发布时间:2023-12-28 17:12:56
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1、研究背景
据我国农业部进行的全国污灌区调查,在140万公顷的污水灌区中,遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%,其中轻度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,严重污染的占8.4%。由此可见我国土壤受重金属污染的情况较为严峻[1]。
在环境污染研究中,重金属多指Hg,Cd,Pb,Cr以及类金属As等生物毒性显著的元素,其次是指有一定毒性的一般元素,如Zn,Cu,Ni,Co,Sn等。人们所说的土壤重金属污染主要是由于Zn,Cu,Cr,Cd,Pb,Ni,Hg,As8种重金属元素等引起的土壤污染。土壤是人类赖以生存的自然条件,如果土壤被重金属污染将直接导致粮食、蔬菜、瓜果等的重金属含量增加。同时因为重金属不能为土壤微生物所分解,而易于积累转化为毒性更大的甲基化合物,甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积,从而严重危害人体健康[2]。由于重金属在土壤中难以被分解、转化或吸收,所以充分认识土壤污染及危害,保护土壤,防治污染是十分重要的任务。
2、土壤重金属污染的特点
大多数重金属是过渡性元素,而过渡性元素的原子具有其特有的电子层结构,这使重金属在土壤环境中的化学行为具有下列一系列特点;
(1)重金属具有可变价态,它能在一定的幅度内发生氧化还原反应。不同价态的重金属具有不同的活性和毒性。
(2)重金属易在土壤环境中发生水解反应,生成氢氧化物;它也易与土壤中的一些无机酸发生反应生成硫化物、碳酸盐、磷酸盐等。这些化合物在土壤中的溶解度较小,所以重金属不易迁移而易累积于土壤中,从而降低了污染危害范围扩大的可能性,但却使变长了污染区的危害周期和加大了重金属危害程度。
(3)重金属作为中心离子,能够接受多种阴离子和简单分子的独对电子,生成配位络合物:还可与一些大分子有机物,如腐殖质、蛋白质等生成鳌合物。上述反应增大了重金属在水中的溶解度,进而使重金属在土壤环境中更易迁移‘从而增大了重金属污染区域范围。
重金属的所有这些化学特性,决定了重金属在土壤环境中具有多变的迁移特性。重金属污染的主要特点,除了污染范围广、持续时间长外,还有污染隐蔽性,而且它无法被生物降解,并可能通过食物链不断地在生物体内富集,进而可转化为毒害性更大的甲基化合物,对食物链中某些生物产生毒害,最终在人体内蓄积而危害人体健康。重金属的上述特性决定了其在污染和环境危害中的特殊作用。
3、土壤重金属污染的危害
土壤重金属污染对环境产生的危害主要有下列途径:
(1)受污染的土壤直接暴露在环境中,动物或人直接或间接地吸收了受污染的土壤颗粒等;
(2)土壤中的重金属通过淋溶作用向下缓慢渗透,从而污染了地下水;
(3)外界环境条件的变化,例如酸雨、施加土壤添加剂等因素,提高了土壤中重金属的活性和生物有效性,使得重金属较易被植物吸收利用,从而进入食物链后对动物和人体产生毒害作用。
4、重金属污染土壤治理方法
土壤重金属污染的治理,世界各国都开展了广泛的研究工作。目前,所采用的土壤重金属污染的治理方法主要有下列四种。
4.1生物措施
生物措施是利用生物的某些特性来适应、抑制和改良重金属污染土壤的措施。生物措施包括动物治理、微生物治理和植物治理三种方法。
动物治理是利用土壤中的某些低等动物(如虹蜕和鼠类)能吸收土壤中的重金属,因而能一定程度地降低污染土壤中重金属的含量。在重金属污染的土壤中放养蛆蜕,待其富集重金属后,采用电激、灌水等方法驱出蛆叫集中处理,对重金属污染土壤也有一定的治理效果[3]。
植物治理是利用有些植物能忍耐和超量累积某种或某些重金属的特性来清除污染土壤中的重金属。通常,它有三个部分组成:植物萃取技术、根际过滤技术、植物挥发技术。植物治理的关键是寻找合适的超积累或耐重金属植物。
生物措施的优点是实施较简便、投资较少和对环境拢动少。缺点是治理效率低(如超积累植物通常都矮小、生物量低、生长缓慢且周期长),不能治理重污染土壤(因高耐重金属植物不易寻找)和被植物摄取的重金属因大多集中在根部而易重返土壤等。
4.2工程措施
工程措施包括客土、换土、翻土、去表土等方法,适用于大多数污染物和多种条件。
客土是在污染土壤上加入未污染的新土;换土是将已污染的土壤移去,换上未污染的新土;翻土是将污染的表土翻至下层:去表土层是将污染的表土移去。这些方法能使耕作层土壤中重金属的浓度降至临界浓度以下,或减少重金属污染物与植物根系的接触而达到控制危害的目的。
用工程措施来治理重金属污染土壤,具有效果彻底、稳定等优点,是一种治本的措施。但由于存在实施繁复、治理费用高和易引起土壤肥力减弱等缺点。因而一般适用于小面积、重污染的土壤。
4.3农业措施
农业措施是因地制宜的改变一些耕作管理制度来减轻重金属的危害,以及在污染土壤上种植不进入食物链的植物。
用农业措施来治理重金属污染土壤,具有可与常规农事操作结合起来进行、费用较低、实施较方便等优点,但存在有些方法周期长和效果不显著等缺点,农业措施适合于中、轻度污染土壤的治理。
4.4化学措施
化学措施是向污染土壤投加改良剂,增加土壤有机质,阳离子代换量和粘粒的含量,以及改变pH,Eh和电导等理化性质,使土壤中的重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低重金属的生物有效性。
用改良措施来治理重金属污染土壤,其治理效果和费用都适中,对污染不太重的土壤特别适用。但需加强管理,防止重金属的再度活化。
5、结论
随着土壤重金属污染日益加剧,土壤重金属污染的治理已成为当前研究的热点。土壤重金属污染具有高累积性和不可逆转性,污染一旦发生,仅依靠切断污染源的方法难以进行彻底恢复。目前,己有一些污染土壤治理的方法,但从其发展和需求来看,还须发展更加有效的治理技术。
参考文献:
作为人类发展的基础,土壤资源往往在城市化以及工业化的发展之下出现了不同程度的污染以及破坏。在这样的背景之下,我国的土壤容易受到重金属的污染而危害人类的生命安全。本文基于此,分析探讨国内外土壤重金属污染防治技术以及相关研究的发展。
1 土壤重金属污染预防的发展历程
1.1 预防体制
基于世界各国城市化以及工业化发展程度的日益加深,各国家普遍存在土壤重金属污染的问题。为了进一步促进各类问题的解决,世界各国加强了对于土壤重金属污染预防。关于土壤重金属污染预防的发展历程,笔者进行了相关总结,具体内容如下。
日本为了进一步促进土壤重金属污染问题的解决,颁布了《土壤环境标准》《土壤污染对策法》等法律法规,而我国自改革开放之后,逐步加强了对于环境问题的关注,并于1989年颁布《中华人民共和国环境保护法》,开始了我国土壤重金属污染问题的处理,随后中国在该法律的基础之上进行修订工作,从而实现了对于污染物排放的限制与处理。
1.2 预防技术
为了进一步实现按土壤重金属污染问题的解决,各国逐步提出了清洁生产的概念。在这样的背景之下,欧共体于1979年宣布推行工业清洁生产的政策。在这样的背景之下,该区域的农业生产部门加强了对于各类先进生产技术的运用,从而实现了农业的清洁生产,规避了农业化学产品的超量使用对土壤污染。
事实上,这种从源头上降低污染源的措施,能够降低了土壤中重金属离子的引入,从而实现了土壤资源的保护。
2 土壤重金属污染治理方法
目前,我国处于经济结构转型期间,土壤重金属污染的问题也较重。在这样的背景之下,为了实现我国社会的绿色、低碳、可持续发展,我国的有关部门加强了对于该类问题的解决。关于常见的土壤重金属污染治理方法,笔者进行了相关总结,具体内容如下。
2.1 工程治理法
所谓的工程治理法,指的是相关单位借助物理原理以及方法进行土壤重金属污染问题的解决。在传统的工程治理过程中,工作人员多借助换土、翻土等方法进行作业,但伴随着科学技术的不断变更,我国有关部门逐步采用淋洗法、电解法、热处理等办法进行作业。
一般而言,工程治理方法在运行的过程中具有效果显著等特点,但是其因为工程复杂、工程量等问题进而导致工程成本的进一步增加。此外,该方法在运用的过程中往往因为维护措施不到位而导致部分土壤中的金属元素被迁移到其他地区,造成土壤重金属污染面积的扩大,难以真正改善土壤的重金属污染现状。
以日本富士县神通川流域的土壤重金属污染防治为例,为了降低土壤中的镉元素,相关单位加强了对于工程治理法的运用。在这一过程中,工程单位去除污染区域15cm的表土,并压实心土,并采用淋洗法对污染土壤进行清洗。
2.2 农业治理
所谓的农业治理,指的是通过优化、完善传统的耕作管理制度,实现土壤重金属污染的降低。在这一过程中,工作人员需要依据重金属污染的实际状况而选择相应的植物种植,从而实现了对于土壤中重金属元素的消除。此外,在农业治理的过程中,作业人员还需要合理选择花费,从而降低土壤中的重金属元素。
学者林汲等人就通过实验分析发现了硅藻土有机肥能够实现对于Cd、Zn重金属离子的吸收,从而降低了土壤中的重金属离子。一般而言,该方法在运行的过程中普遍存在操作简便、费用低的特点,但是由于其仍旧未能够从根本上消除重金属污染,进而导致其只能够作为辅助手段进行处理。
在进行广西壮族自治^环江县废矿土壤污染治理的过程中,中科院地理所环境修复中心陈同斌率团队,借助蜈蚣草等植物开展了土壤重金属处理工作,并成功修复1280亩重金属污染农田。
2.3 生物治理
生物治理方法在运行的过程中主要借助生物生命代谢活动的开展,从而降低了环境中重金属污染的浓度。从而确保部分受到污染的土壤能够恢复到初始状态。一般而言,生物治理方法在运用的过程中因为参与治理的主角不同,故而分为动物修复、微生物修复以及植物修复。
所谓的动物修复技术,指的是有关部门以及人员利用土壤中的低等动物进行土壤中重金属的吸收,从而实现了土壤中重金属含量的进一步降低。相关的研究表明,蚯蚓的出现能够实现对于硒、铜元素的吸收。事实上,该方法在推行的过程中也具有一定的问题:诸如低等动物往往会将吸收的金属元素再次释放到土壤中,从而造成了二次污染。
微生物修复技术则是利用土壤中的微生物进行各类金属元素的吸收。目前,最为常用的微生物就是――真菌。真菌在生存的过程中往往能够分泌一定量的氨基酸、有机酸等物质,从而实现了对于重金属的溶解。目前,从相关的研究分析可以发现:微生物修复技术在运行的过程中具有较为光明的前景,且能够较好的实现我国土壤重金属问题的解决。
植物修复技术的运行原理主要是在污染的区域种植特定植物,从而借助植物的生长过程实现对于重金属的吸收以及化解。目前,植物提取技术获得了相关研究人员的重视,并由此促进了土壤重金属问题的解决。现阶段,最为常用的植物有遏蓝菜、高山甘薯等。
仍旧以日本富士县神通川流域的土壤重金属污染防治为例,土壤重金属处理单位在含镉100mg/kg土壤上进行苎麻的种植,从而由此实现对于土壤中镉元素含量的降低。该地区在采取生物法治理土壤重金属污染的过程中,实现了镉元素含量降低27.6%。
3 发展论述
为了进一步促进我国土壤重金属污染问题的解决,我国的有关部门需要从法律的角度出手,加强对于各类土壤重金属污染法律法规的制定。此外,我国还需要加强对于清洁生产的发展,并大力运用清洁能源。而在已经发生的土壤重金属污染问题,作业人员需要加强植物修复技术的运用。
4 结束语
为了进一步促进我国土地重金属污染问题的解决,我国的有关部门以及人员需要采取科学的方式进行问题解决。本文基于此,分析探讨土壤重金属污染预防的发展历程(预防体制、预防技术),并就常见的土壤重金属污染治理方法进行分析,最后论述了我国土壤重金属污染问题解决的措施。笔者认为,随着相关措施的落实到位,我国的环境问题必将得到显著的改善。
参考文献
[1] 李录久,许圣君,李光雄,张祥明,王允青,刘英,况晶.土壤重金属污染与修复技术研究进展[J].安徽
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[2] 董文洪,杨海,令狐文生.土壤重金属污染及修复技术研究进展[J].化学试剂,2016(12):1170-1174.
