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[6] 陳程,陳明,環境重金屬污染的危害與修復.業務探討:55.
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1 前言
土壤重金屬污染是我國亟待解決的環境問題。電鍍行業是產生重金屬污染的主要行業之一。由于電鍍行業使用了大量強酸、強堿、重金屬等有毒有害化學品,在工藝過程中排放了高毒物質和危害人類健康的廢水、廢氣和廢渣,對人類的生存環境產生了巨大危害。尤其是重金屬鎳污染后果相當嚴重,鎳可引起接觸性皮炎,直接進入血液的鎳鹽毒性較高,膠體鎳或氯化鎳毒性較大,可引起中樞性循環和呼吸紊亂,使心肌、腦、肺、腎出現水腫、出血和變性,長期接觸、吸入或注射鎳化物均有致癌作用。電鍍企業關閉后遺留的重金屬污染土壤對環境構成嚴重威脅。然而如何針對性地有效進行修復治理,是人類面臨的又一大問題。電鍍廠污染場地屬于重污染行業污染場地,急需進行環境綜合治理與土壤修復[1]。
本文通過對某電鍍廠廠區土壤樣品監測結果的分析研究和修復治理方法的探討,為進一步開展污染土壤修復工作以及合理規劃和利用該場地提供科學的理論依據,同時,對于改善和提高當地城鎮環境質量、保障人體健康和維護社會穩定也將具有重大意義。
2 企業基本情況
該電鍍廠于2003年3月投產,廠區面積約3500m2,主要從事各種五金件產品的來料電鍍加工。全廠共3個電鍍車間,8條電鍍生產線,其中7條半自動電鍍生產線、1條全自動電鍍生產線。主要鍍種為鍍錫、鍍鎳、鍍鉻、鍍鋅。電鍍加工產品方案見表1。
使用的主要原輔料有金屬鎳板、硫酸鎳、氯化鎳、電解銅、硫酸銅、硫酸、鹽酸、鉻酐、氰化鈉、氰化亞銅、氰化鉀等。產生的電鍍廢水經廢水處理站處理達標后排放。根據當地電鍍行業環境整治要求,該電鍍廠已停產待遷。
3 土壤污染現狀及成因分析
為了解該電鍍廠所在地土壤污染現狀,委托澳實分析檢測(上海)有限公司對其廠區土壤進行了監測。
3.1 監測項目
pH值、總氰化物、銻、砷、鈹、鎘、鉻、銅、鉛、鎳、硒、銀、鉈、鋅、汞等。
3.2 監測地點
廠區廢水處理站邊和電鍍車間旁各設一個采樣點,編號分別為Z1、Z2。按0~20cm、40~60cm、80~100cm采樣深度各采一個樣品,對應樣品編號Z1-1~Z1-3和Z2-1~Z2-3。
3.3 監測結果
廠區土壤樣品監測結果見表2和圖1。
表2 廠區土壤監測結果
圖1 土壤監測結果對比分析圖
土壤樣品監測結果表明,除鎳指標外,其余指標監測值均符合《浙江省污染場地風險評估技術導則》(DB33/T892-2013)表A.1部分關注污染物的土壤風險評估篩選值中的住宅及公共用地篩選值。
土壤監測結果鎳超標原因主要為企業生產過程中涉及到鍍鎳等工序,生產廢水和廢氣中含有鎳等重金屬。車間地面、排水溝渠等沒有按規范進行防滲處理,鍍鎳廢水沒有進行有效收集容易滲漏到地面,等等,各種因素導致土壤受到重金屬污染。根據《浙江省污染場地風險評估技術導則》(DB33/T892-2013)以及有關文件要求,企業場地需要進行土壤污染修復治理。
4 土壤重金屬污染治理方法
目前針對土壤重金屬污染修復方法較多,主要包括物理方法、化學方法和生物方法[3]。生物修復方法因其效果好、投資省、費用低、易于管理和操作、不產生二次污染等被公認為是生態友好型原位綠色修復技術[4]。生物修復方法主要有植物修復、微生物修復、植物與微生物聯合修復。
4.1 植物修復
植物修復技術主要有植物穩定、植物提取、植物揮發等類型[5]。植物穩定是利用植物來降低重金屬在土壤中的遷移,但是隨著時間或環境的改變,可能仍會發生滲漏和擴散,這種方法并沒有減少重金屬的含量,只是改變了重金屬的存在形態;植物提取是指利用對重金屬富集能力強的超積累植物吸收土壤中的重金屬,并將重金屬轉運儲存在地上部分,然后通過收獲地上部分進行焚燒,來達到去除重金屬的目的;植物揮發是指利用植物吸收、轉運、積累、揮發來去除土壤中一些揮發性的重金屬[6]。
4.2 微生物修復
微生物修復技術是利用土壤中某些微生物對重金屬的吸收、沉淀、氧化還原等作用,以達到降低土壤重金屬的毒性。某些微生物能代謝產生檸檬酸、草酸等物質[7]。這些代謝產物能與重金屬產生螯合或形成草酸鹽沉淀,從而減輕重金屬的傷害。Siegel等研究表明,真菌可以通過分泌氨基酸、有機酸以及其他代謝產物來溶解重金屬以及含重金屬的礦物[8]。微生物修復的局限性在于:微生物有些情況下不能將污染物全部去除;微生物對環境的變化響應比較強烈,環境條件的改變能大大影響微生物修復效果。
4.3 植物與微生物聯合修復
鑒于植物修復和微生物修復各自在重金屬污染修復中的不足,植物與微生物聯合技術通過發揮植物和微生物各自的優點,最大限度彌補其在重金屬污染修復中的不足,有效提高植物修復的效果。土壤中許多細菌不僅能夠刺激并保護植物的生長,而且還具有活化土壤中重金屬污染物的能力。最近俄羅斯科學家培育出一種耐重金屬污染并保護植物生長的細菌,這種細菌能夠在Zn、Ni、Cd和Co存在的條件下產生抗生素細菌的細胞不具備穩定的基因,但是位于染色體外能夠自動復制的環狀DNA分子,可以有效阻止重金屬離子進入細胞,同時能夠刺激并保護植物的生長[9];Ma等成功地從Ni污染土壤中分離得到耐受重金屬污染的細菌,并發現這些細菌在較高水平重金屬污染的土壤中能夠促進植物生長;Idris等在遏藍菜屬植物Thlaspigoesingense根際分離出大量對Ni耐受性較強細菌,包括Cytophaga、F lexibacter、Bacte2roides等,這些細菌可以明顯提高Thlaspigoesingense對Ni的富集能力[10]。雖然菌根化植物抗逆性強、吸收降解能力強,但不容易獲得,因此,菌根與植物修復體系的選擇與建立有非常廣闊的應用價值,也是重金屬污染土壤生態恢復的一個新的研究方向[11]。
中圖分類號:F407.4 文獻標識碼:A 文章編號:
1 重金屬電鍍廢水的來源及危害
電鍍生產工藝復雜,工序繁多。含重金屬廢水的來源主要有以下幾方面:
前處理廢水。電鍍中普遍采用鹽酸、硫酸進行除銹、除氧化皮及浸蝕處理,工件基體重金屬離子溶解在清洗液中;
電鍍工藝過程中( 包括化學拋光和電化學拋光) 各工序清洗水。清洗水中含有重金屬鹽類、表面活性劑、絡合物和光亮劑等。清洗廢水占電鍍廢水的絕大部分;
廢棄電鍍液。長期使用的鍍液,雜質不斷積累,當難以去除時,不得不將一部分或全部廢棄;化學鍍液超過使用周期也會形成含重金屬廢液;
