化学与社会课程论文

化学与社会课程论文：

土壤的重金属化学污染及其防治技术

南昌大学孤城-凊笛

摘要：随着重金属的使用和废弃，其对土壤、水体等的污染造成很大的危害，并严重威胁着环境和人类的发展。本文通过土壤环境这一典型例子，分析了重金属污染的现状与危害，并介绍化学修复、植物修复、微生物修复等现在常见的土壤修复方法，对土壤的重金属污染治理前景进行展望。

关键词：土壤污染；重金属；土壤修复技术

Soil pollution has become one of the global environmental problems,in which contamination by heavy metals occupied much proportion and has a very serious threat to the human s life and the entironment.This article analyses the reason which causes the heave mental pollution at first,then elaborates the remediation technology and research progress of the contaminated soils by heavy metals from engineering measures,physical chemical remediation,chemical remediation,bioremediation,nature remediation,and their c...

土壤污染已经成为一个全球性的环境问题之一,而重金属污染在土壤污染中占有很大的比重,对人类生产和生活以及生态环境造成很大的威胁。文中先简单的阐述了什么事重金属污染，然后针对造成土壤重金属污染的原因进行了分析,后从工程措施、物化修复、化学修复、生物修复、自然修复、及组合修复技术等几个方面分别阐述了重金属污染土壤的修复技术及其研究进展,给出了今后进行重金属污染修复的建议。

重金属污染是指由重金属或其化合物造成的环境污染，主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。

1.重金属污染的产生与危害

重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤中，引起严重的环境污染。相关资料研究，以红透山铜尾矿区为例子[1]，该矿区土壤综合污染指数16.27，达重污染程度；周围农田土壤为轻度污染，综合污染指数1.29，其中Cd、Cu为重度污染，Zn为轻度污染。以各种化学状态或化学形态存在的重金属，在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移，造成极大的危害。

由于土壤是植物生长的基质，是环境中特有的组成部分，是动物和人类赖以生存的物质基础，因此土壤质量的优劣直接影响人来的生产、生活和发展。重金属对环境的污染中，对土壤的污染更具有隐蔽性、长期性和不可逆性，污染物在土壤中的滞留时间长，植物或微生物不能降解，重金属污染不仅导致土壤的退化、农作物产量和品质的降低，而且可能通过直接接触、食物链危及人类的生命和健康，现在该问题已经成为土壤环境研究领域的重要课题。近年来，随着城市化、工业化和农业集约化的快速发展，我国土壤重金属污染问题越来越突出[2]。有研究结果显示：随着黄河流域土地利用的加快发展，黄河流沙中重金属污染状况逐渐恶化，特别是：Mn、Cu、Zn、Cr和Cd的污染与10年前比达到显著水平，

而As、Pb和Hg含量也明显提高[3]。

城市土壤中重金属可通过吞食、吸入和皮肤吸收等主要途径进入人体，直接对人特别是对儿童的健康造成危害，还可通过污染食物、大气和水环境间接地影响城市环境质量和危害人体健康[4]。例如，汽车尾气排放的铅经大气扩散等过程进入环境中，造成目前地表铅的浓度已有显著提高，致使近代人体内铅的吸收量比原始人增加了约100倍，损害了人体健康。同时，土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点，并可经水、植物等介质最终影响人类健康，严重危害人体健康。由于农作物的吸收作用，重金属元素还可以从土壤中迁移转化到农作物根茎叶及果实中去，从而连带造成农作物的重金属污染，间接的对人造成危害[5]。

土壤经过重金属的污染后，会造成了十分严重的后果，使得土壤退化、农作物产量下降和品质降低等等，因此，修复污染后的土壤，使其恢复到原有功能，是十分重要和必须研究的问题。