[3] 廖健.土壤重金属污染及其化学修复技术的研究进展[J].中国石油和化工标准与质量,2013
一、提高认识,切实增强实施重金属污染综合防治的紧迫感和责任感
重金属污染具有长期性、累积性、潜伏性、不可逆转性、危害大、治理成本高等特点。重金属污染防治成效如何,直接影响人民群众特别是未成年人的健康、安全,直接影响社会稳定,直接影响可持续发展和我市“四大一高”战略的实施。我市是有色金属大市,涉重金属企业较多,其中灵宝市和义马市是全国重点防控地区,防治任务十分艰巨。各级、各有关部门要高度重视重金属污染防治工作,充分认识重金属污染的危害性和严重性,完善政策措施,严格落实责任,切实维护群众健康安全,维护生态环境安全,维护社会和谐稳定,增强可持续发展能力。
二、明确目标,按照节点扎实推进
通过实施《规划》,到2015年,全市各重点行业、企业的重点重金属污染物排放达到国家和省确定的排放要求。城镇集中式地表水饮用水水源重点重金属污染物指标达标率100%;重点区域的重点重金属污染物排放总量比年减少30%,环境质量明显好转;非重点区域的重点重金属污染物排放总量比年减少10%,重金属污染得到有效控制。
三、综合治理,有效防控重金属污染
《规划》实施过程中要深入贯彻落实科学发展观,坚持以人为本,探索建立企业主体、政府负责、多方共管、多策并举,既利于污染控制又利于健康发展的良性机制。要突出重金属污染防控的重点区域、行业和企业,认真调金属排放、污染、废弃物基本情况,制定分类治理方案和措施;要依靠科技进步,切实提高防治能力和水平;要加大产业结构调整、清洁生产技术改造和综合治理力度,严控新污染项目和生产工艺,加强涉重金属废弃物处理管理,严控污染产品流入市场;要强化环境执法监管,加强环境监测体系、执法队伍建设,明确监管责任;要提高健康危害监测和诊疗能力,切实做好对健康已受到影响的群众的医疗救治工作;要加强舆论引导,加强宣传教育,使全社会认识到重金属污染的危害性,自觉防治、控制重金属污染。
四、属地为主,认真落实实施主体责任
各县(市、区)政府是《规划》实施的主体,要切实加强组织领导,将《规划》确定的目标、任务和项目纳入本地经济社会发展规划,并分解落实到重点区域和重点企业。要依据《规划》和市环保局制定的年度实施方案,落实治理工程措施和资金,加大对涉重金属污染源综合整治力度,强化污染源日常环境管理,统筹安排涉重金属企业的强制性清洁生产审核,强化基础能力建设和先进技术推广示范,妥善处置历史遗留重金属污染问题和突发污染事件;强化对重金属相关企业的监管,对造成污染的企业,采取严厉措施予以整治,直至依法关停取缔,有效防控重金属污染。
土壤,为人类提供生存所需的自然环境,为农业生产提供必要的资源。我们所面临的许多问题,诸如环境问题、粮食问题、资源问题等等,都和土壤息息相关。自上世纪20年代以来,工业发展,导致金属产量急剧增加,进而导致重金属环境污染问题。含有重金属的污染物通过多种方式进入土壤,导致土壤重金属污染问题。现在,很多发展中甚至发达国家,都面临着土壤污染问题。这一问题的日益严重,也引起了人们的广泛关注。因此,本文将围绕土壤重金属污染的现状、治理方法等方面展开。
1.我国土壤重金属污染的现状
目前,我国大陆受到重金属污染的耕地面积约为2000万公顷,大约占耕地总面积的1/5。其中,受矿区污染的耕地面积约200万公顷,受石油污染的耕地面积约500万公顷,受固体废弃物堆放污染的耕地面积约5万公顷,受“工业三废”污染的耕地面积约1000万公顷,受污水灌溉的耕地面积约330万公顷。由于土壤污染,我国农业粮食产量每年减少约1300万吨,更为严重的是,因为受到污染,土壤的多种功能,如营养功能、净化功能、缓冲功能、有机体的支持功能等功能正在逐渐丧失。
2.土壤重金属污染的后果
第一、土壤污染导致耕地资源短缺。
第二、土壤污染威胁人、畜的身体健康。
第三、土壤污染阻碍农业生产的发展。
第四、土壤污染会导致其他的环境污染问题。
第五、土壤污染危及子孙后代的利益,阻碍农村经济的健康、持续发展,不利于国家经济的可持续发展。
3.土壤重金属污染的治理
3.1物理防治
物理防治主要采取排土、换土、去表土、客土和深耕翻土等措施。不同地区应采取不同的措施:
(1)污染严重的地区,适合采取排土、换土、去表土、客土等措施。这些措施可以从根本上去除土壤中的重金属污染物。具体方法:将重金属重污染地区的土壤放到高温、高压的条件下,使之变成的玻璃态物质,然后将重金属固定在玻璃态物质中,进而达到去除重金属污染物的目的。这种方法可以在根本上去除土壤中的重金属污染物,而且见效迅速,但这种方法工作量大、费用高。因此,这种方法常被用在重金属重污染地区的抢救性修复工作中。
(2)污染较轻的地区,适合使用深耕翻土这种方法。这一方法可以降低土壤表层的重金属含量。
3.2化学防治
化学防治的方法很多,如:
3.2.1添加重金属改良剂
在土壤中添加一些处理重金属污染时的常用到的改良剂改良剂,诸如磷酸盐、石灰以及硅酸盐等。它们可以和土壤中的重金属污染物发生化学反应,进而生成难溶化合物,从而减少土壤和植被对重金属污染物的吸收。
3.2.2施加重金属螯合剂
土壤中的重金属大都吸附于土壤固体表层,因而土壤溶液中的重金属含量相对较少,所以,我们可以在土壤中施加重金属螯合剂。这样做可以提高土壤中重金属的有效态,更易于流动、吸收。
3.2.3施用重金属拮抗剂
在土壤中,重金属元素之间有拮抗作用。我们可以利用一些对人体没危害甚至是有益的金属元素的拮抗作用,减少土壤中重金属的有效态。所以,在轻度污染的土壤中、施加少量的有拮抗性的金属元素,将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
可以通过植物的吸收作用来减少土壤中的重金属污染物含量。这类植物很多,如羊蕨属植物、笕科植物等,这些植物对土壤中的重金属的吸收率可达到100%。
3.3.2微生物降解
使用清洗剂将土壤表层附着的重金属解吸到土壤溶液中,然后随着清洗液一起流入预定的水体中,并和微生物发生作用,从而实现消除土壤中重金属的目的。
3.3.3生物防治很多优点,如效果好、没有二次污染、费用低、易管理、易操作等,因此受到人们的普遍重视
3.4农业生态防治
农业生态防治,可以采取以下措施:
3.4.1控制土壤的氧化―还原条件
在浸水的土壤中,重金属常常以难溶态的硫化物的形式存在。所以,控制土壤中的水分和氧化―还原电位,在作物壮籽期间,保证土壤处于一个相对稳定的水淹期,就可以减少植物吸入的重金属含量,进而减少果实和籽中的重金属含量。
3.4.2改变作物品种
改变作物品种,也可以在一定程度上降低土壤中的重金属含量。如:在受污染较严重的地区,种植花卉和经济林目等;而在受污染较轻的地区,种植耐重金属性较强强的作物,如改旱地为水田,或者旱地、水田进行轮作,以调整PH、EH,从而降低土壤中重金属的有效性。
目前,以上列举的治理土壤重金属污染问题的技术还不能被广泛地应用,其原因有成本过高、实地应用的经验不足、处理效果不稳定等。随着科学技术的发展,开发、研究工作的深入与完善,这些治理方法一定可以日趋完善,并被广泛运用。
【参考文献】
[1]顾继光,周启星,王新.土壤重金属污染的治理途径及其研究进展.应用基础与工程科学学报,2003.06(第11卷)(2):143-151.