4) 其他廢液。包括不合格的工件退鍍、鍍液分析、清洗濾芯、清洗生產場地、廢氣治理的廢液及各種設備的“跑、冒、滴、漏”造成的廢水。
電鍍廢水中含有環保方面認定的危害重金屬主要有鉻、銅、鎳、鉛、鋅及鎘等。重金屬在自然界中難以降解,有很強的隱蔽性和富集性。近幾年,我國的重金屬污染事故呈高發態勢,如不進行有效處理,其危害難以估量。現代醫學研究表明,一些重金屬離子進入人體會使人致癌、致畸、致染色體突變,潛伏期可達數十年,一旦發病后果不堪設想,有人把重金屬危害形容為“慢刀子殺人”、“生物定時炸彈”。在這種形勢下電鍍行業應該擺正位置,深刻認識重金屬污染的危害,以高度的責任感,變“被動應付”為“主動應對”,認真采取各項措施大幅降低污染,作好重金屬廢水的防治工作。
2、源頭預防是控制重金屬污染的有效手段
根治重金屬污染任重而道遠。在現階段從源頭預防末端治理達標是最現實的,也是可以做到的。源頭預防就是要盡量減少重金屬廢水的產生,或在生產過程中將重金屬污染物回收處理; 末端治理就是通過各種處理方法將不達標的廢水處理達標并排放,預防和達標應該兩手都要抓,兩手都要硬,不應顧此失彼。在前端預防方面,政府有關部門要嚴格審批電鍍廠的建設地點,能不建的盡量不建,必須建的要貫徹環保“三同時”方針,認真作好環境影響評估,并監督環保設施的設計、安裝和竣工驗收,全面落實對重金屬污染的防治措施。對已經取得電鍍生產許可證的企業,要推廣使用低污染甚至無污染的新工藝、新技術,減少廢水的重金屬濃度和排放量,要在生產線上進行科學管理,提高金屬材料轉化率,延長鍍液壽命。在末端治理方面,要加大重金屬廢水治理的科技、人才和資金的投入,加速推進先進治理技術的成果轉化,為電鍍企業重金屬治理提供可靠和切實可行的操作方案,使企業用得上、用得好、用得起,從而實現污染物穩定達標排放。此外,環保部門認真監督執法做到不欠自然生態環境的新帳,也能使重金屬廢水的治理有一個根本性的轉變。
3 加強重金屬廢水治理技術的研發和應用
處理含重金屬電鍍廢水的傳統方法有化學法、物理法、電解法、離子交換法和生物法等。這些單一的處理方法都不同程度存在著成本高、能耗大、達標率低和金屬回收率低的弊端。有資料顯示,我國絕大多數電鍍企業應用化學沉淀法處理重金屬廢水。化學沉淀法的原理是通過化學反應使廢水中的重金屬離子轉變為不溶于水的金屬化合物( 如硫化物沉淀、中和沉淀和鐵氧體沉淀等) 。受沉淀劑和 pH 值的影響,處理后的水質往往不能達標,沉淀物分離困難,尚需進一步處理。另外,單一處理方法還存在產生二次污染的危險。
針對傳統治理方法的缺陷和不足,近年來采用復合處理和自動控制相結合處理電鍍重金屬廢水已形成一種趨勢。其特點是流程集中、設備小型化,節約了治理成本的同時提高了重金屬回收率。復合應用包括化學沉淀、重金屬捕集、膜處理及低能耗濃縮技術等。一批專業從事設計、制造重金屬廢水治理整套設備的企業應運而生,如利用高分子重金屬捕集沉淀劑能在常溫下與廢水中多種重金屬離子反應生成不溶于水的螯合鹽,再加入絮凝劑形成重金屬絮狀沉淀,從而達到去除重金屬的目的。用該方法處理 40mg/LCu2+、28mg/L Ni2+和 26mg/L Zn2+的電鍍廢水,排出水重金屬質量濃度均低于 0.5mg/L。再如,某公司開發研制的集重金屬捕集、轉化、中和、絮凝及沉淀方法為一體處理含 Cr6+、Zn2+、Cu2+、Fe2+、和Ni2+一步完成的方法,實用性強,出水達標狀態穩定,已成功應用于電鍍生產線中。
值得提出的是,近幾年,利用天然礦物和植物治理重金屬污染技術也有了新的進展。在礦物方面,某專利技術表明,在含有重金屬離子的廢液中,加入能消除、轉化廢水中的有害物,然后經物理化學處理,將重金屬成分轉變為水處理劑,實現了化害為寶。在植物方面,利用植物固定、吸收、提取、分解、轉化、清除水和土壤中的重金屬污染物也取得了可喜的成果。我國生態環境工作者已發現10 余種“超富集”植物。該植物的特點是在其生長過程中,能將被重金屬污染的水體和土壤中的重金屬離子超量( 較一般植物而言) 富集在花、葉、莖部分,其成熟收獲后,通過焚燒等處理實現重金屬回收。如新發現被命名為李氏禾的多年濕生植物,生長期間葉片中 Cr( Ⅵ) 高達 2.977g/kg的2價銅. 129g / kg的1價鎳.對重金屬吸附率達 89.3% 以上。該方法已應用在廣西河池大環江地域生態恢復上,取得了初步成效。
4 開展清潔生產和循環經濟
電鍍企業在不斷提高產品質量和性能的基礎上要不斷追求兩大目標: 一是金屬材料轉化率最大化; 二是重金屬污染物及廢水產生量最小化。開展清潔生產和循環經濟,有利于實現電鍍重金屬污染物的最小化和循環利用。
清潔生產是先進的生產方式,隨著清潔生產的實施和產品出口( 歐盟) 的需要,一批環保型的電鍍工藝取代了有重金屬污染的工藝。如無磷低COD 前處理、三價鉻鍍鉻、無鉻鈍化、代鎳合金及符合歐盟 ROHS 法規的無鉛及無鎘工藝等。這些工藝的推廣使用,既節約了資源又實現了環境友好,降低了電鍍廢水中重金屬的含量。這些產品較傳統產品質量有了提升,金屬有效利用率提高,有害成分降低。電鍍行業的這些變化在一定程度上減輕了重金屬廢水處理的壓力。
2009 年,我國開始實施《循環經濟促進法》,循環經濟是更廣泛意義上的清潔生產,是涉及全社會的系統工程。循環經濟是傳統經濟“資源產品廢棄物”向“資源產品廢棄物再生資源產品”的轉變,是建立在資源回收和循環利用基礎上的發展生產模式。簡單的說,就是將一個企業的廢棄物用作另一個企業的原料,通過廢棄物交換和使用,將不同企業聯系在一起,形成“資源產品資源再利用”的良性循環過程。如將含重金屬電鍍廢水處理后的污泥用于水泥、瀝青的固化工藝中; 含鉻污泥作為陶瓷顏料、鞣革劑及高分子材料的改性劑,這都是有益的嘗試。總之,通過清潔生產和循環經濟的持續開展,電鍍行業要堅持做到不斷使重金屬廢水數量和危害最小化。少量的重金屬污染物在社會經濟的大循環中開辟新途徑,實現回收利用、變廢為寶的目標是值得期待的。
結 束 語
降低重金屬材料的消耗,減少重金屬廢水是無止境的,不可能靠一朝一夕解決所有污染問題,世上無難事,只要肯登攀。創新重金屬污染的處理技術,使電鍍產生的重金屬廢水數量和危害最小化,最終實現回收利用的目標,實現重金屬污染物無害化、資源化。我們要從電鍍行業持續發展的角度考慮,加強重金屬污染治理技術的研發和應用,在清潔生產和循環經濟中,實現電鍍重金屬廢水的有效治理,恢復自然生態的本來面貌。
參考文獻
中圖分類號:X53 文獻標識碼:A
前言
