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土壤重金儻廴炯次人類在生產(chǎn)生活等社會活動中使得重金屬進入土壤的行為,使得土壤中的重金屬含量超標,進而導致危害生態(tài)環(huán)境。一般土壤重金屬污染中重金屬的種類主要有砷、錳、鉻、銅、鎘等,通常為多種重金屬的復合污染情況。一旦土壤出現(xiàn)了重金屬污染情況則會嚴重影響農(nóng)作物的生長與收獲,導致農(nóng)作物產(chǎn)量減少、質量下降,嚴重者會危害人類健康。另外,土壤重金屬還會對大氣環(huán)境、水資源造成污染,影響范圍十分廣泛。因此,土壤重金屬污染已經(jīng)成為了世界各國重視的重大環(huán)保課題。
土壤重金屬的來源包括以下幾個方面:第一,在礦產(chǎn)開發(fā)過程中和冶煉過程中,由于礦區(qū)沒有安設完善的環(huán)保治理裝置,大量冶煉礦產(chǎn)廢物直接拋棄戶外,從而導致土壤出現(xiàn)重金屬污染;第二,化肥農(nóng)藥的過度使用導致土壤出現(xiàn)重金屬污染,重金屬含量較多的磷肥、農(nóng)藥會導致土壤膠質結構改變,營養(yǎng)成分降低;第三,農(nóng)作物肥料添加劑中含有大量的銅、鋅,金屬元素會伴隨著肥料一同進入土壤,從而導致土壤出現(xiàn)重金屬污染。
二、土壤重金屬污染的修復技術
(一)生物修復技術
常見的生物修復技術有植物修復技術、動物修復技術等。植物修復技術主要是針對土壤重金屬污染進行植物降解處理、植物揮發(fā)處理等,不同的處理方式擁有不同的處理機制。其中,植物降解主要是讓重金屬進入植物內(nèi)部,通過植物生長機體演化過程轉變重金屬離子形態(tài),從而降低其危害性。植物根系鈍化是植物根系中的有機酸、多肽等物質與重金屬離子融合,從而緩解重金屬的移動性,降低重金屬通過地下水或空氣對土壤造成進一步污染的分析。并且,植物中富有的金屬硫蛋白含有半胱氦酸,其能夠與重金屬結合形成無毒的絡合物質,以改變重金屬的離子形態(tài)。動物修復技術即為利用土壤動物經(jīng)過吸收、分解等形式來轉變土壤理化性質,豐富土壤肥力,使得植物與微生物在土壤中的生長,進而產(chǎn)生修復土壤重金屬污染的作用。動物修復技術通常都是將土壤動物包括線蟲、虹蝴飼養(yǎng)在受到重金屬污染的土壤當中。
(二)化學修復技術
常見的化學修復技術有電力修復技術、土壤淋洗技術等。電力修復技術,其原理即為在土壤中插入電極,給土壤通電,從而使得土壤中存在的重金屬物質能夠在電力的作用下形成氧化還原反應,并且在遷移的作用下達到電極的陰極,進而實現(xiàn)去除土壤污染物的目的。電動修復技術在去除土壤重金屬污染的過程中擁有能源消耗低、后續(xù)處理便捷、不會導致二次污染等優(yōu)勢,但是該技術僅僅適合在面積較小的土壤污染區(qū)域中應用,對于大面積的被污染土壤在技術可行性上仍然有待提升。土壤淋洗技術就是通過使用淋洗藥劑來去除土壤中的重金屬物質。此技術適用于大面積、污染程度嚴重的土壤,特別是在土質為輕質土與砂質土的土壤處理中效果更優(yōu)。
(三)物理修復技術
常見的物理修復技術有改土技術、玻璃化技術等。改土技術包括客土、深耕翻土等方式。通常來說,土壤重金屬污染一般都附著在土壤表層,而客土法則是將大量干凈無污染的土壤與被污染的土壤相混合,以盡量降低土壤污染物的濃度,并且減少重金屬污染物與土壤植物根系的直接接觸,從而實現(xiàn)降低土壤重金屬對植物的損傷。深耕翻土法則是將土壤進行深耕翻覆,讓位于土壤表面的重金屬能夠在土壤中擴散,從而綜合降低土壤中重金屬的整體濃度。雖然改土技術是一種有效的土壤重金屬污染修復技術,但是在實施過程中需要投入較大的人力物力,經(jīng)濟效益不佳,無法從本質上去除重金屬,是一種非理想的修復技術。玻璃化技術,即為把重金屬污染的土壤放置在高溫下進行玻璃化處理,在完成處理溫度下降冷卻后變成堅硬的玻璃體物質,土壤中的重金屬完成固定處理,將其從土壤中清除即可。經(jīng)過玻璃化處理技術后,土壤中的重金屬物質將會始終處于穩(wěn)定狀態(tài),重金屬將會被永久固定。
三、結語
[關鍵詞]農(nóng)村耕地 重金屬污染 來源 治理
[中圖分類號] S341.1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-1-161-1
0前言