[2]邵学新,吴明,蒋科毅.土壤重金属污染来源及其解析研究进展.广东微量元素科学,2007.04(第14卷)(4):1-6.
[3]周以富,董亚英.几种重金属土壤污染及其防治的研究进展.环境科学动态,2003(1).2003.1:15-17.
[4]宋静,朱荫湄.土壤重金属污染修复技术.农业环境保护,1998,17(6):271-273.
引言
由于人类活动致使土壤中的微量金属元素超过土壤环境质量的标准值或土壤背景值的上限值[1],导致生态环境质量下降和土壤环境恶化,从而对人体健康、其他生物、水体噪声危害的现象[2],称之为土壤重金属污染。2013年年底中国国土资源部副部长王世元在土地调查新闻会上指出,中国内地中重度污染耕地大约为5000万亩;宋伟等对全国138个典型区域土壤污染案例的分析表明,我国耕地土壤重金属污染的比重占耕地总量的1/6左右[3-5],造成国家经济效益的损失达200亿左右,可见我国土壤重金属污染形势并不乐观。文章结合我国土壤污染的现状,系统的提出防治措施,为今后土壤修复、治理等工作提供参考性建议。
1 我国土壤重金属污染现状
1.1 土壤重金属污染成因
土壤中的重金属元素主要指的是汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)这十种元素。影响土壤中重金属元素含量发生变化的原因有两个:一方面是在自然环境的作用,成土母质风化过程中自然积累的含量(本底值),之后在风、水等外力作用,经过物理和化学过程而改变其含量;另一方面,也是影响最大的方面,就是人类活动,随着工业化、城市化的发展,化学工业制造、金属矿山开采、生活废水排放、农药化肥不科学施用及污水灌溉等是重金属污染的主要来源途径。
1.2 土壤重金属污染的特点
隐蔽性:土壤污染需要人为对土样进行采集,检测并分析才能够得出是否存在隐患;不可逆性:重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,受污染的土壤可能需要花费上百年的时间才能够慢慢消除;长期性:将重金属存于土壤中,往往是呈垂直递减分布;难治理性:土壤污染需要通过物理、化学、生物等各种修复方法进行综合治理,才能达到比较好的治理效果。
1.3 土壤重金属污染的危害
土壤中的重金属虽然能够被作物自身吸收,但这并不会影响到作物的生长和发育,但经过食物链的富集作用,进入人体对人体健康存在极大的威胁;我国本来土地利用资源紧张,加之现在又受污染,使原有的形势更加紧迫,更威胁了子孙后代的生存;由于土壤污染具有长期性和不可逆转性,严重危及农业可持续发展和国民经济水平的持续增长。
2 土壤重金属污染的防治措施
要想对土壤重金属污染得到有效的修复,应从两个方面入手,一是预防,采取各种政策措施、制定法律法规切断污染源;二是治理,面对已经存在重金属污染的土壤,采用科学友好环境的方法综合治理。
2.1 土壤重金属污染的预防措施
2.1.1 加大环境监管和治理力度。首先政府部门应该组织相关科研单位和技术人员筛选出有助于治理环境的修复技术,选择具有代表性的污染地进行修复技术的应用,为治理更大范围的重金属污染区积累经验;其次监督部门应加大环境监管力度,从污染源入手,杜绝重金属对土壤产生污染,严格控制城市生产生活废水直接进入农田,杜绝污水灌溉农田;再者加强农业环境的监测,尤其是土壤污水灌溉区的动态监测,充分了解土壤中金属成分、含量的变化,做好预防工作。
2.1.2 倡导科学的农业生产种植。农业生产过程中的主体就是农民,他们对一方土地进行管理与规划。政府部门应该积极引导农业管理者科学的管理农药、化肥及除草剂等农用化学品。提倡有机化肥与无机化肥的并施,同时采取积极的预防措施,不仅能够有效减小土壤污染,还能够促使作物茁壮成长。大力发展低毒、高效、环境友好型的农药,严格控制农药的使用量、使用次数及使用时间,杜绝高残留高重金属农药的使用,因此发挥农药的积极作用。倡导地膜使用后,要积极及时的回收,防止其残留对土壤造成进一步的污染。
2.2 土壤重金属污染的治理措施
2.2.1 土壤物理修复技术。土壤物理修复技术主要是根据土壤自身理化性质及重金属性质,通过物理方法治理土壤中的重金属污染。最常见的方法,第一种就是客土、换土、深耕翻土,但是需要耗费较大的人力、物力及财力,并没有从根本实现重金属污染的治理;第二种是电动修复法,其利用电池原理,在电场作用下重金属离子开始迁移,使重金属离子富集到电极处在土壤表层就得以去除;第三种是固定/稳定化修复,常用来清除无机污染物质,使用成本低、设备易移动、稳定性强,但是因为许多技术的联合应用可能会致使土壤污染面积增大。
2.2.2 土壤化学修复技术。化学修复是将修复剂加入到污染物,其发生一定化学反应,实现土壤的毒性被去除或降低的效果。化学修复法有很多如土壤淋法、原位化学氧化修复技术、溶剂浸提法等。土壤淋洗能够用于大面积的轻质土和砂质土重金属污染治理,但是对于渗透系数较低的效果不好,也会造成植物必需营养元素的缺失;原位化学氧化修复技术是利用化学氧化剂(双氧水、高锰酸钾等)与污染物发生氧化反应,迫使污染物浓度降低,但是其不利影响就是可能产生气体,有毒副产物。
2.2.3 土壤生物修复技术。土壤生物修复技术是利用生物的生命代谢活动减少土壤环境有毒有害物的浓度,治理过程中花费成本较低、管理技术简单。生物修复技术包括微生物修复、植物修复及动物修复。近年来主要放在动物修复的研究上,对土壤动物蚯蚓进行了相关研究[6],蚯蚓对重金属有一定忍耐和富集能力,通过不断吞食有机质土壤,经过其自身酶系统的作用,产生利于土壤环境的有机无机复合肥,促进了土壤重金属形态的转化,加速了土壤养分的循环。
2.2.4 农业修复技术。农业修复技术指的是改变耕作制度或利用农艺措施调节重金属对土壤的危害。改变耕作运行模式需要根据当地的具体情况,选择能够抵抗土壤污染的作物或植被。利用合理的农业措施进行修复,主要是通过合理的深耕措施及增施有机肥调节土壤的理化性质,从而调控污染物所处的污染环境。
3 结束语
土壤重金属污染的防治是环境监测的重要任务,是保障我国广大人民群众身体健康的根本,是促进国家经济快速发展的主要推力。采取科学有效的土壤污染防治措施,能够有效改善土壤结构,提高土壤肥力,降低土壤环境的污染。在未来的环境监测和农业生产中,政府和人民更应该携起手,爱护我们共有的生存土地,让重金属污染事件不再发生,远离人民群众,实现环境友好型的生存环境。
参考文献
[1]高锦卿.土壤重金属污染及防治措施[J].现代农业科技,2013,1:220+225.
[2]郭笑笑,刘丛强,朱兆洲,等.土壤重金属污染评价方法[J].生态学杂志,2011,5:889-896.
[3]宋伟,陈百明,刘琳.中国耕地土壤重金属污染概况[J].水土保持研究,2013,2:293-298.
[4]樊霆,叶文玲,陈海燕,等.农田土壤重金属污染状况及修复技术研究[J].生态环境学报,2013,10:1727-1736.