因城市土壤吸收了工業污染源、燃煤污染源及交通污染源等釋放的重金屬,在一定程度上對人類的健康造成影響,且對地表水及地下水等水生生態系統造成污染,導致水質系統紊亂,所以土壤重金屬污染問題在城市土壤研究中占據重要地位。目前,對城市土壤重金屬污染采取有效的管理及治理措施是必要的,避免土壤重金屬污染導致大氣和地下水質量的進一步惡化及循環。
1 我國城市土壤重金屬污染危害分析
回顧性分析導致城市土壤出現重金屬污染問題,其“罪魁禍首”多是由于人類日常活動造成的,如不同工礦企業生產對土壤重金屬的額外輸入及農業生產活動影響下的土壤重金屬輸入、交通運輸對土壤重金屬污染的影響等。自然成土條件也會對土壤重金屬污染造成影響,如風力與水力的自然物理、化學遷移過程等帶來的影響,又如成本母質的風化過程對土壤重金屬本底含量的改變[1]。目前,我國很多大城市的土壤仍舊面臨著鉛、貢及鎘等主要污染元素的繼續污染,例如,北京、上海、重慶、廣州等,土壤都受到不同程度的重金屬污染。隨著工業、城市污染的加劇以及農業使用化學藥劑的增加,城市重金屬污染程度日益嚴重,有關研究統計,目前我國受鉛、鎘、砷及鉻等重金屬污染的耕地及城市環境面積共約2000萬hm2,占總耕面積的20%。隨著土壤重金屬污染面積的擴大,我國大量植物生長受到影響,植株葉片失綠,出現大小不等的棕色斑塊,同時,根部的顏色加深,導致根部發育不良,形成珊瑚狀根,阻礙植株生長,甚至死亡。此外,大量研究證實,土壤重金屬污染影響農業作物的產量與質量,人類通過食用這些農作物產品會對健康及生命造成一定威脅。例如,體內重金屬鎘含量的增加會導致人類出現高血壓,從而引發心腦血管疾病;基于鉛屬于土壤污染中毒性極高的重金屬,臨床驗證一經進入人體,將難以排出,從而影響身體健康,其能對人的腦細胞造成危害,尤其是處于孕期中的胎兒,其神經系統受到影響,導致新生兒智力低下;再者,重金屬砷具有劇毒,人類長期接觸少量的砷,會導致身體慢性中毒,是皮膚癌產生的明確因素。
2 防治措施與發展展望
2.1 綜合措施的運用
應對城市土壤重金屬污染問題采取必要的措施,現階段采用物理化學法結合生物修復法的綜合措施進行干預。顧名思義,物理化學法即是運用物理、化學的理論知識研究出治理土壤重金屬污染的有效方法。基于土壤重金屬污染前期,污染具有集中的特點,易采取的方法為電動化學法、物理固化法。通常采用物理化學法治理重金屬污染重且面積較小的土壤,過程中能體現物理化學法效果顯著且迅速的特點。例如,我國對城市園林土壤重金屬污染,采用物理化學法進行干預,減少了園林植株受損的數量。但對于重金屬污染面積過大的城市園林不易采用物理化學法,因土壤污染面積過大,致使人力與財力的投入量增加,且易破壞土壤結構,從而降低土壤肥力。利用生物的新陳代謝活動降低土壤重金屬的濃度,使土壤的污染環境得到大部分或徹底恢復,這一過程稱為生物修復。實踐中,生物修復具有效果佳,無二次污染的優點,且能降低投資費用,便于管理,利于操作[2]。隨著生物修復在治理污染問題中的技術運用逐漸推進,已納入土壤污染修復方法中的焦點行列。
2.2 發展趨勢
現階段,基于我國土壤重金屬污染治理法中的生物修復法尚處于初級階段,有待于提升其應用價值。就我國領土擁有豐富的植被資源而言,為盡可能保護植被資源,應盡快從植被中選取出能抵抗超量重金屬的植物,并從能抵抗超量重金屬的植物種類中選取相對應的突變體,從而構建起能抵抗超量重金屬的植物數據庫,并依次對數據庫中的植物進行生理及生化的研究。在研究中,采用先進信息技術GPS加強城市區域土壤重金屬鎘、鉛、砷及鉻等含量的空間變異與分布控制研究。同時,對土壤中復合重金屬污染中各元素間的作用與關系進行研究,從而不斷優化物理化學法。
有關文獻表明,我國城市土壤重金屬污染治理在未來將會面向以下幾方面發展,其發展趨勢具有極大突破點。以我國各個城市土壤重金屬污染的數據為依據,建立起綜合的城市土壤數據庫,以便于全面且徹底的開展城市土壤重金屬污染的調查,有關內容包括:重金屬的種類、含量、分布地段及其來源;著手于我國各個城市土壤中污染物質的含量研究,分析生物效應以及人類健康風險,從而為治理土壤污染問題奠定基礎;土壤重金屬污染涉及面較廣,除影響生物及人類健康之外,對土壤、水質、空氣質量及大自然整個生態系統都造成了不可避免的影響。因此,將這一課題納入研究中是必要的,未來將面向對土壤重金屬污染與地表及地下水、空氣可吸入顆粒物含量與其性質存在的關系進行研究[3];不斷優化判斷重金屬污染來源的相關技術;我國區域城市土壤重金屬污染研究主要依據的工具是可視化計算機軟件(GIS),利用其強大的空間分析功能與空間數據管理功能運用在判斷重金屬污染源及其分布地段的研究中,同時能對我國區域城市重金屬污染的風險評估進行分析。
3 結語
綜上所述,對土壤生態系統的結構、功能與水、土、氣、生等其他生態系統的友好關系進行維護是污染治理的前提。目前,我國土壤重金屬污染治理正處于上升階段,面向深化研究,勢必探討出更有成效的治理方法,使人們的生活及健康得到保障。
參考文獻
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作為人類發展的基礎,土壤資源往往在城市化以及工業化的發展之下出現了不同程度的污染以及破壞。在這樣的背景之下,我國的土壤容易受到重金屬的污染而危害人類的生命安全。本文基于此,分析探討國內外土壤重金屬污染防治技術以及相關研究的發展。
1 土壤重金屬污染預防的發展歷程
1.1 預防體制
基于世界各國城市化以及工業化發展程度的日益加深,各國家普遍存在土壤重金屬污染的問題。為了進一步促進各類問題的解決,世界各國加強了對于土壤重金屬污染預防。關于土壤重金屬污染預防的發展歷程,筆者進行了相關總結,具體內容如下。
日本為了進一步促進土壤重金屬污染問題的解決,頒布了《土壤環境標準》《土壤污染對策法》等法律法規,而我國自改革開放之后,逐步加強了對于環境問題的關注,并于1989年頒布《中華人民共和國環境保護法》,開始了我國土壤重金屬污染問題的處理,隨后中國在該法律的基礎之上進行修訂工作,從而實現了對于污染物排放的限制與處理。
1.2 預防技術
為了進一步實現按土壤重金屬污染問題的解決,各國逐步提出了清潔生產的概念。在這樣的背景之下,歐共體于1979年宣布推行工業清潔生產的政策。在這樣的背景之下,該區域的農業生產部門加強了對于各類先進生產技術的運用,從而實現了農業的清潔生產,規避了農業化學產品的超量使用對土壤污染。
事實上,這種從源頭上降低污染源的措施,能夠降低了土壤中重金屬離子的引入,從而實現了土壤資源的保護。
2 土壤重金屬污染治理方法
