤纾瑥亩梢源龠M當?shù)厣鐣?、?jīng)濟和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。但由于威寧縣目前經(jīng)濟總量偏小,財政收入有限,建設(shè)資金籌措已成為制約該項目建設(shè)的一個主要因素。目前,威寧縣人民政府正在積極向國家和省市在該項目建設(shè)資金上爭取更大的支持。
參考文獻