土壤重金屬污染及其治理技術(shù)

1、收稿日期:2006-06-09作者簡介:閆興鳳(1979-,女,助理獸醫(yī)師,本科,主要從事動物疾病與環(huán)境專業(yè)。土壤重金屬污染及其治理技術(shù)閆興鳳1,李高平1,王建黨1,賈玲俠2(1.蘭州市27支局53信箱81號,蘭州732750;2.西南大學(xué)重慶市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶400716摘要:概述了土壤重金屬污染的主要途徑及特點(diǎn),分析了重金屬污染在土體中的遷移、轉(zhuǎn)化特征,并提出了防治土壤重金屬污染的措施與對策。關(guān)鍵詞:土壤;重金屬污染;治理技術(shù)中圖分類號:S151.9+3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1005-5320(200701-0052-03隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人口的劇增,城市工業(yè)”三廢”和

2、生活污水的排放與日俱增,污水灌溉產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重,其中,重金屬污染問題尤為突出,重金屬在土壤中不能為土壤微生物所分解,可為生物富集,成為土壤中不斷積累的污染物,不僅對作物的生長發(fā)育及產(chǎn)量、品質(zhì)有影響,而且通過食物鏈對人體健康造成危害。土壤一旦遭受重金屬污染,是較難以消除的1。中科院有關(guān)專家指出,目前我國受重金屬污染的耕地面積約占耕地總面積的1/5,每年因土壤污染而減產(chǎn)糧食約1000萬噸,另外還有1200萬噸糧食污染物超標(biāo),兩者的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)200多億元。尤其是城郊生產(chǎn)的糧食、蔬菜、水果等食物,鎘、鉻、砷、鉛等重金屬超標(biāo)更加嚴(yán)重,有的地區(qū)糧食含鎘量甚至超過誘發(fā)”痛痛病”的標(biāo)準(zhǔn)2。

3、可見,對于土壤重金屬污染的途徑、特點(diǎn),在土壤中的行為特征和控制重金屬污染的研究具有重要的意義。1土壤重金屬污染的途徑重金屬污染物進(jìn)入土壤的途徑可分為大氣沉降、污水灌溉和農(nóng)業(yè)措施等三種途徑。1.1大氣沉降而引起的土壤重金屬污染這種污染途徑較為普遍。主要由于工業(yè)企業(yè)廢氣排放和汽車尾氣的排放而造成的。遼寧省是一個典型的重工業(yè)城市較為集中的省份,通過大氣沉降而引起的地表土壤重金屬污染較為常見,例如對丹東、撫順、鞍山、朝陽四大城市表土元素含量與大氣降塵組分的相互關(guān)系證明:地面塵土中元素鎘、鉛已受到高富集程度的污染。由于大氣降塵而引起工廠周圍和道路兩側(cè)的重金屬污染已屢見不鮮。1.2污水灌溉而引起的土壤重金

4、屬污染在農(nóng)田灌溉中利用超標(biāo)污水進(jìn)行作物灌溉引起土壤中重金屬富集。據(jù)不完全統(tǒng)計,由于污灌而引起土壤重金屬污染的面積已達(dá)1000多萬畝。被鎘污染的耕地30余萬畝,涉及11個省、市、25個地區(qū),每年產(chǎn)生鎘米1億多斤。汞污染農(nóng)田50余萬畝,涉及15個省、市,21個地區(qū),每年產(chǎn)生汞米3.9億斤。此外還有鉛米、砷米等數(shù)億斤。由于土壤中重金屬污染,已對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了很大不良影響。1.3農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施引起的土壤重金屬污主要指通過施用含重金屬的化肥或農(nóng)藥而引起的土壤重金屬污染。菜地、果園等農(nóng)田施用化肥、農(nóng)藥頻繁,用量較大,易引起土壤中的某些重金屬如鎘、汞等濃度超標(biāo)。2土壤重金屬污染的特點(diǎn)2.1普遍性特點(diǎn)隨著工業(yè)生

5、產(chǎn)的發(fā)展,重金屬污染日趨普遍,幾乎威脅著每個國家,上世紀(jì)50年代,日本富山通川流域的”骨痛病”就是由于鎘污染而導(dǎo)致糙米中鎘超標(biāo)而引起的。1997年美國蒙大拿州的兩個農(nóng)業(yè)區(qū)也由于鎘污染,使當(dāng)?shù)匦←湶荒苁秤?。我國已有很多城市的郊區(qū)和灌區(qū)遭到了不同程度的重金屬污染。如沈陽的張土灌區(qū)。2.2隱蔽性特點(diǎn)重金屬污染的土壤無色無味,很難被人的感覺器官而察覺,一般要通過植物進(jìn)入食物鏈積累到一定程度時才能反映出來。2.3表聚性特點(diǎn)土壤中重金屬污染物大部分殘留于土壤耕層,很少向土壤的下層移動。這是由于土壤中存在著有機(jī)膠體、無機(jī)膠體和有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體,它們對重金屬有較強(qiáng)的吸附和螯合能力,限制了重金屬在土壤中的遷移能