目前,我國處于經濟結構轉型期間,土壤重金屬污染的問題也較重。在這樣的背景之下,為了實現我國社會的綠色、低碳、可持續發展,我國的有關部門加強了對于該類問題的解決。關于常見的土壤重金屬污染治理方法,筆者進行了相關總結,具體內容如下。
2.1 工程治理法
所謂的工程治理法,指的是相關單位借助物理原理以及方法進行土壤重金屬污染問題的解決。在傳統的工程治理過程中,工作人員多借助換土、翻土等方法進行作業,但伴隨著科學技術的不斷變更,我國有關部門逐步采用淋洗法、電解法、熱處理等辦法進行作業。
一般而言,工程治理方法在運行的過程中具有效果顯著等特點,但是其因為工程復雜、工程量等問題進而導致工程成本的進一步增加。此外,該方法在運用的過程中往往因為維護措施不到位而導致部分土壤中的金屬元素被遷移到其他地區,造成土壤重金屬污染面積的擴大,難以真正改善土壤的重金屬污染現狀。
以日本富士縣神通川流域的土壤重金屬污染防治為例,為了降低土壤中的鎘元素,相關單位加強了對于工程治理法的運用。在這一過程中,工程單位去除污染區域15cm的表土,并壓實心土,并采用淋洗法對污染土壤進行清洗。
2.2 農業治理
所謂的農業治理,指的是通過優化、完善傳統的耕作管理制度,實現土壤重金屬污染的降低。在這一過程中,工作人員需要依據重金屬污染的實際狀況而選擇相應的植物種植,從而實現了對于土壤中重金屬元素的消除。此外,在農業治理的過程中,作業人員還需要合理選擇花費,從而降低土壤中的重金屬元素。
學者林汲等人就通過實驗分析發現了硅藻土有機肥能夠實現對于Cd、Zn重金屬離子的吸收,從而降低了土壤中的重金屬離子。一般而言,該方法在運行的過程中普遍存在操作簡便、費用低的特點,但是由于其仍舊未能夠從根本上消除重金屬污染,進而導致其只能夠作為輔助手段進行處理。
在進行廣西壯族自治^環江縣廢礦土壤污染治理的過程中,中科院地理所環境修復中心陳同斌率團隊,借助蜈蚣草等植物開展了土壤重金屬處理工作,并成功修復1280畝重金屬污染農田。
2.3 生物治理
生物治理方法在運行的過程中主要借助生物生命代謝活動的開展,從而降低了環境中重金屬污染的濃度。從而確保部分受到污染的土壤能夠恢復到初始狀態。一般而言,生物治理方法在運用的過程中因為參與治理的主角不同,故而分為動物修復、微生物修復以及植物修復。
所謂的動物修復技術,指的是有關部門以及人員利用土壤中的低等動物進行土壤中重金屬的吸收,從而實現了土壤中重金屬含量的進一步降低。相關的研究表明,蚯蚓的出現能夠實現對于硒、銅元素的吸收。事實上,該方法在推行的過程中也具有一定的問題:諸如低等動物往往會將吸收的金屬元素再次釋放到土壤中,從而造成了二次污染。
微生物修復技術則是利用土壤中的微生物進行各類金屬元素的吸收。目前,最為常用的微生物就是――真菌。真菌在生存的過程中往往能夠分泌一定量的氨基酸、有機酸等物質,從而實現了對于重金屬的溶解。目前,從相關的研究分析可以發現:微生物修復技術在運行的過程中具有較為光明的前景,且能夠較好的實現我國土壤重金屬問題的解決。
植物修復技術的運行原理主要是在污染的區域種植特定植物,從而借助植物的生長過程實現對于重金屬的吸收以及化解。目前,植物提取技術獲得了相關研究人員的重視,并由此促進了土壤重金屬問題的解決。現階段,最為常用的植物有遏藍菜、高山甘薯等。
仍舊以日本富士縣神通川流域的土壤重金屬污染防治為例,土壤重金屬處理單位在含鎘100mg/kg土壤上進行苧麻的種植,從而由此實現對于土壤中鎘元素含量的降低。該地區在采取生物法治理土壤重金屬污染的過程中,實現了鎘元素含量降低27.6%。
3 發展論述
為了進一步促進我國土壤重金屬污染問題的解決,我國的有關部門需要從法律的角度出手,加強對于各類土壤重金屬污染法律法規的制定。此外,我國還需要加強對于清潔生產的發展,并大力運用清潔能源。而在已經發生的土壤重金屬污染問題,作業人員需要加強植物修復技術的運用。
4 結束語
為了進一步促進我國土地重金屬污染問題的解決,我國的有關部門以及人員需要采取科學的方式進行問題解決。本文基于此,分析探討土壤重金屬污染預防的發展歷程(預防體制、預防技術),并就常見的土壤重金屬污染治理方法進行分析,最后論述了我國土壤重金屬污染問題解決的措施。筆者認為,隨著相關措施的落實到位,我國的環境問題必將得到顯著的改善。
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引言
城市是人類社會經濟發展的必然產物。從18世紀以來人口不斷向城市集中。如今隨著各國工業迅猛增長,社會經濟飛速發展,城市的數目和規模均不斷擴大[1]。而城市環境是一個以人為中心的城市經濟、社會生態的復合生態系統。目前,城市人口劇增,人類活動頻繁污染治理,使得組成這個環境的水、空氣和土壤時刻處于被污染的狀況之下,影響著城市的可持續性發展中國。所以,建設一個綠色健康的城市環境是城市可持續發展的必然方向。
城市土壤是指受多種人為活動的強烈影響,原有繼承特性遭到強烈改變的厚度大于或等于50cm的城區或郊區土壤[2],是城市環境的重要組成部分,是城市生態系統地球化學循環的重要環節[3],也是城市賴以存在發展的物質基礎。當大量的重金屬隨著各種各樣的人類活動進入城市土壤中,便造成這些元素在土壤中的積累。一般認為,土壤中污染物累積總量達到土壤環境背景值的2或3倍標準差時,說明土壤中該污染元素或化合物含量異常,已屬土壤輕度污染;當土壤污染物含量達到或超過土壤環境基準或環境標準時污染治理,說明該污染物的輸入、富集的速度和強度已超過土壤環境的凈化和緩沖能力,則屬重度土壤污染。由于城市人口密集,人類活動頻繁,與土壤接觸的機率很高,所以城市土壤的重金屬污染更容易通過大氣、水體或食物鏈而直接或間接地進入人體,威脅著人類的健康甚至生命。因此,研究城市土壤重金屬污染現狀并提出相應的治理對策是可持續發展城市所必需進行的重要的基礎工作。
1.城市土壤重金屬污染的現狀
2.1 空間分布特征
由于城市土壤受人類各種活動的強烈影響,因此其重金屬污染分布也呈現出
顯著的空間差異。一般地,人口聚集的城市中心區域土壤重金屬含量明顯高于郊區和農田。對紐約市“市區-郊區-農區”土壤研究發現,重金屬離子總量、重金屬離子多樣性等隨著距市中心距離的增加而降低,重要污染重金屬Pb、Cu、Ni、Cr的含量下降非常明顯[4]。
在城市不同的功能區污染治理,重金屬分布呈現出一定的規律性。一般的規律表現為:Pb的濃度為老工業區>老居民區>商業區>開發區>其它;Zn的濃度為老居民區>商業區>老工業區>其它;Cu的濃度為老居民區>商業區>其它;Cd的濃度為老工業區>老居民區>其它[5 - 7]中國。
