我國是一個人多地少的國家,合理利用土地對保護人民生活質(zhì)量具有極其重要的意義。目前,我國土壤重金屬污染現(xiàn)象是較為嚴(yán)重的,采取有效措施防止土壤污染的進一步加劇,并及時采取有效措施進行修復(fù)是十分必要的。
1、土壤中重金屬污染的來源
在自然界的循環(huán)過程中,環(huán)境中的污染物進入土壤的途徑主要有:
(1)污水灌溉。用未經(jīng)處理或未達到排放標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)污水灌溉農(nóng)田是污染物進入土壤的主要途徑,其后果是在灌溉渠系兩側(cè)形成污染帶。屬封閉式局限性污染。
(2)酸雨和降塵。工業(yè)排放的SO2,NO等有害氣體在大氣中發(fā)生反應(yīng)而形成酸雨,以自然降水形式進入土壤,引起土壤酸化。冶金工業(yè)煙囪排放的金屬氧化物粉塵,則在重力作用下以降塵形式進入土壤,形成以排污工廠為中心、半徑為2至3公里范圍的點狀污染。
(3)汽車排氣。汽油中添加的防爆劑四乙基鉛隨廢氣排出污染土壤,行車頻率高的公路兩側(cè)常形成明顯的鉛污染帶。
(4)向土壤傾倒固體廢棄物。堆積場所土壤直接受到污染,自然條件下的二次擴散會形成更大范圍的污染。
(5)農(nóng)業(yè)區(qū)過量施用農(nóng)藥、化肥。
據(jù)相關(guān)資料不完全統(tǒng)計,通過上述途徑,環(huán)境中大約有90%的污染物都將進入或經(jīng)過土壤。污染土壤的重金屬主要包括汞、鎘、鉛、鉻和類金屬砷等生物毒性顯著的元素,以及有一定毒性的鋅、銅、鎳等元素。土壤中的重金屬元素可能通過食物鏈不斷地在生物體內(nèi)富集,甚至轉(zhuǎn)化為毒害性更大的甲基化合物,對食物鏈中某些生物產(chǎn)生毒害,或最終在人體內(nèi)蓄積而危害健康。土壤中重金屬污染的來源按其分類,可分為自然來源和人為來源。在自然來源中,土壤的成土母質(zhì)及成土過程既影響了土壤中重金屬的含量,又使得重金屬能在土壤環(huán)境中廣泛分布;人為來源主要來自人類日常的生產(chǎn)、生活。
土壤重金屬污染的來源主要有:
1.1自然來源
自然來源主要來自于大氣干濕沉降。伴隨社會的發(fā)展,大量燃燒石油和煤碳以及汽車等排放的尾氣等被排人大氣,破壞了大氣的正常組分,使空氣中含有了大量的重金屬元素,這些重金屬元素既可直接沉降到土壤中或被土壤吸附,也可被植物吸收后,通過植物生長過程傳輸至土壤而引起土壤重金屬污染。
1.2人為來源
(1)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)
由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量使用化肥、農(nóng)藥,化肥在促進生物生長,農(nóng)藥在殺滅蟲害、雜草的同時既會造成土壤和農(nóng)作物污染,也會帶人一些重金屬,由于重金屬元素的累積作用,造成土壤中重金屬元素的含量不斷上升,從而引起污染。而在一些污水處理普及率高的地區(qū),污水處理后污泥常施用于農(nóng)田,作為農(nóng)作物生長肥沃土,但由于城市污水處理廠污泥成分復(fù)雜,根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計資料可知,我國的城市污水處理廠污泥的pH范圍通常在6.30--6.91之間,屬弱酸性,且通常都含有一定數(shù)量的重金屬元素。
(2)污水農(nóng)用灌溉
由于中國水量分布的不均勻性,導(dǎo)致部分地區(qū)水資源的匱乏,加上部分工業(yè)廢水未經(jīng)處理直接排人河流,使得這些污水成為農(nóng)業(yè)灌溉用水的主要組成部分之一。污水灌溉是屬于面源污染,一旦污染,受污染的面積將很大,而含重金屬濃度較高的污染表土易在降水的作用下進人水體中,從而再次引發(fā)水體污染,如此往復(fù),惡性循環(huán)。由此可見,污水灌溉引起的土壤重金屬污染危害性已對農(nóng)業(yè)及日常生活、生產(chǎn)產(chǎn)生了很大的不良影響。
此外,含重金屬廢棄物堆積、金屬礦山酸性廢水污染等,乃至于在飼料中添加的高含量Cu和Zn,作為肥料施入農(nóng)田后也會對土壤造成危害,成為土壤重金屬污染的重要來源。
2、土壤重金屬污染的修復(fù)
由于土壤重金屬污染具有隱蔽性、長期性和不可逆性的特點。土壤中有害重金屬積累到一定程度,不僅會導(dǎo)致土壤退化,農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降,而且還可以通過徑流、淋失作用污染地表水和地下水,惡化水文環(huán)境,并可能直接毒害植物或通過食物鏈途徑危害人體健康。目前,對土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)的研究,取得了可喜的進展。具體有以下幾種措施:
2.1修復(fù)土壤重金屬污染的工程措施