6、力。2.4不可逆性特點(diǎn)由于重金屬在土壤中積累到一定程度時,導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)與功能的發(fā)生變化,且由于重金屬很難降解,因此,土壤一旦污染很難恢復(fù)。3重金屬在土壤中的賦存形態(tài)目前,大多數(shù)研究工作者認(rèn)為土壤環(huán)境中重金屬賦存形態(tài)可分為:水溶態(tài)(以去離子水浸提;交換態(tài)(如以MgCl 2溶液為浸提劑;碳酸鹽結(jié)合態(tài)(如以NaAC HAC各浸提劑;鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)(如以NH 2OH HCl 為浸提劑;有機(jī)結(jié)合態(tài)(如以H 2O 2為浸提劑;殘留態(tài)(如以HClO 4HF 消化,11HCl 浸提。由于水溶態(tài)一般含量較低,又不易與交換態(tài)區(qū)分,常將水溶態(tài)合并到交換態(tài)中。研究資料還表明,在不同的土壤環(huán)境條件下,包括土壤類型、土

7、地利用方式(水田、旱地、果園、牧場等,以及土壤的p H ,Eh ,土壤無機(jī)和有機(jī)膠體的含量等因素的差異,都可引起土壤重金屬元素賦存形態(tài)的變化。4重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化特征4.1物理遷移土壤溶液中的重金屬離子或絡(luò)離子可以隨25水遷移至地面水體。而更多的是重金屬可以通過多種途徑被包含于礦物顆粒內(nèi)或被吸附于土壤膠體表面上,隨土壤水份的流動或以塵土飛揚(yáng)的形式而被機(jī)械搬運(yùn)。4.2物理化學(xué)遷移和化學(xué)遷移土壤環(huán)境中的重金屬污染物與土壤無機(jī)膠體結(jié)合,發(fā)生非專性吸附或?qū)Ｐ晕?或被土壤中有機(jī)膠體絡(luò)合或螯合,或者由有機(jī)膠體表面吸附;另外,重金屬化合物的溶解和沉淀作用,是土壤環(huán)境中重金屬元素化學(xué)遷移的重要形式,它

8、主要受土壤p H、Eh和土壤中存在的其他物質(zhì)(如富里酸、胡敏酸的影響。4.3生物遷移土壤環(huán)境中重金屬的生物遷移,主要是指植物通過根系從土壤中吸收某些化學(xué)形態(tài)的重金屬,并在植物體內(nèi)積累起來。另外,土壤微生物的吸收以及土壤動物啃食重金屬含量較高的表土,也是重金屬發(fā)生生物遷移的一種途徑3。5重金屬污染土壤治理技術(shù)重金屬污染土壤治理技術(shù)分為兩大類:一是試圖將重金屬從土壤中去除的技術(shù);二是將重金屬滯留于土壤中而脫離食物鏈的技術(shù)。5.1將重金屬從土壤中去除的技術(shù)由于重金屬與土壤物質(zhì)的結(jié)合形態(tài)及在土壤中變化的復(fù)雜性以及去除重金屬后要保持土壤的生物活性的要求,該方法研究進(jìn)展不大,國內(nèi)國外報道甚少,從已有報道可

9、以看出有如下幾種類型。20世紀(jì)70年代末有人對富鎳地區(qū)的植物標(biāo)本分析鑒定出對鎳富集的植物達(dá)168種9。林治慶等11對幾種木本植物汞吸收特性研究顯示,木本植物對土壤中汞的富集較強(qiáng)。不同種類植物富集力有顯著差別。人們正不斷探索尋求各類重金屬富集植物,并試圖用以治理污染土壤。目前尚應(yīng)注意的問題是,富集重金屬植物體的處理問題。為了使其不成為新的污染,可以設(shè)想的途徑是集中處理凈化,如集中低溫干灰化,回收重金屬。從前人的研究經(jīng)驗(yàn)可以看出,重金屬富集植物應(yīng)具備一些特征,即選擇性富集率高,當(dāng)年生長量大,植株個體不能太大以便集中處理。5.2土壤滯留、脫離食物鏈的技術(shù)由于重金屬在土壤中難移動,去除難度大,考慮到技