中图分类号:X830 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)26-0340-01
引言
在经济和社会发展的过程中产生了许多有毒有害物质,这些物质来源于生活垃圾、工业废物、矿山废渣等生活和生产的多个环节,这些物质往往含有多种重金属。随着沉淀和富集,无法被净化的重金属慢慢渗透并富集到土壤中。土壤是环境中的重要组成部分,承受着环境中约90%的污染物。同大气和水体环境中的污染物相比,土壤中的污染物更不易迁移,更易集中富集。由于重金属大多对人体有毒害作用,这种毒害作用随着含量的增多而增大;当重金属的浓度在一定范围下时,其毒害作用因在短时间内无法发现而容易被忽略;当重金属对人体的毒害作用显著发生时,多数是属于无法治愈且不可逆转的。
土壤中的重金属一般是通过食物链进而在人体内富集,当某种重金属的量超过安全阈值时就会严重危害人体健康。研究表明,人体内的有70%镉来源于大米和蔬菜,而大米和蔬菜中积累的镉大部分来源于土壤,少量来源于灌溉水和空气。镉会影响酶的活性,影响人正常的新陈代谢,可引发贫血、高血压、骨痛病等疾病,其危害长达数十年。
一、土壤中重金属的来源及我国的污染现状
工业“三废”排放、采矿和冶炼、家庭燃煤、生活垃圾渗出、汽车尾气排放等是我国重金属污染的主要来源。工业废水、矿坑涌水、垃圾渗滤液等液体成分复杂,是土壤重金属污染物的主要来源。
目前我国受污染的耕地约1.5亿亩,固废堆存地约300万亩,合计超过1.8亿亩。这些受污染的土地大多数集中在经济较发达的地区。全国每年受重金属污染的粮食多达1200万吨、因重金属污染而导致粮食减产高达1000多万吨,合计经济损失至少200亿元。农业部环保监测系统曾对全国24省、市320个严重污染区土壤调查发现,大田类农产品超标面积占污染区农田面积的20%,其中重金属超标占污染土壤和农作物的80%。农业部调查发现:我国污灌区面积约140×104公顷,遭受重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8%,其中轻度污染占46.7%,中度污染占9.7%,严重污染占8.4%,其中以汞和镉的污染面积最大。全国目前约有1.3×104公顷耕地受到镉的污染,涉及11个省市的25个地区;约有3.2×104公顷的耕地受到汞的污染,涉及15个省市的21个地区。国内蔬菜重金属污染调查结果显示:中国菜地土壤重金属污染形势更为严峻。珠三角地区近40%菜地重金属污染超标,其中10%属“严重”超标。重庆蔬菜重金属污染程度为镉>铅>汞,经调查其近郊蔬菜基地土壤重金属汞和镉均出现超标,超标率分别为6.7%和36.7%。广州市蔬菜地铅污染最为普遍,砷污染次之。保定市污灌区土壤中铅、镉、铜和锌的检出超标率分别为50.0%、87.5%、27.5%和100%,蔬菜中镉的检出超标率为89.3%。
二、防治土壤重金属污染的措施
1)施加改良剂
施加改良剂的主要目的是加速有机物的分解与使重金属固定在土壤中,如添加有机质可加速土壤中农药的降解,减少农药的残留量。
施用重金属吸收抑制剂(改良剂),即向土壤施加改良抑制物(如石灰、磷酸盐、硅酸钙等),使它与重金属污染物作用生成难溶化合物,降低重金属在土壤及土壤植物体内的迁移能力。这种方法起到临时性的抑制作用,时间过长会引起污染物的积累,并在条件变化时重金属又转成可溶性,因而只在污染较轻地区尚能使用。
2)控制土壤氧化-还原状况
控制土壤氧化-还原条件,也是减轻重金属污染危害的重要措施。据研究,在水稻抽穗到成熟期,无机成分大量向穗部转移,淹水可明显地抑制水稻对镉的吸收,落干则促进水稻对镉的吸收。
重金属元素均能与土壤中的硫化氢反应生成硫化物沉淀。因此,加强水浆管理,可有效地减少重金属的危害。但砷相反,随着土壤氧化-还原电位的降低而毒性增加。
3)改变耕作制度
通过土壤耕作改变土壤环境条件,可消除某些污染物的危害。旱田改水田,DDT与六六六在旱田中的降解速度慢,积累明显;在水田中DDT的降解速度加快,利用这一性质实行水旱轮作,是减轻或消除农业污染的有效措施。
4)客土深翻
污染土壤的排除,特别是重金属的土壤污染,在土壤中产生积累,阻碍作物的生长发育。防治的根本办法是彻底挖去污染土层,换上新土的排土与客土法,以根除污染物。但如果是地区性的污染,实际采用客土法是不现实的。
耕翻土层,即采用深耕,将上下土层翻动混合,使表层土壤污染物含量减低。这种方法动土量较少,但在严重污染的地区不宜采用。
5)采用农业生态工程措施
在污染土壤上繁殖非食用的种子、种经济作物或种属,从而减少污染物进入食物链的途径。或利用某些特定的动植物与微生物较快地吸走或降解土壤中的污染物质,而达到净化土壤的目的。
6)工程治理
利用物理(机械)、物理化学原理治理污染土壤,主要有隔离法,清洗法,热处理,电化法等,是一种最为彻底、稳定、治本的措施。但投资大,适于小面积的重度污染区。
近年来,把其它工业领域,特别是污水、大气污染治理技术引入土壤治理过程中,为土壤污染治理研究开辟了新途径,如磁分离技术、阴阳离子膜代换法、生物反应器等。虽然大多数处于试验探索阶段,但积极吸收、转化新技术、新材料,在保证治理效果的基础上降低治理成本,提高工程实用性,有着重要的实际意义。
结语
土壤中的重金属除了会通过植物吸收进而对生物产生毒害作用外,还会经由雨水淋滤及地表径流作用转移进入地表水系统,通过地表水和地下水的交互作用污染地下水体,进而对饮用水的安全构成威胁;土壤中的重金属还可能会缓慢的、微量的释放到空气中,对大气环境造成污染。土壤重金属污染是一个比较严峻的问题。开展土壤重金属的整治工作对社会、对人类意义重大。
参考文献
[1] 陈怀满.土壤-植物系统中的重金属污染[M].北京:科学出版社,1996:27-28.
[2] 戴军,刘腾辉.广州菜地生态环境的污染特征[J].土壤通报,1995,26(3):102-104.
[中图分类号] S158.4 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 (2013)09-0037-02
土壤是由一层层厚度各异的矿物质成分所组成的。土壤和母质层的区别表现在形态、物理特性、化学特性以及矿物学特性等方面。由于地壳、大气和生物圈的相互作用,土层由矿物和有机物混合组成。疏松的土壤微粒组合起来,形成充满间隙的土壤形式。相对密度在4.5g/cm3以上的金属称作重金属。土壤中的重金属累积后对人体的危害相当大,能引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、癌症(如肝癌、胃癌、肠癌和畸形儿)等。
一、土壤重金属污染的定义
土壤重金属污染是指由于人类活动,土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值,过量沉积而引发的问题统称为土壤重金属污染。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调,此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动,影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小,不易随水淋滤,不为微生物降解,通过食物链进入人体后,潜在危害极大。一些矿山在开采中尚未建立石排场和尾矿库,废石和尾矿随意堆放,致使尾矿中富含难溶解的重金属进入土壤,加之矿石加工后余下的金属废渣随雨水进入地下水系统,造成严重的土壤重金属污染[1]。
二、重金属污染物的来源
污染土壤的重金属主要包括汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的元素,以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自于固体废物,如乱扔旧电池、电子线路板;工业选矿垃圾等的堆集;含重金属的废水未达标排放,被污染地下或地表水径流、渗透;重金属粉尘的沉降等。如汞主要来自含汞废水,镉、铅主要来自冶炼排放和汽车废气沉降,砷则来源于杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。
三、土壤重金属污染的特点
1.隐蔽性和滞后性
大气污染、水体污染和废弃物污染等一般通过感官就能发现,而农田土重金属污染往往要通过对土壤样品的分析化验、对农作物残留检测,甚至通过研究人畜健康状况后才能确定。因此农田土重金属污染从产生到问题出现通常会经过较长的时间,并具有一定的隐蔽性。
2.不可逆性和难治理性
如果大气和水体受到了污染,切断污染源后通过稀释作用和自净化作用也可能会使污染问题逆转。但是累积在农田土中的难降解重金属则很难靠稀释作用和自净化作用来加以消除。某些被重金属污染的土壤可能需要 100~200年的时间才能恢复原状。因此土壤重金属污染一旦发生后通常很难治理,而且其治理成本比较高、治理周期也比较长。
3.表聚性
农田土中的重金属污染物大部分残留于土壤耕层中,很少向土壤下层移动。这是由于土壤中存在有机胶体、无机胶体和有机-无机复合胶体,它们对重金属有较强的吸附能力和螯合能力,这就限制了重金属在土壤中的迁移。因此农田土中的重金属污染物很少向土壤下层移动,大部分残留在土壤耕层,这就导致农作物污染,进而危害人类的健康。
四、我国土壤重金属污染现状
我国的土壤重金属污染物主要来源于污水灌溉、工业废渣和城市垃圾等。污水中占有较大比例的工业废水的成分比较复杂,不同程度地含有微生物难以降解的多种重金属,是土壤重金属污染物的主要来源。
目前我国因农药和重金属污染的土壤面积已经达到上千万公顷,污染的耕地约有一千万公顷,占耕地总面积的10%以上。全国每年受重金属污染的粮食高达l200万吨,因重金属污染而导致的粮食减产高达1000多万吨,经济损失至少有200亿元。华南有的地区接近50%的农田遭受镉、砷、汞等重金属污染;广州近郊因为污水灌溉而污染的农田有2700公顷,因使用污泥造成1000多公顷的土壤被污染;上海的农田耕层土壤汞、镉含量增加了50%;天津市近郊因污水灌溉而导致超过两万公顷农田受重金属污染。国内蔬菜重金属污染的调查结果显示,我国菜地土壤重金属污染形势严峻,珠三角地区接近40%菜地重金属含量超标,其中10%属“严重”超标;重庆市的蔬菜重金属污染程度为镉>铅>汞,近郊蔬菜基地的土壤重金属汞和镉出现超标情况,超标率分别为6.7%和36.7%;广州市的蔬菜地铅污染最为普遍,砷污染次之[2]。
五、土壤重金属污染的危害
重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的方式净化,使有害性降低或解除。而重金属具有富集性,很难在环境中降解。即使有益的金属元素浓度超过某一数值也会有剧烈的毒性,使动植物中毒,甚至死亡。金属有机化合物(如有机汞、有机铅、有机砷、有机锡等)比相应的金属无机化合物毒性要强得多;可溶态的金属又比颗粒态金属的毒性要大;六价铬比三价铬毒性要大等。
重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用,使它们失去活性,也可能在人体的某些器官中富集,如果超过人体所能耐受的限度,会造成人体急性中毒、慢性中毒等,对人体会造成很大的危害。有关专家指出,重金属对土壤的污染具有不可逆转性,已受污染土壤没有治理价值,只能调整种植品种来加以回避。
六、重金属污染土壤的修复
土壤被污染后,为了避免其对植物的生长和通过食物链对人类造成危害,需要将其从土壤中清除掉。重金属污染土壤的修复技术主要有两种,一是改变重金属元素在土壤中的存在形式,使其由活化态转变为稳定态;二是从土壤中去除重金属元素,使土壤中重金属元素的浓度接近或达到背景含量的水平[3,4]。当前采用的治理方法主要有以下三种:
1.工程治理
即用物理(机械)原理治理重金属污染的土壤,主要有热处理技术、淋滤法、洗土法以及深翻法;
2.生物修复
即针对土壤中的重金属具有生物迁移这一特点而提出的一项净化措施,即利用某种特殊的植物、动物或者微生物能吸收土壤中的重金属污染物从而达到净化的目的;
3.改良剂
即投入各种土壤的改良剂,主要用于调节酸碱度和化学组分,使重金属能够以生物有效性低,毒害程度弱的形式存在。
国内对于土壤污染的治理已有过不少探索,从治理的手段上可以分为物理、化学和生物措施。物理和化学措施主要采用直接换土法、电化法、稳定固化法等方式。但物理和化学措施只适用于有限时空的土壤治理,大规模采用该方式成本太高,也不便于实施。而生物措施则主要利用动物、植物、微生物的生物作用,所用设施相对简单,成本低廉,更适合大规模应用。传统的植物修复技术是利用重金属超富集植物(多为草本植物)的种植吸收土壤内的重金属元素,但在实际应用中存在较大限制,且需要每年进行种植和收割,增加了土壤修复的成本。所以,寻找和培育重金属高富集能力的木本植物成为一个亟待解决的问题。
七、结束语
土壤重金属污染具有污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性、难被生物降解等主要特点,并可能通过食物链不断地在生物体内富集,甚至可转化为毒害性更大的甲基化合物,对食物链中某些生物产生毒害,或最终在人体内积累而危害健康。为了预防土壤重金属污染,我们应当树立环保意识,充分认识其危害性,从小事做起,在根本上去除污染来源,杜绝废水、废气的任意排放,及时处理城乡垃圾,不滥用化肥农药。如何恢复重金属污染地区的本来面目也是一个长期性的课题,需要我们不断努力作进一步的探讨。
参考文献
[1]孙铁珩, 李培军, 周启星等. 土壤污染形成机理与修复技术, 北京, 科学出版社, 2005.