城市公園是人們與土壤直接接觸較多的特殊區域。北京城區三十多個公園土壤Pb質量分數調查表明,盡管大多數公園土壤污染程度輕,但客流量大的故宮、頤和園等著名公園污染指數卻遠遠高于其它公園[8]。
城市土壤重金屬污染的另一特征是公路兩側一般為城市土壤重金屬污染最嚴重的地帶,且呈明顯的帶狀分布[9]。在50 m~80 m內公路兩側土壤中鉛污染相當嚴重,100 m外土壤中的鉛含量沒有明顯增加[10]。
此外,建筑物的建設、垃圾的堆積填埋等嚴重破壞了自然土壤結構,土壤層次凌亂,重金屬在其垂直剖面方向分布變異較大,不同功能區重金屬元素在土壤中各層的聚集狀況沒有規律可循[11,12] 。
2.2城市土壤重金屬污染的來源
礦產冶煉加工、電鍍、塑料、電池、化工等行業是排放重金屬的主要工業源,其排放的重金屬可以氣溶膠形式進入到大氣,經過干濕沉降進入土壤;另一方面污染治理,含有重金屬的工業廢渣隨意堆放或直接混入土壤,潛在地危害著土壤環境[13]。隨著城市化發展,大量污染企業搬出城區,原有的企業污染用地成為城市土壤重金屬污染的突出問題[14]。
燃煤釋放也是土壤重金屬重要來源之一, 195年中國燃煤排放汞302.9噸,其中向大氣排放量為213.8噸,北京、上海等超大城市排汞強度較高[15]。雖然近些年燃料使用及供暖方式的改變已明顯改善這些城市的空氣污染狀況,但過去燃煤釋放并已沉降至城市土壤中的重金屬對城市生態系統、環境及人體健康仍會產生長期效應。
隨著城市化發展,交通工具的數量急劇增加,汽車輪胎及排放的廢氣中含有Pb、Zn、Cu等多種重金屬元素[16,17],進入周圍的土壤環境污染治理,成為土壤重金屬污染的主要來源之一。此外,雨水淋洗也會使市區內堆放的垃圾中的重金屬以有效態形式[18]滲漏釋放到土壤中,使城市土壤局部重金屬含量增加中國。而表生條件下以有效態形式存在的金屬元素幾乎不可能再結合為殘渣態,重金屬在土壤中遷移能力增加,進而污染地下水。
2.3城市土壤重金屬污染影響人體健康的途徑
城市郊區是市區蔬菜的主要供應基地。因此,土壤-蔬菜系統是城市人群暴露土壤重金屬污染的主要途徑之一。目前研究發現中國城郊菜地土壤已受到不同程度的重金屬污染[19,20],其供應的許多蔬菜中重金屬含量已超過相應的標準。而西班牙的Nadal等通過建立評價模型發現工業地區甜菜中Cr的積累與攝入有可能導致癌癥發生率增加[21]。
城區內,土壤中主要種植的是觀賞性或凈化空氣的植物,通過土壤-植物食物鏈對人體造成健康危害的可能性不大。但公園土壤與游人皮膚接觸[22]、兒童攝取[22]、風起揚塵被人體直接吸入等成為城市土壤直接接觸人體危害健康的又一個主要途徑。研究發現[23,24]沙塵暴時,揚塵中來源于土壤的重金屬元素Pb、Zn、Cd、Cu等的濃度比平常高出3~12倍,可吸入顆粒物的質量濃度極高污染治理,人體吸入重金屬的量因此增加。
2.城市土壤重金屬污染的治理對策
城市土壤是城市生態環境的重要組成部分,是地球環境中進行物質、能量、信息交換的重要環節。當其中的重金屬含量超過其環境承載力后,將通過地表徑流、淋溶、大風揚塵等途徑對地表水、地下水和大氣環境產生危害。為了保證人類和諧地生活在高速發展的城市中和人類社會的可持續發展,尋找控制治理城市土壤重金屬污染的有效方法勢在必行中國。
3.1減少或切斷重金屬污染源,提高城市環境質量
在可持續發展理論和生態優先的原則下,改進生產工藝,實現綠色生產和循環經濟,充分回收轉換工業生產過程中產生的重金屬有害物質,減少三廢排放,禁止任意堆放工業生產的廢渣,防止其中的重金屬物質下滲到土壤或揮發到大氣中。
減少煤的使用污染治理,開發清潔能源新技術,調整能源結構及能源供給方式,也是有效降低城市土壤重金屬污染的有效措施。
分類收集處理城市垃圾,回收其中有用的重金屬元素,在垃圾重金屬不超標的情況下才能進行填埋、堆肥和焚燒。
3.2修復污染土壤,降低對人體的危害
由于土壤揚塵已成為城市大氣重金屬污染的主要來源。因此,可采取化學方法去除土壤中重金屬。實驗研究發現采用EDTA溶液淋溶去除土壤重金屬的同時還可以回收利用這些物質,因此其成為去除城市土壤重金屬的一種極有應用前景的方法。
當然,生物修復污染土壤有著工程措施無法相比的優勢。種植植物不僅可以覆蓋城市土壤,減少土壤揚塵的機會,而且還美化城市景觀污染治理,凈化空氣,同時根據污染城市土壤的重金屬元素種類有目的地選擇植物種類合理搭配,可切實有效地從根源上修復城市土壤中的重金屬污染。
3.3 建立城市土壤重金屬健康評價標準
我國尚未制定出城市土壤重金屬健康評價標準,不易界定城市土壤重金屬污染,這不利于城市土壤不同功能的開發,因此應結合人體健康評估、土地利用方式和土壤中重金屬賦存狀態加大對城市土壤重金屬健康評價體系研究的力度,盡快建立相應完整的評價標準,實現對城市土壤正確的評價,以便幫助政府相關部門制定出合理的法規,有效地保護、管理城市土壤和正確指導城市土壤的合理開發。
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(二)重金屬污染的主要特點。(1)來源復雜。重金屬污染來源于自然界,來源于工業、農業、人們的生活,來源于城市和鄉村。(2)主體多元化。人為造成重金屬污染的主體眾多,有政府、企業、公民。而且受害主體不特定化。(3)時間長,隱蔽性強。由于歷史的積累以及對重金屬污染防治的忽視,重金屬污染的時期長,其造成的危害不會馬上體現處理,不易為人們所重視。(4)影響深,危害大。“重金屬污染的危害主要體現在兩個方面:一是對環境的污染;二是對人體的傷害。”在環境污染方面,重金屬污染與其他有機化合物的污染不同,不少有機化合物可以通過自然界本身物理的、化學的或生物的凈化,使有害性降低或解除。而重金屬很難在環境中降解。在開采、冶煉、加工及商業制造活動中排放的重金屬污染物進入大氣、水,造成大氣污染和水污染,最終,大部分重金屬停留在土壤和河流底泥中。當環境變化時,底泥中的重金屬形態將發生轉化并釋放造成水污染。在對人體的傷害方面,重金屬通過大氣、水、食物鏈進入人體,在人體內和蛋白質及各種酶發生作用,使它們失去活性,并在人體的某些器官中富集,如果超過人體所能耐受的限度,會造成人體急性或慢性中毒,具有致癌、致畸及致突變作用,對人體會造成很大的危害。(5)綜合治理任務艱巨。重金屬污染防治涉及多個部門、多個地區、甚至多個省份的協調與綜合治理。湘江流域涉重金屬的防治就涉及株洲、衡陽、郴州、湘潭、婁底5個市。需要發改、財政、國土、環保、工信、衛生、安全、科技等多部門的合力與協調。