10、術(shù)與經(jīng)濟(jì)上的各種因素,人們目前更多關(guān)注的是在不去除重金屬的前提下,怎樣減少重金屬在食物鏈中的傳遞,為此,人們試驗(yàn)研究了不同的方法,歸納起來有以下幾種。35沸石對土壤中重金屬進(jìn)行鈍化,減少了重金屬進(jìn)人食物鏈的可能性。加強(qiáng)田間水分管理,調(diào)節(jié)重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化,達(dá)到鈍化目的,也是一種切實(shí)有效的方法17。6小結(jié)我國土壤重金屬污染已影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和資源的永續(xù)利用。因此,必須堅(jiān)持“預(yù)防為主、防治結(jié)合、綜合治理”的方針,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。重金屬污染土壤治理技術(shù)研究及應(yīng)用雖有一定的發(fā)展,但尚處于試驗(yàn)開發(fā)階段。首先要弄清楚重金屬污染土壤的途徑和特點(diǎn),要控制或消除污染源,對已經(jīng)污染的土壤要采取積極措施,減少和消除

11、土壤中的污染物,摸清其在土壤中的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律和影響因素,控制重金屬在土壤中的溶解度,使其不易被作物吸收而不能進(jìn)入食物鏈,從而將土壤重金屬污染控制在最低限度。參考文獻(xiàn):1任旭喜.土壤重金屬污染及防治對策研究J.1999,25(15:30-33.2曉云.我國土壤重金屬污染J.金屬世界,2000,10(2:23.3李天杰.土壤環(huán)境學(xué)M.北京:高等教育出版社,1995.4李天杰.土壤環(huán)境學(xué)-土壤環(huán)境污染防治與土壤生態(tài)保護(hù)M.北京:高等教育出版社,1995.5朱祖祥.土壤學(xué)(上M.北京:農(nóng)業(yè)出版社,1983.6張先婉,李仲明.土壤肥力研究進(jìn)展M.北京:科學(xué)出版社,1991.7劉天齊.環(huán)境保護(hù)概論M.北

12、京:高等教育出版社,1982.術(shù),1988,1:67-71.9唐世榮.污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)及其研究進(jìn)展J.上海環(huán)境科學(xué),1996,15(12:27-40.10楊景輝.土壤污染與防治M.北京:科學(xué)出版社,1995.11林治慶.木本植物對土壤中汞污染防治功能的研究J.中國環(huán)境科學(xué),1988,8(3:35-40.12S.KrishnamuRthy,Extraction and recovery of land sPeciesfrom soilJ.Environmental progress,1992,11(4:256-260.13Sibel Pamukcu.Electrokinetic remov

13、al of selected heavymetalfrom soilJ.Environmental Progress,1992,13(3:241-250.14周代興.防治銘污染土壤的初步試驗(yàn)J.土壤學(xué)報,1982,4:409-411.15汪雅各.客土改良蔬菜區(qū)重金屬污染土壤J.上海農(nóng)業(yè)學(xué)報,1990,3:50-55.16曹利軍.土壤作物系統(tǒng)氟污染及其防治J.環(huán)境污染與防治,1996,18(5:8-11.17孔慶新.鎘污染土壤加改良劑后鎘形態(tài)的轉(zhuǎn)化J.農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù),1984,4:6-9.18徐克.張士灌區(qū)鎘污染綜合治理及鎘米利用J.環(huán)境管理,1984,4:18-19.19昊燕玉.張士灌區(qū)鎘污染綜

14、合防治J.環(huán)境保護(hù)科學(xué),1982,4:20-30.20張定一.土壤有機(jī)質(zhì)對六價鉻的解毒作用J.農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù),1990,4:29-31.(上接45頁抑菌抗病毒、抗氧化、抗衰老、抗輻射等作用7,8。近年來,世界上掀起了植物藥開發(fā)的熱潮,植物藥以其天然低毒的特點(diǎn)備受青睞,而黃酮類化合物以其廣譜的藥理作用引人矚目。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,淮山藥中含有較為豐富的黃酮,其提取物總黃酮對羥自由基具有很好的清除作用,值得綜合利用。參考文獻(xiàn):1陳艷,姚成.淮山藥及其種植土壤中微量元素的測定J.廣東微量元素科學(xué),2004,11(2:49-52.2葉龍.益壽補(bǔ)虛淮山藥J.藥膳食療,2005,(7:42.3劉祥義.超聲波提取元寶楓葉總黃酮方法研究J.云南化工,2003,30(1:27-28.4謝明杰,宋明,鄒翠霞,等.超聲波提取大豆異黃酮J.大豆科學(xué),2004,23(1:75-7