[2]周建利, 陈同斌. 我国城郊菜地土壤和蔬菜重金属污染研究现状与展望, 湖北农学院学报, 2002,22(5):476-480.
中图分类号 X56 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)13-0227-01
东莞市位于广东省中南部,属珠江、东江冲积平原,土地肥沃,有丰富的土地、森林资源,濒临南海,地处北回归线以南,属于南亚热带海洋性气候,年平均气温22.3 ℃,降水量1 780.4 mm,日照量1 780.4 h,具有良好的农业生产气候条件。蔬菜在东莞农业生产中占据了极其重要的地位,一直以来是我国供港蔬菜的生产和出口基地,2014年东莞蔬菜的播种面积保持在2万hm2左右,随着经济的发展,大量工厂产生的废气废水致使蔬菜中重金属检出率很高[1]。蔬菜重金属污染问题不仅影响了东莞市蔬菜出口和菜农收入,还影响消费者的健康。本文在综述东莞蔬菜重金属污染状况的基础上,提出生产过程中的多种防治措施。
1 蔬菜重金属污染现状
近年来,东莞城市化和工业化快速发展,大量工厂的出现,给农业土壤带来了严重的污染过,特别是土壤重金属污染。经过调查,珠江三角洲典型地区中山市与东莞市铅、镉的污染比较严重,平均有13.2%的蔬菜样品中铅与镉的含量超过国家卫生标准的允许量[2]。土壤中镉污染为5种重金属中最严重,平均污染指数超过警戒线4倍,为严重污染等级[1]。东莞市菜地土壤整体受到了轻度的重金属污染,以西北部污染较为严重,东北部污染最轻[3]。东莞市土壤中主要受到Cd和Hg污染,许多蔬菜对重金属都有积累能力,例如芥兰对汞和铬积累的能力较强,空心菜、白菜和油菜对铅、镉的积累能力强。
2 蔬菜重金属污染来源
2.1 大气污染
东莞市有一些大型的蔬菜基地位于交通繁忙地带或毗邻高速公路。大气污染主要来源于工业生产、汽车尾气排放。大量的有害气体和粉尘中含有重金属。气体中的重金属经过自然沉降和水沉降进入土壤。污染物以二氧化硫、烟尘和粉尘为主,其次还有氮氧化物、一氧化碳、硫化氢、氟、铅等。
2.2 水污染
东莞市的蔬菜用地环境受到周边企业工业“三废”、城镇生活垃圾和农业垃圾等涌入河道,使得河道里的水资源受到污染,污水中的重金属随着灌溉进入农田。
2.3 土壤污染
土壤污染表现在肥料元素积累过多、多种重金属污染严重、农药和有机物污染物残留量高等方面。过度施肥造成土壤酸化,导致土壤盐渍化,土壤中的污染物主要包括Hg、Cd、As、Zn、Pb等重金属。
3 防治措施
随着社会的不断发展,环境污染问题日益突出。蔬菜重金属污染具有潜伏性、地域性、长期性、难治理性等特点,其防治应坚持“预防为主,防治结合、综合治理”的基本方针。针对东莞蔬菜重金属污染提出几点防治措施。
3.1 合理规划蔬菜生产基地
随着社会工业经济的不断发展,城镇化水平不断提高,工业产区与农业生产区不断向郊区转移。蔬菜生产基地应该远离工业产区和城市生活污染区,选择环境较好的地区作为蔬菜生产基地。除此之外,对基地的环境要进行实时动态监测与评价。
3.2 隔绝污染源,控制重金属流入食物链
治理重金属污染问题,首先最重要的是从源头上做起,控制和消除污染源。在农业生产方面,减少化肥和农药的使用量,减少其在土壤中的残留。此外,对于用来灌溉的水源,要制定相应的标准,禁止使用污水进行灌溉。土壤中的重金属主要通过植物的吸收积累,进而通过食物链对人体造成危害。因此,控制植物对重金属的吸收,可减少其在植物可食部分的积累量。
3.3 根据不同蔬菜累积重金属的能力,合理布局
对于不同区域主要污染重金属,筛选出选择可食部分低累积重金属的蔬菜作物或对污染重金属有强抗性的蔬菜品种栽培,并合理安排茬口进行轮作。
3.4 改良土壤结构,提高土壤重金属污染的抵抗能力
从源头上改善土壤的组成与结构,从而减少土壤中的重金属,降低作物对重金属的吸收累积量。改变土壤中重金属的存在形态,如增加有机肥的使用量,可增加土壤胶体对重金属的吸附能力,使得重金属元素不易被作物吸收,也可促使土壤中某些重金属的形态发生变化,从而有效降低其毒性[4]。
4 参考文献
[1] 张冲.东莞蔬菜产区重金属污染调查评价及土壤环境因子相关性分析[D].武汉:华中农业大学,2008.
中图分类号:X703 文献标识码:A
工业化进程的不断加快,推动了社会经济的飞速发展,但是同时也造成了严重的环境污染,在很大程度上威胁着人们的身体健康。在我国,水源水体的重金属污染问题由来已久,而且呈现出日益突出的趋势,如2010年福建紫金矿业汀江铜污染事件、2013年广西贺江铊镉污染事件,对于社会的稳定造成了很大的影响。因此,如何对日益严重的水源水体重金属污染问题进行有效防控和治理,是需要重点关注的问题。
一、重金属污染概述
重金属污染,是指由重金属或者重金属化合物所造成的环境污染,多是由采矿、污水灌溉、废气排放以及使用重金属超标制品等因素所造成的。环境中重金属含量的增加,不仅会对环境造成很大的影响,如果超出正常范围,也会直接危害人体健康。因此,做好重金属污染的防控和治理工作,是非常重要的。重金属污染的危害程度,主要取决于重金属在环境、食品以及生物体存在的化学形态和浓度。与其他有机化合物的污染相比,重金属污染更加特殊,其自身具有很强的富集性,而且在环境中很难有效降解,在大气、水体、土壤以及生物体中,重金属都有着广泛的分布。作为重金属的储存库和最终归宿,底泥在受到环境变化影响时,其中的重金属形态会发生转化,释放到环境中造成相应的污染。重金属不能被生物降解,同时具备生物累积性,可以直接威胁人们的身体健康,不仅如此,重金属对于土壤的污染存在着不可逆转性,已经受到污染的土壤没有治理价值,只能通过调整种植品种的方式进行回避。因此,重金属污染的防控技术受到了人们的广泛关注和重视。
二、饮用水源中重金属污染的防控技术
重金属污染主要体现在水源水体上,另有少部分存在于固体废弃物和空气中,因此,做好饮用水源中重金属污染的防控和治理,是重金属污染治理的关键和重点。一方面,在经济发展的带动下,社会对于能源资源的需求不断增加,水资源紧缺问题日益凸显,做好水污染的治理可以在很大程度上满足社会对于水资源的需求;另一方面,饮水安全关系着人体健康和国计民生。对此,我国在饮用水卫生标准中,对于涉及饮水安全的重金属指标,都进行了严格的规定,例如,在国家标准委和卫生部联合颁布的《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006)中,对于典型重金属的限值为:As:0.01mg/L;Hg:0.001 mg/L;Cr:0.05 mg/L;Cd:0.005 mg/L;Pb:0.01 mg/L。该标准与国际先进水平相接轨,对于饮用水的监测分析以及净水工艺也提出了更高的要求。通常情况下,采用混凝-沉淀-过滤工艺进行污水处理的净水厂,很难对重金属元素进行有效去除,也就无法有效保证出水水质。对此,要想对饮用水源中的重金属污染进行有效防控,应该在现有净水工艺的基础上,对科学有效的重金属去除技术进行深入研究,确保其可行性、经济性和便利性,确保城市饮用水重金属污染问题的有效解决。
在饮用水源中,重金属的表现形态是多种多样的,其环境行为也因此变得非常复杂,相关技术人员应该对其进行全面分析,根据重金属元素的化学形态和理化性质,选择恰当的处理方法,确保重金属的有效去除。从目前来看,去除饮用水源中重金属元素的方法,主要包括以下几种。
1 物理法
物理法是去除水源水体重金属元素的常用方法之一,是在不改变重金属化学形态的条件下,通过浓缩、吸附、分离等措施,对其进行处理,这里对几种典型的物理去除法进行分析。
(1)膜分离法:利用特殊的半透膜,在外界推力作用下,使得溶液中的重金属或者水渗透出来,从而达到分离溶质的目的。而根据膜种类以及推动力的差异,又可以分为电渗析、反渗透、液膜分离等方法。与现有的常规水处理方法相比,膜分离法具有占地面积小、处理效率高、适用范围广以及无二次污染等优点,可以作为常规水处理工艺之后的深度处理措施。不过需要注意的是,受当前设备技术水平的限制,膜分离技术虽然具备良好的发展潜力,但是只适用于中等规模以下的净水厂。
(2)吸附法:利用一些具有较大比表面积和表面能的材料,如活性炭、沸石、硅藻土等,对水体中存在的重金属污染物进行吸附和去除。这种方法的优点,是吸附反应迅速,不需要添加其他药剂,具有良好的适应性,不过存在着成本高、寿命短等缺陷。吸附法可以作为常规工艺的预处理或者深度处理工艺。
2 化学法
化学法是通过相应的化学反应,对重金属离子进行去除,其主要方法包括:
(1)电解法:电解法主要是利用电解的基本原理,在阳极和阴极对水体中的重金属离子进行氧化还原,实现重金属离子的分离。电解法具有工艺成熟、占地面积小等优点,但是处理水量小,耗电量大,而且产生的电解液可能会对环境造成二次污染。不仅如此,处理过程中,水体中的重金属离子浓度不能降得很低,因此电解法不适于处理含有较低浓度重金属离子的水源水体。
(2)氧化还原法:这种方法一般用于去除饮用水源中的Cr6+、Cd2+以及Hg2-等重金属离子,以Cr6+离子为例,可以利用相应的还原性物质,将其转化为生物毒性相对较低的Cr3+离子,之后联合化学沉淀法进行去除。这种方法的优点在于,原料来源非常广泛,处理效果好,但是污泥量较大,而且出水呈碱性,需要相关技术人员的深入研究,提升其应用效果。
结语