2.有效的修复已经被金属离子污染了的土壤的方法

如何才能有效的修复已经被金属离子污染了的土壤呢？现状已经发展处多种修复方法，如化学修复、植物修复、物理修复等，做一下简单的介绍。

㈠化学修复化学修复是利用各种化学试剂、化学反应或化学原理来降低土壤中重金属的迁移性、生物可利用率，减少甚至去除土壤中的重金属，从而达到土壤的治理和修复的目的。化学修复主要包括淋洗法、固化法、化学氧化方法和施用改良剂法等。淋洗法是用清水淋洗液或含有化学助剂的水溶液淋洗被污染的土壤，使得污染物清洗出去。这样，重金属从土壤颗粒上解析出来，进入土壤环境，增加污染物在土壤环境中的可动性，从而加速污染物的去除。可以去除重金属物质的化学品有很多，例如表面活性剂，利用其润湿、分散、洗涤的能力，改变土壤的电荷分布，将重金属置换出来，而到达去除污染物的目的。常用于污染土壤清洗的表面活性剂有：非离子表面活性剂（如乳化剂OP、平平加、AEO-9)、阴离子表面活性剂（如十二烷基苯磺酸钠)、阳离子表面活性剂（如溴化十六烷基三甲铵)。吴龙华等[6]研究结果表明，外加EDTA可明显降低红壤对铜的吸附率和解吸率；吸附率和解吸率与加入的EDTA含碳量的对数呈极显著的负相关。此外，使用改良剂是另一种较常用的方法，可以向土壤中添加改良剂(抑制剂)来修复污染后的土壤。磷酸盐、石灰和硅酸盐被认为是处理重金属污染的常用改良剂。研究表明[7]在低石灰水平下，土壤中有机质的主要官能团羟基和羧基与反应促㈡植物修复植物修复技术是目前最热门的研究技术，它是利用植物的代谢活动，根系吸收水分和养分的过程来吸收、转化污染物，降解为其他无污染或者危害小的成分。以达到清除污染、修复或治理的目的。目前植物修复主要有植物提取、植物挥土壤重金属污染及修复技术的研究进展王旭，张豪，张松林，张威(西北师范大学地理与环境科学学院,甘肃兰州730070)生态建设60Ga ns uNongye甘肃农业2011年第03期(总296期)发等方法。植物提取是在污染土壤上种植某些特殊植物来吸附土壤中的重金属，以达到修复土壤的目的，这种特殊植物被称为超积累植物。这种植物将土壤中重金属富集起来，搬运到植物根部可收割部分和植物地上的枝条部位。对重金属污染土壤的植物修复，具有廉价、就地、土壤免遭扰动的优点。近20年来，许多科学家开拓这一领域，发现了许多超积累植物，并逐步实现商业化。魏树和等[8]以杂草为研究对象，通过盆栽模拟实验和小区实验，发现龙葵在Cd投加浓度为25mg/kg条件下，龙葵茎和叶中Cd含量分别

为103.8和124.6mg/kg，地上部Cd富集系数为2.68，地上部Cd含量大于其根部Cd含量，植物的生长未受抑制。植物挥发是利用植物的吸收、积累和挥发而减少土壤中一些挥发性污染物，即植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质，释放到大气中，达到修复重金属污染土壤目的的过程。Zayed等[9]研究表明，水稻、花椰菜、卷心菜、胡萝卜和一些水生植物，具有较强的吸收和挥发土壤和水中硒的能力，将毒性较强的无机硒转变为基本无毒的二甲基硒。