主要包括客土(指用質(zhì)地好的外地土壤或人工土壤置換原生土的外地土壤)換土和深耕翻土等措施。被重金屬與難分解的農(nóng)藥嚴(yán)重污染的土壤在面積不大的情況下,可采用換土法,這是目前徹底清除土壤污染的最有效手段,但是對換出的污染土壤必須妥善處理,防止次生污染。此外也可進行深翻,將污染的土壤翻到下層,以降低單位土壤中重金屬的含量,減少重金屬對土壤生態(tài)系統(tǒng)的危害,然后通過長期的生物修復(fù)過程,恢復(fù)土壤的健康狀況。當(dāng)然,掩埋深度必須根據(jù)不同作物根系發(fā)育特點,以不致污染植物生長為原則。工程措施是比較經(jīng)典的土壤重金屬污染治理措施,它具有徹底、穩(wěn)定的優(yōu)點,但實施工程量大、投資費用高,破壞土體結(jié)構(gòu),引起土壤肥力下降。
2.2幾種常見的土壤重金屬污染物理化學(xué)修復(fù)方法
(1)電動修復(fù)。就是通過電流的作用,在電場的作用下,土壤中的重金屬離子和無機離子以電透滲和電遷移的方式向電極運輸,然后進行集中收集處理。實踐表明,土壤pH、緩沖性能、土壤組分及污染金屬種類會影響修復(fù)的效果。該方法特別適合于低滲透的粘土和淤泥土,可以控制污染物的流動方向。電動修復(fù)是一種原位修復(fù)技術(shù),不攪動土層,并可以縮短修復(fù)時間,是一種經(jīng)濟可行的修復(fù)技術(shù)。
(2)電熱修復(fù)。就是利用高頻電壓產(chǎn)生電磁波,產(chǎn)生熱能,對土壤進行加熱,使污染物從土壤顆粒內(nèi)解吸出來,加快一些易揮發(fā)性重金屬從土壤中分離,從而達到修復(fù)的目的。該技術(shù)可以修復(fù)被Hg和Se等重金屬污染的土壤。
(3)土壤淋洗。土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移到土壤液相中去,再把富含重金屬的廢水進一步回收處理的土壤修復(fù)方法。該方法的技術(shù)關(guān)鍵是尋找一種既能提取各種形態(tài)的重金屬,又不破壞土壤結(jié)構(gòu)的淋洗液。目前來看,土壤淋洗以柱淋洗或堆積淋洗更為實際和經(jīng)濟。
2.3土壤重金屬污染的化學(xué)修復(fù)
化學(xué)修復(fù)就是向土壤投入改良劑,通過對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗(抵抗特定重金屬的化學(xué)反應(yīng))或沉淀作用,以降低重金屬的生物有效性。如向土壤中投放硅酸鹽鋼渣,對Cd、Ni、Zn離子具有吸附和共沉淀作用。農(nóng)田土壤中的Cd多以磷酸鎘的形式沉淀,磷酸汞的溶解度也很小。沸石是堿金屬或堿土金屬的水化鋁硅酸鹽晶體,含有大量的三維晶體結(jié)構(gòu)和很強的離子交換能力,從而能通過離子交換吸附和專性吸附降低土壤中重金屬的危害。同時,主要由氧元素、氫元素、碳元素組成有機物可促使重金屬以硫化物的形式沉淀,且有機物中的腐殖酸能與重金屬離子形成絡(luò)合或螯合物以降低其活性?;瘜W(xué)修復(fù)是在土壤原位上進行的,簡單易行。但并不是一種永久的修復(fù)措施,因為它只改變了重金屬在土壤中存在的形態(tài),重金屬元素仍保留在土壤中,容易再度活化危害植物。
2.4土壤重金屬污染的植物修復(fù)
植物修復(fù)技術(shù)是利用植物對某種污染物具有特殊的吸收富集能力,將環(huán)境中的污染物轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)或?qū)⑽廴疚锝到饫?,對植物進行回收處理,達到去除污染與修復(fù)生態(tài)的目的。植物修復(fù)的機理通常包括植物固定、植物揮發(fā)和植物吸收3種方式,具有成本低、可提高土壤肥力、避免二次污染以及對環(huán)境擾動小等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于土壤重金屬污染治理中。其中,應(yīng)用最多的是植物吸收。
植物吸收是利用耐受并能積累重金屬的植物吸收土壤環(huán)境中的金屬離子,將它們輸送并貯存在植物體的地上部分,通過種植和收割植物而去除土壤中的重金屬。這些能夠大量吸收并累積重金屬的植物稱為超富集植物,其對某種重金屬的累積量是普通植物的10~500倍以上。通常超富集植物被要求具有生物量大、生長快和抗病蟲害能力強等特點,以及具備對多種重金屬較強的富集能力。當(dāng)前發(fā)現(xiàn)Cd、Co、Cu、Pb、Ni、Se、Mn、Zn超積累植物四百余種,已有部分這類植物被廣泛用于土壤重金屬污染的治理之中。植物吸收技術(shù)是目前應(yīng)用最多、最有發(fā)展前景的土壤重金屬污染植物修復(fù)技術(shù)。
3、結(jié)語
隨著經(jīng)濟和社會的高速發(fā)展,我國土壤重金屬污染現(xiàn)象日益嚴(yán)重,探求土壤污染的防治問題已迫在眉睫。因此,結(jié)合我國土壤重金屬污染的現(xiàn)狀,采取有效措施,在明確引起污染原因的基礎(chǔ)上,對重
金屬污染土壤進行有效修復(fù),這對于維護社會穩(wěn)定,保持社會經(jīng)濟健康發(fā)展均具有十分重要的現(xiàn)實意義。