总而言之,对于饮用水源中重金属污染的防控问题由来已久,任重而道远,需要高度重视,采取合理有效的措施,确保饮用水源重金属污染的有效治理,保证城市居民的饮水安全。
1 概述
重金属污染造成的环境污染以及危害人民生活的问题,使社会愈来愈重视重金属污染的监管工作。且在环境监管方面,我国对重金属污染防治的研究比较少,从而导致了政府在整个监管过程中,出现了各种各样的难题,包括企业中重金属污染规划结构较分散,因此妨碍了企业对污染物的集中处理;缺乏长期有效的监管体制;不完善的重金属污染控制审批权限机制,导致了建设项目中估算不平衡;数据信息量庞大,其管理机制和技术手段不完善等。因此,重金属污染的环境监管是每个企业迫在眉睫要解决的问题。
2 我国重金属污染环境监管的现状
目前,我国采用的主要是直接监管的方式对重金属污染进行监管,即为遏制工业企业的重金属污染物的排放,采取收费政策;其次,在监管工作中的自我监管和刺激性监管将会起到辅助效果,尤其是刺激性监管方法,不健全的排污收费市场机制就会造成市场在重金属污染处理中的影响不足。
3 重金属污染监管工作的问题
3.1 企业分布格局较为分散
就我国当下情况而言,与重金属污染相关的企业在分布格局方面普遍较为分散,这样,一方面为集中管理重金属污染造成了困难,线性地扩大了重金属污染对土地、水体等自然环境的影响范围,从而直接增加了企业对于重金属的污染防治的成本;另一方面,使得环境风险在时间和空间上大幅增加。企业想做到防治重金属污染工作的高效,就要保证环境监管的实用效果和能力,必须做好企业布局的合理规划。
3.2 项目环境管理失衡
与重金属污染相关的建设项目,其环境审批权限在我国体制下并没有得到充分的重视。且在该种类型的环境评价方面,而在不同项目中,关于重金属的污染防治、监测、控制以及风险防范等内容的分析都出现了不平衡的现象,从而导致了环境影响报告书的质量高低不等。且在现有的环境影响报告中,污染防治的可行性、监测和计划以及设备规范管理等相关措施内容还没有得到企业的重视。并且,对于缺少针对和可操作性的重金属污染的不同规模建设项目,给环境审批部门提供的决策是无用的。
3.3 竣工环保验收难度大
在建设项目实施过程中,会有很多方面都牵涉到重金属污染问题,类似于一些危险废物的处理、废水和污泥、工业废气等。但是对于涉及重金属等污染物的竣工验收方案,其相关体制并未明显地与别的污染物区别开。而对于不能验收大气环境防护距离、卫生防护距离以及检测计划等重要内容,不能及时排查生产过程中所积累的环境风险和污染问题,因此目前只是对其防治设施的状态进行验收,而不能完全把握环境问题。
3.4 日常监管工作困难多
重金属污染防治的主要内容是长效监管设计工作,特别是监管其项目中的废物、废气和废水等,从而做到有效的防治管理工作,同时也保证了企业自身监测工作的效率。然而,在当前的企业中,有将近90%的企业没有重金属监测的能力,而且监测频率低、监测点位分布少,在大部分企业中,污染处理设施的运营管理记录都不是很规范,所以相关的源强和设施处理效果的数据质量在污染源的普查和动态更新工作中遭到了非常严重的影响,大部分地区的人都处于一种环境污染风险失控的状态。
4 环境监管在防治重金属污染中的具体措施
4.1 合理规划企业布局
企业要想达到重金属污染的有效防治目的,就要合理的进行企业布局。在整体规划过程中,要及时的将环境影响评价工作加入其中。结合风向、区位、交通和地理环境等条件,根据等级来规划企业不适宜、基本适宜和适宜区域的布局,而对于重金属污染管理要采用集中式的方法,降低污染对自然环境和人文环节的风险程度,进而减小污染对土壤和大气等环境的影响,和重金属污染防治管理工作所花费的成本。
在社会经济发展的背景下,环境影响评价要根据不同地区的差异性,来进行针对性的布局指导工作,从而降低重金属扩散和迁移的风险。并且对于调整城市规划有极大的影响力,实现资源的最优配置,能够为城市整体规划工作提供了依据。
4.2 整合污染环节监管的工具
在环境污染的市场竞争中,对于监管工具需要进行灵活的使用和整理,譬如由具有重金属污染治理专业资质的企业来实现治理服务的提供,完成治理重金属污染的专业市场的培育。在这种市场模式下,一方面,对企业为降低治污费用成本而进行绿色生产起到了促进作用;另一方面,为重金属污染的治理赢得了大量的社会资金。同时,可以通过政府补助政策等方式,将通过污染治理得到的税收和收益补偿给治污企业,而在整个实施过程中,政府一定要严格发挥其监管作用。
4.3 实行产品税和补偿制度
为了控制产品中的重金属污染物,企业可以运用押金-补偿制度。其制度是指消费者在购买产品时,需要交一定的押金,而押金能够在使用回收完成后取回。电子产品中含有锌、镍等重金属,押金-补偿制度的确立,能保证降低电子产品的污染物进入水体、土壤的风险,从而完成末端回收工作,同时将补偿制度和产品税制度相互结合,对重金属物质的产生和污染起到了有效的控制作用。
4.4 引入环境风险评价和生命周期评价
在重金属污染监管工作中,可以将环境风险评价手段与生命周期评价方法相结合,从而及时地监测到重金属在产品中的含量,按照标准,对重金属的浓度进行严格控制,从而完成绿色生产的目的;同时,在最终阶段中还能回收再利用,从而大大的降低了其参与到地球化学循环过程中,进而减小了重金属物质对人体伤害的风险,这样就使重金属污染的产生在源头上得到了控制。此外,企业可以建立重金属污染预警系统,以及应急方案。
4.5 实现跨部门、区域合作
在重金属污染的防治过程中,因相关部门较多,因此就容易造成沟通困难的现象,从而增加了费用。所以,政府可以在每个部门中派出代表,组成一个专业机构,用于协调治理工作,并对治理情况做出及时的汇报。与此同时,还可以在绩效考核和管理目标中纳入环境健康风险的预防和治理,加强各部门的沟通与交流,优化环境执法绩效。
4.6 信息公开化
在重金属污染物防治和治理工作中,媒体所占的份额愈来愈大。信息的公开化能够让企业形成有效的管理体制,同时也促进了企业的自觉减排行动力,提高了其监管的能力和工作效率。因此政府要重视媒体在此工作中的影响力。及时的向媒体公开企业污染信息,对公众信息及时进行调整,帮助企业建立信用制度,以及开展环境风险评价和生命周期评价工作,从而完善企业在实施过程中,政府监管工作所发挥的作用。
5 结束语
文章针对当前我国重金属污染环境监管的实际情况,并对其工作中存在的问题进行了研究和分析,主要现象为:企业布局分散、环境保护管理失衡、环保设施验收难度大等,并具有针对性的对问题的解决提出了相关的任务以及措施。
参考文献
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中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)09-0229-03
重金属是指比重大于5.0 g/cm3的金属元素,包括Cu、Zn、Ni、Pb、Cr、Cd、Hg、As、Fe、Mn、Mo、Co等。通常自然界中重金属元素的背景值很低,其暴露不会对周围环境造成影响。但由于工业生产规模扩大,城镇化迅速发展,在农业生产中,污水灌溉和化肥、农药的使用量加大,导致土壤系统中重金属不断累积,明显高于其背景值,从而恶化了生态环境的质量,并通过食物链直接危害人体健康。据统计,全世界平均每年排放Hg约1.5万t,Cu 340万t,Pb 500万t,Mn 1500万t,Ni 100万t[1]。随着重金属污染问题的日益突出,土壤污染防治工作已在“十一五”期间被提上中国环境保护工作的重要议程,并成为第1个“十二五”国家规划。针对上述情况,笔者结合我国土壤重金属污染的现状,对当前土壤重金属污染的修复技术及其作用机理进行分析,并总结其各自的优势与不足,以期为综合治理土壤重金属污染提供参考依据。
1 我国土壤重金属污染现状
我国面临着相当严峻的土壤重金属污染问题。农业部调查数据显示[2],我国约140万hm2的农业用地采用污水灌溉,受到重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8%。据有关资料表明,我国重金属污染的农业土地面积为2 500 hm2左右,导致粮食减产逾1 000万t,并造成1 200万t以上的粮食被重金属污染,将各项经济损失进行合计,至少高于200亿元[3]。污染土地中,严重污染面积占8.4%,中度污染面积占9.7%,轻度污染面积占46.7%。Hg 和Cd 的污染面积最大。如上海农田耕层土壤Hg、Cd含量增加了50%,江西大余县污灌引起的Cd污染面积达5 500 hm2,沈阳张士灌区Cd污染面积达2 533 hm2。我国农田土壤污染除Cd、Hg污染外,Pb、As、Cr和Cu的污染也比较严重。以保定市污水灌区为例,其Zn、Cu、Pb、Cd的检出超标率分别达到100.0%、27.5%、50.0%、87.5%[4]。此外,我国菜地土壤重金属污染也较为严重[5-7]。广州市蔬菜地Pb污染最为普遍,As污染次之;重庆近郊蔬菜基地土壤重金属Hg和Cd出现超标,超标率分别为6.7%和36.7%;珠三角地区近40%菜地重金属污染超标,其中10%属严重超标。近年来,由于工业“三废”、机动车废气和生活垃圾等污染物的排放,我国城市土壤普遍受到不同程度的重金属污染,主要污染元素为Pb、Cd、Hg。且城市土壤中大部分重金属污染含量普遍高于郊区农村土壤,并具有明显的人为富集特点[8]。
2 土壤重金属污染修复技术
2.1 物理修复