㈢物理修复方法有好多种，其中首先可以采用改土法。此法包括两种，客土和去表土，前者是将污染土壤加入大量的未被污染的土壤，从而降低土壤中重金属的含量，达到减轻危害的目的。这种方法能够使污染物浓度降低到临界危害浓度以下，或减少污染物与植物根系的接触,减少重金属对食物链的污染，达到很好的效果。史建君[10]等研究发现，在受141Ce污染的土壤表面覆盖客土,能降低大豆对141Ce的吸收和积累,效果十分明显,当客土覆盖厚度为12cm时,豆根豆秸豆壳和豆籽中141Ce比活度分别下降了83.5%、30.6%、13.7%和11.8%，大豆中吸收积累的141Ce比活度随客土覆盖厚度的增加而下降。去表土就是去除表层污染土壤后，深翻土壤,使聚集在表层的污染物分散到土壤深层,达到稀释和自处理的目的。这种方法可以降低土壤中重金属的含量,减少重金属对土壤-植物系统产生的毒害,从此方法在欧美国家早有应用，对于降低作物体内的重金属含量、治理土壤重金属污染是一种切实有效的方法。但由于此法不够经济，且被污染的土壤并未得到处理，同时在操作过程中，操作人员将接触到污染土壤，人工费用较高。因而并不是一种理想的治理方法，只适用于小面积污染严重的土壤治理。第二，微波热修复。微波热修复是指在土壤中加入铁丝、炭棒、金属棒，这些材料通过吸收微波使周围土壤均匀受热，并且可以传导到棒底端几厘米处的土壤，产生足够高的温度使土壤玻璃化。同时污染物被氧化--还原、分解、自身压缩等变化，这些小分子、部分污染物大分子及重金属离子可能进入土壤黏土矿物晶格层问而被固定，并进一步被玻璃化的土壤包裹，最终固定于土壤[11]。Rudolp[12]等人的研究表明，在插入炭棒、金属棒等吸波能力好的介质时，土壤中的铬、锰、钴等重金属能被玻璃化的土壤固定，金属的浸出浓度低于美国EPA标准。第三，电修复。通过电流的作用，由于电场效应，土壤中的重金属离子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输，将污染物如重金属或有机污染物迁移到一端电极室一般为阴极室，从而得到分离，然后进行集中收集处理。其中，电动修复[13]是由美国路易斯安那州立大学研究出的一种净化土壤污染的原位修复技术。该技术近年来在一些欧美发达国家发展很快，已经进入商业化阶段。这种方法主要是针对受污染的低透水系数土壤及地下水的修复，其基本原理是将电极插入受污染土壤或地下水区域，使用直流电对重金属进行清除处理。电动修复技术具有经济效益高、后处理方便、二次污染少等一系列优点，在修复污染土壤方面有着良好的应用前景。

3.我国国内土壤重金属污染防治前景

发展前景我国已有很多这方面的研究成果，但是由于我国国土辽阔，土壤类型各异，对我国土壤污染现状的调查，制定土壤中重金属的环境质量标准、土壤污染防止法、土壤污染防治规划和具体措施,修订和贯彻实行污灌水质、污泥、粉煤灰和其他废弃物农田施用标准等的基础研究和应用基础研究，还应当积极开展。控制与消除土壤污染源，是防止污染的根本措施。控制土壤污染源，即控制进入土壤中的污染物的数量与速度，通过其自然净化作用而不致引起土壤污染。

具体的措施有，大力推广闭路循环，无毒工艺降解的高残留的污染物随水进入土壤；建立监测系生态建设61Ga ns uNongye甘肃农业2011年第03期(总296期)与，做好营销工作，协调好促销人员，积极参加重点市场的促销活动，与区域整体旅游营销步调一致，集中营销资源，共同做大做强区域旅游产业。譬如：2009年是“走进绿色旅游、感受生态文明”的“宁夏旅游生态年”，宁夏明确了南方及港、澳、台观光、休闲、娱乐市场；国内北方、区内及周边休闲、娱乐、度假市场；日、韩市场；欧美市场四大细分旅游市场，并对每个市场进行了宣传促销。沙坡头作为宁夏重要的旅游景区，要配合区域营销，在不同的市场营销中，把握游客吸引点，在宣传内容、宣传方式上作出调整。另外，沙坡头沙漠生态旅游景区品牌文化管理可从品牌形象识别设计、品牌传播、品牌的组织文化管理等内容的开展着手。沙坡头沙漠生态旅游景区品牌质量管理可从景区物质景观优化、景区的环境质量管理、景区服务质量管理等方面来加强。沙坡头沙漠生态旅游景区品牌关系管理可从品牌的员工关系管理、品牌的顾客关系管理、品牌的社会及社区公关等方面来展开。沙坡头沙漠生态旅游景区品牌资产管理可从品牌的法律保护、品牌维护、品牌延伸等方面来进行

参考文献：

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