二、重金屬污染的形成機制對構建司法保護機制的主要影響
我們所說的重金屬污染指的就是因人類活動導致環境中的重金屬含量增加,超出正常范圍,并導致環境質量惡化。從重金屬污染形成機制和特點來探析其法律機制的主要問題,能更好的對癥下藥。
(一)來源的多樣性突顯我國重金屬污染防治法律制度不完善。重金屬污染存在于水體、大氣和土壤等。對于重金屬污染的防治,我國的《水污染防治法》、《固體廢物污染環境防治法》、《土地管理法》、《危險化學品安全管理條例》等立法中均有涉及,但沒有形成系統的重金屬產過程中污染防治制度體系。原則性立法過多、可操作性差、基本法律制度沒有建立起來。(二)主體的多元化導致責任機制不健全。政府的監督責任不健全甚至缺乏;污染企業的法律責任追究機制不健全;民眾環保意識不足,法律救濟途徑存在缺陷。(三)治理的長期性與復雜性彰顯出法律規定顧此失彼,不全面。我國重金屬污染防治注重工業排放的治理,對農業和生活垃圾污染缺乏應有的關注。我國環境污染防治法注重工業生重金屬的排放控制,忽視生活活動中重金屬的污染物的排放,也忽視對生活環境中重金屬污染物的監測、評價與管理。④而隨著科學技術的高速發展,很多重金屬應用到日常消費產品及農業用品中。由于這些含有重金屬產品的使用日益廣泛,回收困難且沒有建立完整回收、處理系統,加上消費者對重金屬的存在及其危害缺乏了解而容易輕視,易導致含有重金屬產品在使用、丟棄、沖洗處理、掩埋中,擴散了重金屬污染的范圍,加重了污染的程度。(四)影響的深遠與嚴重的危害性考量著國家司法的綜合執行力。我國環境法學專家蔡守秋教授指出:“我國現行的污染防治法都存在一個最大的弊端:沒有有效的執行手段和責任追究機制。”污染者因為處罰力度不夠大,于是污染事件時常發生。但問題的關鍵是法律法規的責任追究機制不健全、處罰力度不夠大。這已經成了解決土壤重金屬污染問題的一大頑疾。(五)綜合治理的艱巨性使得實踐操作中綜合治理與協調機制缺乏可操作性。整治重金屬污染是一項長期、復雜、艱巨的任務,影響包括重金屬污染防治在內的環境保護任務的實現,一是缺乏對政府及其有關部門環境保護責任及其監督的法律規定,環境管理體制有待改革和完善。二是需要加強環境信息公開、公民環境知情權的保障、公眾參與環境決策和公眾監督機制。三是一些重要的環境管理制度尚需建立和完善,一些環境制度可操作性不強,存在污染防治責任不明確、違法成本低、環境健康損害救濟難、環境公益損害救濟難等問題。
二、工作重點
根據我市實情,確定重點防控的重金屬污染物是鉛、汞、鎘、鉻和類金屬砷,重點防控的區域(流域)是重金屬污染物排放相對集中的地區,重點防控的行業是有色金屬礦(含伴生礦)采選業、有色金屬冶煉業、含鉛蓄電池業、電鍍業、皮革及其制品業、化學原料及化學制品制造業等,重點防控的企業是具有潛在環境危害風險的重金屬排放企業(特別是集中式飲用水水源地上游的企業)。
三、主要措施
(一)做好對重金屬排放企業及其周邊區域環境隱患的全面檢查,摸清重金屬污染情況,建立監管臺帳,確定我市重點防控區域(流域)和重點防控企業名單。為了確保環境安全,各縣(市、區)政府必須與轄區內的所有重金屬重點防控企業簽訂環境安全責任狀。
1.對檢查中發現的違法行為要依法嚴處,對污染治理設施不能穩定達標或超總量排污的重金屬污染企業,依法責令整改直至關閉。對不符合產業政策的重金屬企業依法實施關閉,堅決取締無經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的巡查制度,加強對重金屬污染企業的監控,嚴防超標排放。將整治重金屬違法排污企業作為全市環保專項行動的重點,不斷加大對違法行為的處罰力度,維護社會公平。
(二)嚴格執行建設項目環評審批和“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,對排查發現的未經環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停拆除。
(三)嚴禁在重金屬排放企業1公里范圍內新建居民點,在此范圍內現有的居民點應按規定要求地方政府實施搬遷;地方政府對此有承諾的,必須按承諾予以兌現。
(四)進一步規范重金屬排放企業的環境管理,督促企業建立特征污染物產生、排放臺帳和日常監測制度,定期報告監測結果,并向社會公布重金屬污染物排放和環境管理情況。督促企業提升污染治理水平,規范原料、產品、廢棄物堆放場和排放口,建立和完善重金屬污染突發事件應急預案,督促重點防控企業開展清潔生產審核。對不實施清潔生產審核或者雖經審核但不如實報告審核結果的,責令限期改正。
(五)要按照《市重金屬污染防治工作實施方案》的要求,切實加強組織領導,明確任務,落實責任。對因重金屬污染造成群發性健康危害事件或造成重特大環境污染事故的,按有關規定對負責人實施問責,并從該重金屬排放企業的立項、審批、驗收、生產和監管全過程,對有關責任單位和責任人追究責任,對構成犯罪的,依法移送司法機關處理。
四、時間安排
(一)準備階段(年5月15日前)
各縣(市、區)政府根據本方案,制定轄區內具體實施方案,進行動員部署,并于4月25日前將實施方案及聯系人報市專項行動領導小組辦公室(市環保局)。
(二)集中整治階段(5月16日—9月30日)
各縣(市、區)組織相關部門對轄區內的重金屬排放企業及其周邊區域環境隱患進行全面檢查,摸清重金屬污染情況,建立監管臺帳,確定重點防控區域(流域)、行業、企業和高風險人群。對檢查中發現的違法行為要依法嚴處,對污染治理設施不能穩定達標或超總量排污的重金屬污染企業,依法責令整改直至關閉。
(三)督查階段(10月1日—11月15日)
市環保局將對轄區內整治行動的開展情況進行督查,確保對違法排污企業處罰到位、整改到位,各項措施落實到位,省環保廳也將會適時對我市的整治行動開展情況進行督查。
(四)總結階段(11月15日—12月5日)
各縣(市、區)對專項整治工作進行總結,對存在的問題進行整改,完善相關政策措施,并于12月5日前將工作總結報市專項行動領導小組辦公室(市環保局)。
五、具體要求
1 引言
隨著我國加入世界貿易組織,經濟全球化的迅速發展,含重金屬的污染物通過各種途徑進入土壤,造成土壤嚴重污染。土壤重中金屬污染不僅對生物的生存有危害,對于人類自身的危害同樣十分嚴重。農村因農藥的的大量使用從而導致土壤重金屬污染嚴重,城市則因為工業原因導致土壤重金屬污染嚴重。