物理修复是指通过各种物理过程将污染物从土壤中去除或分离的技术,主要包括土壤淋洗法、工程措施法、电热修复法等。
2.1.1 土壤淋洗法。该方法是应用最多、应用最早、技术最成熟的物理修复方法。采用淋洗液(包括无机溶液清洗剂、复合清洗剂、清水、表面活性剂、有机酸及其盐清洗剂、螯合剂等)对土壤进行淋洗,使固相重金属转化为液相,重金属从土壤中转移到废水,再通过对废水进行回收处理,从而实现土壤的修复。Wasay et al[9]研究发现,EDTA和DTPA能有效地去除土壤中Hg以外的重金属元素,同时也提取出大量土壤营养元素。土壤淋洗法简便、成本低、处理量大、见效快,适用于大面积重度污染土壤治理,尤其是轻质土和砂质土。但这种方法在去除重金属的同时,易造成地下水污染及土壤养分流失。因此,既能提取各种形态重金属又不破坏土壤结构的淋洗液,将为该方法修复重金属污染土壤提供广阔的应用前景。
2.1.2 工程措施法。该方法是较为经典和传统的土壤重金属污染修复方法,包括深耕翻土、换土、客土等。深耕翻土与污土混合,或者通过换土和客土等手段,可以使土壤中重金属的含量有效降低,从而降低其对植物的毒害。不同的方式适宜于不同污染程度的土壤,重污染区的土壤宜使用换土和客土方法改良,而轻度污染的土壤则适宜于采用深耕翻土的方法进行修复。工程措施法的优势在于效果稳定和彻底,但是也存在一定的不足,如费用高、工程量大、易降低土壤肥力和破坏土壤结构,还有换出的污染土壤也存在二次污染的隐患,应妥善处理。据报道,对1 hm2面积的污染土壤进行客土治理,每1 m深土体需耗费高达800万~2 400万美元[10]。因此,工程措施不是一种理想的污染土壤修复方法。
2.1.3 电热修复法。该方法利用高频电压产生电磁波,再通过电磁波作用而产生热能,从而促使土壤中挥发性重金属得以分离,实现土壤的修复和改良。目前,该方法适用于修复受Hg或Se等可挥发性重金属污染的土壤。有研究表明,采用该法可使砂性土、黏土、壤土中Hg含量分别从15 000、900、225 mg/kg降至107、112、115 μg/kg,回收的Hg蒸气纯度达99%[11-12]。这种方法虽然操作简单、技术成熟,但能耗大、操作费用高,也会影响土壤有机质和水分含量,引起土壤肥力下降,同时重金属蒸气回收时易对大气造成二次污染。
2.2 化学修复
化学修复也是一种原位修复技术,即通过向重金属污染土壤中添加改良剂,以调节和改变土壤的理化性质,使重金属发生沉淀、吸附、拮抗、离子交换、腐殖化和氧化还原等一系列化学反应,降低其在土壤中的迁移性和被植物所吸收的可能性,从而达到治理和修复污染土壤的目的。常用的改良剂有石灰性物质[13-15]、磷酸盐化合物[16-17]、硅酸盐化合物[18]、金属及其氧化物[19-20]、黏土矿物[21-23]、有机质[24-26]等,其作用机理见表1。这种方法虽然简单易行,但其不足在于它只是改变了重金属在土壤中的存在形态,却没有把重金属从土壤中真正分离出来,如果土壤环境发生变化,容易造成其再度活化,引起“二次污染”。
2.3 生物修复
生物修复是利用生物(主要是微生物、植物和动物)的新陈代谢作用吸收去除土壤中的重金属或使重金属形态转化,降低毒性,净化土壤。该方法是运用生物技术治理污染土壤的一种新方法,具体包括微生物修复法、植物修复法、动物修复法等。由于该方法效果好、易于操作,日益受到人们的重视,已成为污染土壤修复研究的热点。
2.3.1 微生物修复。该方法是通过微生物进行作用,将土壤中重金属元素进行沉淀、转移、吸收、氧化还原等,从而对污染土壤进行修复。如柠檬酸菌能够与Cd形成CdHPO4沉淀;无色杆菌、假单胞菌能够使亚砷酸盐氧化成砷酸盐,从而降低As的转移和毒性;还有些微生物能够把剧毒的甲基汞降解为毒性小、可挥发的单质Hg[3]。尽管微生物修复引起极大重视,但大多数技术仍局限在科研和实验室水平,很少有实例报道。但随着分子生物学的发展,一些如细菌表面展示技术、噬菌体抗体库技术、酵母表面展示技术等[27],有望在治理土壤重金属污染中发挥重要作用。
2.3.2 植物修复。植物修复广义上是指利用植物提取、吸收、分解、转化、固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称;狭义上是指利用耐性和超富集植物将污染土壤中的重金属浓度降低到可接受的水平。根据其修复过程和机理,植物修复法可分为以下4种:①根部过滤[28],即通过耐性植物根系对重金属的吸收并保持在根部。常用的植物有水生植物、半水生植物以及个别陆生植物,如向日葵、耐盐野草、宽叶香蒲等。该法多应用于修复水体的重金属污染。②植物稳定[29],即利用植物根际的一些特殊物质,使土壤中污染物转化为相对无害物质的方法。常用的植物有印度芥菜、油菜、杨树、苎麻等。该法多应用于治理废弃矿场和重金属污染严重地区。③植物挥发[30],即利用植物吸收土壤中的重金属,并将其转化为可挥发状态,通过植物叶片等部位挥发出去,以降低土壤中重金属的含量。常用的植物有印度芥菜以及湿地上的一些植物。该法多应用于修复污染土壤中含有挥发性的重金属(如Hg、Se等),但易造成大气污染。④植物提取[31],即利用超富集植物从土壤中吸取重金属,并将其转移、贮存到地上部,然后通过收获,从而达到去除污染土壤中重金属的目的。目前,已发现超富集植物有700种以上,且广泛分布于约50科中,并主要集中在十字花科。该法适用面广,对于修复多种重金属污染土壤均有效。
植物修复法成本低,对环境扰动小,能绿化环境,具有良好的社会、经济、环境综合效益,适用于大规模污染土壤的修复,属于真正意义上的绿色修复技术。但该方法也有一定的缺点:一是超富集植物生长缓慢,常受土壤类型、气候、水分、营养等环境条件限制,导致修复污染较严重土壤的周期长;二是修复过程局限在超富集植物根系所能伸展的范围内;三是超富集植物只能积累某一种重金属,而土壤污染大多是重金属的复合污染;四是超富集植物需收割并作为废弃物妥善处置,将对生物多样性存在一定的威胁。
2.3.3 动物修复。动物修复是利用土壤中的某些低等动物(如蚯蚓等)吸收重金属的特性,在一定程度上降低受污染土壤的重金属比例,以达到修复重金属污染土壤的目的。有研究表明[32],蚯蚓在其耐受浓度范围内,对重金属的富集量随着重金属浓度的增加而增加,同时对重金属的选择性受其体内酶的影响。但这种修复方法不足在于低等动物吸收重金属后可能再次释放到土壤中,造成二次污染。
2.4 农业生态修复
农业生态修复是近几年新兴的修复技术,它是通过改变耕作制度、调整作物品种、调控土壤化学环境(包括土壤pH值、水分、氧化还原电位等)、改变土地利用类型、增施有机肥(堆肥、厩肥、植物秸秆等)、控施化肥等措施,以减轻重金属对土壤的危害[33]。我国在这一方面研究较多[34-36],并取得了一定的成效。这种方法具有投资少、无副作用等特点,适用于中轻度污染土壤,但也存在修复周期较长、效果不太显著等不利因素。
3 结语
综上所述,目前重金属污染土壤的修复技术很多,但就单一技术来看,任何一种修复技术都有其局限性,难以达到预期效果,进而无法大力推广。而且土壤重金属污染修复作为一项系统工程,不仅需要土壤学、植物生理学、遗传学、环境工程学、分子生物学等多个学科的共同努力,还需要多种修复技术的综合应用,即将物理修复、化学修复、生物修复科学地结合起来,取长补短,才能达到更好的效果。
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中图分类号 X522 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)16-0224-01
白银市地处黄河中上游,东大沟地区作为白银市的主要工业区之一,流域内分布着以资源开发、加工为主的有色金属、化工行业企业,流域周边企业排放废水和废渣中含有大量重金属,重金属具有高度迁移性,长期堆置不仅造成大量有价金属流失,而且对土壤、地下水等周边生态环境构成潜在污染威胁[1]。
1 东大沟污染现状
1.1 水环境质量现状
东大沟流域多个断面水质监测数据均不能满足《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》中一级标准的要求。水质偏酸,氟化物含量超标,上游Zn、Cd的污染较为突出,下游COD、Cu、As污染显著。
1.2 土壤质量现状
东大沟上游有色金属加工企业重金属粉尘、尾水、废渣排放,导致河岸两侧土壤中重金属严重超标,土壤中重金属主要富集在地表以下0~20 cm,部分区域污染深度达到50 cm,土壤污染现状呈现以Zn为主的多种重金属复合污染现象。
1.3 底泥质量现状
底泥的污染来源于有色金属加工企业冶炼废渣堆放以及含重金属废水排放,通过对底泥样品的采样调查,底泥中重金属As、Pb、Cu、Zn的含量最高值均高于加拿大制订的NOAA标准,Pb、Zn 2种重金属的最大峰值分别出现于20、80 cm,而Cu的最大峰值则出现于40、80 cm,As的最大峰值出现于80 cm。
2 治理工艺及技术可行性
重金属污染河道治理工程主体工艺包括废渣及表层污染底泥异位贮存,表层污染底泥重金属固化/稳定化修复工程以及重金属污染植物修复[2-3]。
2.1 废渣及表层污染底泥异位贮存