而在處理重金屬污染方面,目前國內有資質處理重金屬污染的公司寥寥無幾。由于我國經濟的快速發展、工業化的快速發展使得土壤的重金屬污染問題越來越嚴峻,土壤的重金屬污染又與人民的生活息息相關,所以我們必須重視土壤重金屬污染問題,研究其解決方法。
2 現狀
根據我國有關權威相關部門的顯示,目前在我國東部發達經濟地區為數不多的耕地中,其中有超^七成以上的土地被污染,并且照這個趨勢來看,如果不及時采取有效措施,污染的情況還會持續加劇,對地下水資源的質量和人們的身體健康構成嚴重威脅,影響十分惡劣。
根據國家環境監測中心的調查結果,我國的土壤污染種類多樣,從重度金屬污染到輕度污染、中度污染、高度污染都有不同程度的涉及,其中尤以重金屬污染最為嚴重,由于重金屬近年來在工程使用超標,在嚴重污染領域已經首當其沖,需要引起人們的高度重視。
鎘、砷、汞等有毒重金屬所導致的重金屬污染比起傳統的水污染影響是十分惡劣的,破壞力強,恢復時間久,修復速度慢 在一些重金屬超標污染嚴重的工業區,我國有些城市的大片農田受多種重金屬污染,超過十成的的土壤已經基本喪失土地生產力,近十年都無法進行耕種收獲。
嚴峻的問題越來越導致周圍環境的惡化和生態的變化,也開始引發人們的思考和行動,早在2005年,我國有關立法機關便通過了對污染的防御和治理的有關條款進行規定,要求企業和公司在生產過程中承擔社會責任,減少污染物的排放,為人們的生命健康和生態環境的改善從法律角度提供了理論基礎,讓企業、公司有法可依。
3 污染來源
從上文的統計結果中我們可以看出,我國的當前主要污染以重金屬為主,那么主要是哪些金屬構成的呢?它們是怎么來的呢?研究表明,我國目前的重金屬污染以鎘、鉛、鉻、銅、鋅等為主,其中鎘的污染最為嚴重。而重金屬的主要來源是人類的生產生活活動,例如工業污染物的排放、農業用水農藥污染以及人類生活污水的排放等。
3.1 鉛的來源
鉛作為原料應用于蓄電池、電鍍、顏料、橡膠、農藥、燃料等制造業;鉛板制作工藝中排放的酸性廢水中鉛濃度最高,電鍍廢液產生的廢水鉛濃度也很高。
3.2 鎘的來源
鎘可以為鋼、鐵等電鍍,提供一種抗腐蝕性的保護層,具有吸附性好且鍍層均勻光潔等特點,因此工業上90%的鎘用于電鍍、顏料、塑料穩定劑、合金及電池等行業。
3.3 鎳的來源
鎳在廢水中主要以二價離子存在,主要是硫酸鎳、硝酸鎳以及與許多無機和有機絡合物生成的鎳鹽。電鍍業、采礦、冶金、石油化工、紡織等工業,以及鋼鐵廠、印刷等行業是含鎳廢水的工業來源,其中以電鍍業為主。
3.4 銀的來源
硝酸銀是常見銀鹽中唯一可溶的,廢水中含銀的主要成分也是硝酸銀。硝酸銀廣泛應用于無線電、化工、機器制造、陶瓷、照相、電鍍以及油墨制造等行業硝酸銀有著廣泛應,電鍍業和照相業則是含銀廢水的主要來源。
4 土壤污染的修復
對于土壤的重金屬污染處理方法,目前主要有四大類,即化學方法、工程方法、生物方法以及農業方法。
4.1 化學方法
該方法針對不同的土壤狀況,選擇合適的化學試劑加入土壤,用以去除土壤中的重金屬,降低土壤中重金屬的含量。也可抑制污染物質的再次溶出、擴散,從而最終達到降低重金屬污染的目的。
4.2 工程方法
該方法是將污染的土壤移除后加入未污染土壤,并且對已污染的土壤進行處理,從而達到修復土壤的目的。可以對已污染土壤通過熱處理(將污染土壤加熱,使土壤中的揮發性污染物揮發并收集起來進行回收或處理)、淋洗(用淋洗液來淋洗污染的土壤)、電解(使土壤中重金屬在電解、電遷移、電滲和電泳等的作用下在陽極或陰極被移走)等方式加以處理。該種方法具有效果徹底、穩定等優點,但同時操作方式較為復雜、治理費用高并且易引起土壤肥力降低等缺點。
4.3 生物方法
該方法通過利用某些生物的特殊習慣以及生理功能來適應、改善土壤的重金屬污染狀況。利用蚯蚓和鼠類吸收土壤中的重金屬,利用微生物的生物功能對土壤中的重金屬進行吸附、沉淀、氧化、還原,降低土壤中溶解的重金屬含量。該種方法實施簡便,投資少,對環境極為友好,但是所需時間極長,短期內治理效果十分不理想。
4.4 農業方法
該方法通過因地制宜的改變一些耕作管理制度、在污染土壤上種植不進入食物鏈的植物來減輕重金屬的危害。農村的土壤重金屬污染的主要來源是農藥的大量使用,因此改進耕種制度便顯得極為重要。選擇合理有效科學的耕種方式可以很大程度的降低土壤再次被污染程度,輔以生物方法可以解決長期的污染問題,并且對于環境很友好,非常值得提倡。
5 前景
土壤的重金屬污染存在治理難、治理時間長的難題,因而如何有效的在不對土壤肥力造成影響的情況處理重金屬污染就顯得極為重要。而目前的大部分方法都處于實驗室試驗階段,并沒有合理有效的處理方式,因此研究出一種優秀的土壤重金屬污染處理方式極為重要,目前我國土壤重金屬污染形勢十分嚴峻,可以說刻不容緩。
通過對以上一些土壤重金屬污染修復技術的介紹,可以預測,在今后的重金屬污染治理中,生物方法將發揮巨大作用。同時,修復過程不僅僅局限于一種修復方式,而將成為兩種或多種修復方式共同作用的情況。因此,在我們了解各種修復方式的實際操作方法及其優缺點后,在應用過程中取長補短,才能更大的發揮其修復能力。并通過一些新的修復思路和方法的探索,為今后的研究指明方向,這還需要植物生理學、土壤學、生態學、化學、遺傳學、環境保護學和生物工程等多個學科的共同努力來實現。
修復的成功和失敗經驗,特別是結合我國國情,加強研究,將會使我國污染土壤及地下水和地表水的生物修復的工作進入到一個嶄新的階段。
6 結語
重金屬復合污染是當前土壤污染研究的重要科學問題。由于土壤中重金屬復合污染的普遍性及它們在生態系統中具有多樣、復雜的復合效應機制,包括協同作用、拮抗作用以及加和作用等,還有復合污染的復雜性和特殊性,因此,土壤重金屬復合污染是很難治理的。因此我們要大力研究其治理方式,尤其是生物方法,在不破壞環境的前提下治理污染問題。
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Abstract: At present, the soil heavy metal pollution research in our countries is a rather hot topic. In a broad range of data collection, based on the prevention and control of soil heavy metal pollution, the paper put forward some Suggestions and ideas.
Key Words: heavy metal; pollution; soil;
中圖分類號:[TE991.3]文獻標識碼:A 文章編號:
一項由原國家環保總局進行的土壤調查結果顯示,廣東省珠江三角洲近40%的農田菜地土壤遭重金屬污染,其中10%屬嚴重超標。由于土壤重金屬污染具有隱蔽性、不可逆性和持久性,對生態環境和人類健康影響深遠,所以土壤重金屬污染問題越來越受到人們的關注和重視。
一、土壤質量的涵義與土壤重金屬污染
根據聯合國糧食及農業組織(FAO)相關專家對土壤質量的定義,結合國內外尤其是美國、澳大利亞、歐盟等一些國家學者對土壤質量的普遍看法,所謂土壤的質量,與土壤中的重金屬含量是決不可能畫上等號的。我們不能認為土壤中重金屬的含量低就認定土壤的質量高,反之亦然。根據對土壤質量的比較權威的定義,土壤的質量并不就是指土壤的質地,也不是指土壤為植物提供P、N、K等一些營養成分的能力,而是指能夠支撐農產品的生產能力、保護生態環境、保護動物以及人類的健康與保護食品的安全等綜合能力。FAO對土壤質量的定義主要是從測定土壤的生物、物理和化學性質的大概100多種指標而來。其中生物參數的指標是比較重要的。也就是說,代表土壤的生命活力主要是土壤中生物以及生物的多樣性,其中土壤中的生物多樣性就是土壤質量的核心組成,也就是土壤質量的內涵。
土壤具有同化和代謝外界環境進入土體的物質的能力,也就是常說的自凈能力。當土壤中重金屬的含量超過土壤的自凈能力或者明顯高于土壤環境基準或土壤環境標準,并引起土壤環境質量的惡化,這就是土壤重金屬污染。
二、土壤中重金屬污染的危害
(1)在自然生態系統中,大氣環境、水環境和土壤環境的物質循環聯系緊密,土壤的污染物會隨著土層的遷移與地表徑流,從而污染地下水、地表水,也會污染其他新的土壤,甚至會通過揮發產生大氣污染。
(2)土壤中的重金屬污染讓緊張的耕地越來越短缺。由重金屬污染造成土壤質量下降而導致耕地面積的減少,更加劇了對我國耕地紅線的沖擊。目前這種情況并沒有出現減緩的趨勢。
(3)重金屬污染物通過影響土壤中某些微生物的數量與活性,從而影響土壤的活性。另外,重金屬污染物大多對生物具有一定的毒害作用,因此土壤重金屬的含量對農作物的產量有很大的影響,甚至會導致農作物的減產,所以土壤的重金屬污染影響到農業生產的可持續發展。
(4)大多數重金屬污染物難以降解,在生態系統中,生物富集現象顯著,將直接或間接危害到處于食物鏈頂端的人類的身體健康。
(5)土壤的重金屬污染物在遷移和轉化的過程中,除了濃度的累積,毒性也可能會增加,例如汞的生物甲基化,這更加劇了土壤污染帶來的危害。
三、土壤重金屬污染的來源
(1)污灌。在缺水地區,污水灌溉解決了農用供水不足的問題,起著保證農作物產量的作用,同時也帶來了土壤污染及地下水污染等問題。
(2)化肥、農藥以及塑料薄膜的大量使用。不合理的農藥和化肥的使用會使土壤被重金屬所污染,某些化肥含有過量的重金屬Zn、Cd、Pb等。農用塑料薄膜釋出的Cd、Pb也會造成土壤重金屬污染
(3)大氣的沉降。工廠排放的煙氣、粉塵等氣體污染物經大氣環流擴散,以干、濕的沉降方式進入到水體與土壤中。
(4)含重金屬固體廢棄物。工業廢棄物、礦產的開采與冶煉產生的廢渣、涉重金屬企業污水處理系統產生的污泥等含重金屬危險廢物是土壤重金屬污染的主要來源。
(5)交通運輸的污染。交通運輸中重金屬的污染來源于汽車排放的尾氣及輪胎磨損產生粉塵。
四、政府對防治土壤中重金屬污染采取的措施
(1)提高涉重金屬建設項目的準入門檻,有效控制新增污染源。對不符合產業布局、行業發展規劃、環保規劃的建設項目堅決不予上馬。符合產業政策的涉重金屬項目實行入園建設、統一規劃布局、統一管理。
(2)摸清管理轄區地域,特別是農作物產地土壤質量狀況,強化土壤重金屬污染物的跟蹤監測,劃分種植功能區,對超標受污染的土壤進行修復。落實環保目標責任考核、行政問責制度,對超標區域實行掛牌督辦、區域限批。
(3)推行清潔生產,加快涉重金屬行業轉型升級。通過實施清潔生產審核,從源頭上削減重金屬污染物的排放,提高資源利用效率,減少污染物末端治理的壓力。
(4)加密對涉重金屬企業污染物排放情況的監督性監測,對國控、省控重點企業至少每兩月監測一次。強化企業自行監測,適時推行涉重金屬污染源、重點流域在線監測監控。
(5)加強環境監管,嚴格環境執法。嚴厲打擊涉重金屬行業違法排污行為,對環保設施運行不正常、偷排、超標超總量排放等環保違法行為從嚴處罰,嚴格執行含重金屬危險廢物轉移聯單制度。
五、治理土壤中重金屬污染的方法
(1)生物修復法。這種方法主要是通過一些特殊的微生物與植物把土壤中的重金屬利用新陳代謝的作用去除或者轉化其形態,降低重金屬的毒性,使土壤得到一定程度的凈化。
(2)熱處理方法。熱修復處理法的原理其實就是運用了污染物的熱揮發性,利用高頻電壓所產生出來的電磁波,把土壤進行加熱,使土壤中的污染物能夠解吸出來,由此達到修復的目的。該方法對重金屬汞的治理效果顯著。
(3)排土、客土和水洗法。排土就是剝去表層受污染的土壤,客土就是在被污染的土壤上覆蓋未受污染的土壤。水洗法是通過清水灌溉稀釋或洗去重金屬離子從而降低重金屬污染物的含量。
(4)化學修復方法。這個方法是利用某些化合物與土壤中的重金屬反應所形成的絡合物,很容易和酸根離子發生反應產生沉淀的特點,通過投加一些改良劑到土壤里來降低土壤中重金屬的遷移性,減少其含量,從而達到修復以及治理土壤的目的。
六、結束語
土壤中重金屬污染問題隱蔽、危害大,難以治理。國土資源部曾公開表示,中國每年有1200萬噸糧食遭到重金屬污染,直接經濟損失超過200億元。經濟發達地區普遍存在著土壤重金屬污染問題。隨著產業轉移,一些東部地區的高能耗、高污染項目開始往中西部省份轉移,中西部欠發達地區的土壤環境也面臨著重金屬污染的威脅。近年來頻繁見報的重金屬污染事故,時刻警醒著人們要重視土壤中的重金屬污染的問題。
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