2.1.1 治理工艺。由于河道自身情况较为复杂,底泥的深度也难以在抽样调查中完全体现,根据已有的调查数据,研究区域河道底泥挖掘深度拟定为50~120 cm,具体的挖掘情况应根据现场挖据底泥的颜色等进行定性判断,并且在挖掘过程中对50 cm深度的底泥进行再次取样分析,如果效果仍不能达标,需要继续向下挖掘,具体深度视分析结果而定。
河道疏浚的目的是对污染底泥沉积层采用工程措施,最大限度地将储积在该层中的污染物质移出,改善水生态循环,遏制自然水体退化。该次治理区域大部分底泥含水量较低,为了不增加底泥的水力负荷以及废水处理强度,采用机械疏浚的方式,底泥自然蒸发脱水干化与废渣密闭运至弃渣场妥善处置。
2.1.2 技术可行性。含Cu、Pb、Zn、As等重金属的废渣、底泥及土壤均未列入《国家危险废物名录》。根据对研究区域废渣及表层污染底泥的重金属浓度监测,pH值均在6~9,未超出《危险废弃物鉴别标准——浸出毒性鉴别(GB5085.3-2007)》中要求的pH值范围,属于一般工业固废。采用异位贮存方式是一种最为经济、适宜处理大量工业废渣且不受工业废渣种类限制的处理方式。
2.2 表层污染底泥重金属固化/稳定化修复
2.2.1 治理工艺。通过采样分析,选取含As、Zn、Cu、Pb等重金属离子污染程度均严重区域底泥进行固化/稳定化修复,由于底泥中含有As、Zn、Cu、Pb等多种重金属离子,且所含各种重金属离子的种类和含量存在不稳定性,为确保固化/稳定化处理达标,需要根据污染元素和污染浓度来选取药剂。
针对Zn、Cu、Pb的固化,通过加入天然矿物质混合药剂,经氧化还原反应、矿化作用、分子键合反应和共沉淀反应将交换态重金属离子转化为重金属的单质、硅铝酸盐、硅酸盐和多金属羟基沉淀物等自然环境中极稳定的物质,防止其被植物的根系所吸收;针对As的固化,采样铁锰复合氧化物,经吸附、氧化作用,实现重金属污染底泥的固定化修复。
2.2.2 技术可行性。固化/稳定化是向污染底泥、土壤或废渣中投加固化/稳定化制剂,改变土壤的酸碱性、氧化还原条件或离子构成情况,进而对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用产生影响的稳定化技术,实现重金属污染土壤的修复。采用该工艺处理后底泥中重金属的浸出浓度低于一般工业固废的入场标准,满足Pb浸出毒性低于5 mg/L、Cu浸出毒性低于75 mg/L、Zn浸出毒性低于75 mg/L、As浸出毒性低于2.5 mg/L的要求。
2.3 重金属污染植物修复
2.3.1 治理工艺。在清除废渣和浅层底泥后回填基质土种植重金属超富集植物,对剩余底泥和部分河岸进行植物修复。普通植物体内Pb含量一般不超过5 mg/kg,Cu的正常含量为5~20 mg/kg,过量重金属对普通植物有很大的毒性,在Zn、Pb、Cu复合污染土壤中,种植普通植物很难达到从污染土壤中快速清除Zn、Pb、Cu复合污染物目的。因此,需要选择对重金属有较强耐受及吸收能力的植物作为首选修复物种,并且超富集植物必须适应白银市当地气候,能够在当地很好地生长,才能保证较好的修复效果[4]。根据白银市当地土质情况及需修复的土壤现状,选取的修复植物为枸杞、红柳、沙枣、国槐、火炬、垂柳、土荆芥、披碱草、芦苇、紫花苜蓿等。
研究发现,禾本科多年生草本植物披碱草具有修复Pb污染土壤的潜力,狗尾草等对As有一定累积效果,且生物量大,为适宜的土壤重金属污染修复植物。紫花苜蓿等牧草对Pb等有较强的富集能力,是土壤Pb污染的理想修复植物,且拥有强大的根系和顽强的生命力,兼具水土保持效果,可用于干旱地区重金属污染的修复。灌木灯心草中的Pb含量测定符合Pb超富集植物,地上部分Pb富集量大于1 000 mg/kg的临界标准,转运系数大于1,在重金属污染土壤修复方面具有潜在的应用价值。上述植物均为当地常见物种,可以很好地适应当地环境,确保生长,同时对重金属具有一定的修复效果。
2.3.2 技术方案可行性。植物修复技术是利用植物来转移、容纳或转化污染物,通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用达到土壤修复目的的方法,是一种成熟且发展迅速的清除环境污染的绿色技术[5]。该项目建设区表层50~120 cm表层污染底泥、废渣经处理后,剩余底泥仍具有不同程度的污染,需种植适应在当地生长的重金属超富集植物,以达到较好的治理效果。植物修复技术成本低廉,能增加土壤有机质肥力,且环境扰动小,大面积处理易为公众所接受,并有很好的绿化作用。
3 结语
由于长期遭受重金属毒害作用,东大沟河道生态功能已经完全丧失。针对东大沟典型重金属复合污染问题及生态脆弱的现状,采用异位贮存、固化/稳定化修复以及植物修复等重金属治理技术对区域内的底泥、废渣等介质进行无害化处理与处置,并建立重金属污染土壤植物修复示范区,可实现河道生态恢复和景观重建,初步恢复遭到重金属污染胁迫的东大沟河道生境。
4 参考文献
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我区现有涉重企业2家:省协丰模具有限公司(模具制造)、市区恒赫五金电镀厂(金属表面处理及热处理加工)。
根据多年环境监测数据统计,我区目前未出现水环境断面和环境空气点位重金属超标现象。土壤环境质量状况主要参考环保部全国土壤现状调查数据,调查结果表明,我区有3个土壤重金属监测点位超标。
二、编制依据
(一)《中华人民共和国环境保护法》
(二)省政府办公厅转发《省环境保护厅关于加强重金属污染防治工作实施方案的通知》
(三)国家《重金属污染综合防治“十二五”规划》
(四)《省重金属污染综合防治“十二五”规划》
(五)《省重金属污染综合防治“十二五”规划实施考核办法》
(六)《市重金属污染综合防治“十二五”规划》
三、指导思想
以深入贯彻落实科学发展观为指导,坚持“环境优先、预防为主、综合治理”的方针,本着总体规划、分步实施、突出重点的原则,加大产业结构调整力度,加强环境执法监管,提高重金属污染危害监测和诊疗能力,不断完善重金属污染防控工作措施,加大重金属污染防治工作力度,切实维护人民群众利益,促进社会和谐稳定。
四、年度目标
区域铬的排放量与上年持平;城镇集中式地表饮用水水源中铅、汞、镉、铬和类金属砷五种重点重金属指标达标率为100%;地表水国控断面水质监测中铅、汞、镉、铬和类金属砷五种重点重金属指标达标率100%。重点企业重点重金属达标排放100%。
五、年度重点任务
(一)提高行业准入条件。严格执行国家产业政策以及相关行业准入条件,原则上不再审批电镀、皮革等涉重企业。
(二)督促涉重企业清洁生产审核。郭促列入年度清洁生产审核的省协丰模具有限公司参加省环保厅组织的培训班,并按要求开展审核工作。
(三)加大涉重企业日常监管力度。区环境监察部门加强对2家涉重企业污染源监管,促进企业稳定达标排放。要求2家重点监控企业安装重金属特征污染物自动监控装置,实行实时监控、动态管理,确保重金属排放企业车间或者车间处理设施废水排放口达标。环境监测部门和监察部门增加重点防控企业污染物排放监督性监测和现场执法检查频次,重点监测和检查污染物排放和应急处置设施情况,对检查不达标企业,依法责令停产整顿;对重金属排放企业车间(或车间处理设施排放口)、企业废水总排污口、废气污染物及无组织排放情况,每季度开展一次监督性监测。
(四)强化监测能力建设。按照重金属污染特征和监测的实际需要,在原有能力和仪器设备水平的基础上,提高监测能力。
六、年度实施方案保障措施
(一)组织领导
为保障重金属污染防治综合整治工作顺利开展,成立区重金属污染防治综合整治工作领导小组。
(二)各部门职责
经贸部门:严格执行国家产业政策,禁止重点防控行业落后产能和重污染企业向我区转移,分阶段落实落后产能淘汰任务。定期向社会公布限期淘汰落后产能的企业名单,将淘汰落后产能任务落实到地方、分解到企业,督导按期完成。合理设置产业结构和布局,提高重点防控行业准入门槛,大力发展循环经济,推进含重废弃物的减量化和循环利用。
发展改革部门:会同有关部门制定和完善重点防控行业市场准入条件,根据行业不同,进一步提高节能、环保、技术、安全、土地使用等方面的准入标准。严格限制排放重金属污染物的外资项目。
农业部门:负责制定和完善农田、果园的农药使用规范、畜禽养殖业的饲料使用规范,建立和健全农产品安全保障体系,保障农产品安全;组织控制农业土壤重金属污染的各项工作,加大生态农业的推广力度;在水源保护区和重金属污染严格限制区探索实施农产品安全分级管理制度。
财政部门:加大资金投入力度,对重金属污染防治的重点项目,实施“以奖促治”;对历史遗留重金属污染问题的治理,各级财政部门予以支持。
国土资源部门:对污染严重,短期内又难以治理的农用土地,根据重金属污染防治有关规划和土地利用总体规划,按土地变更调查有关标准和规定,经法定程序调整土地用途。
环保部门:严格执行环境影响评价制度,开展专项检查,建立监管台账,严格环境执法,依法实施清洁生产审核,加强环境监测和应急体系建设,进一步规范企业环境管理。
卫生部门:负责加大对重金属污染与健康影响的基础性研究投入。建立和完善重金属污染健康危害诊断及事故处理制度,参与重金属污染事故医疗应急及救治工作;保障重金属污染危害人体健康发生时的医疗设备与药品储备;组织对重点防控区高风险居民实施定期健康体检;组织编印重金属健康危害与防护的宣传手册,开展重金属危害和卫生防护科普宣传。
各相关部门要各司其职、密切配合,形成合力,共同做好重金属污染防治工作。
(三)政策措施