科學技術的發(fā)展,帶動了經(jīng)濟的發(fā)展,同時也促進了人們生活水平的提高。但是,粗放型的經(jīng)濟發(fā)展方式也造成了嚴重的污染,尤其是重金屬對于農(nóng)田土壤的污染,使得我國的耕地面積不斷縮減,影響到了農(nóng)作物的生長,同時還可能對人體造成相應的危害。因此,要充分重視起來,加強對于農(nóng)田重金屬污染的治理力度,切實保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的順利進行。
1重金屬污染概述
重金屬污染,指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染,其產(chǎn)生的主要原因是人們的生產(chǎn)活動,如采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素造成的。重金屬污染的危害程度并不是固定的,而是取決于其在環(huán)境、物體中存在的化學形態(tài)和濃度。通常情況下,重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染方面,氣體污染和固體廢棄物污染相對較少。
重金屬具有富集性,很難在環(huán)境中降解,因此,容易造成嚴重的環(huán)境污染,加上其具有不易移動溶解的特性,進入生物體后不能被排出,會造成慢性中毒。例如,日本爆發(fā)的骨痛病,就是由于重金屬元素鎘與人體內(nèi)部的蛋白質和各種類型的酶發(fā)生強烈的相互作用,從而導致其失去活性,造成重金屬中毒,對骨骼產(chǎn)生了嚴重的影響,引發(fā)劇烈的疼痛。
2農(nóng)村耕地中重金屬污染的來源
目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的,自然界存在的重金屬元素有45種,而對于農(nóng)村耕地影響較為嚴重的重金屬,則主要集中在汞、鎘、鉛、鉻、砷物種元素,其并稱為“五毒”。每年因重金屬污染所造成的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟損失不計其數(shù),不僅阻礙了經(jīng)濟的發(fā)展,更使得糧食產(chǎn)量大幅下降,影響社會的穩(wěn)定。對于農(nóng)村的耕地而言,重金屬污染的主要來源包括:
2.1污水
重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染方面,因此污水是導致農(nóng)田重金屬污染最主要的原因。由于粗放型經(jīng)濟發(fā)展方式的影響,許多企業(yè)并沒有對排放的污水進行處理,而是直接排入河流或者土地之中,一方面,使得河流污染嚴重,農(nóng)民在引水灌溉的過程中,將污水中的重金屬帶入農(nóng)田,從而引發(fā)重金屬污染;另一方面,污水深入地下后,重金屬元素卻不會很快講解,在不斷的富集過程中,使得土壤中的重金屬含量不斷增加,對農(nóng)作物的生長造成影響。
2.2大氣
大氣中的重金屬主要來自于工業(yè)生產(chǎn)排放的廢氣、汽車尾氣等,如果沒有對其進行相應的處理,重金屬就會以氣溶膠的形態(tài),進入大氣之中,在自然沉降和降水的作用下,最終進入土壤,從而造成農(nóng)田的重金屬污染。一般來說,大氣污染對于農(nóng)田的影響程度取決與當?shù)氐慕?jīng)濟增長方式和工業(yè)化程度,以及人口的密度和經(jīng)濟發(fā)展程度等。
2.3固體廢棄物
主要指來自含有重金屬的工業(yè)企業(yè)以及礦業(yè)企業(yè)廢棄物,也包括城市的生活垃圾。這些固體廢棄物含有的重金屬元素會在存放和處理的過程中,進入土壤,造成污染。例如,重金屬礦業(yè)企業(yè)在對礦渣進行處理時,通常都是采用統(tǒng)一處理或掩埋的方式。在堆放的過程中,會受到雨水沖刷等的影響,使得重金屬元素流入水體或土壤;而在掩埋后,礦渣中含有的重金屬元素也不會分解,而是逐漸向周圍的土壤擴散,不斷的富集,進而導致土體中重金屬含量超標,造成污染。
2.4化學農(nóng)藥和肥料
一方面,部分化學農(nóng)藥的質量不達標,含有超標的重金屬元素,在使用的過程中會隨之進入土壤,從而引發(fā)重金屬污染;另一方面,為了保證農(nóng)作物的產(chǎn)量,往往會長期使用化學肥料,提供農(nóng)作物生長需要的微量元素,但是肥料中的重金屬元素卻在不斷富集的過程中,出現(xiàn)污染現(xiàn)象。例如,如果某塊農(nóng)田長期使用磷肥,則可能導致土壤中的鎘含量超標,從而引發(fā)重金屬污染。
3農(nóng)村耕地中重金屬污染的治理對策
3.1對污染源進行控制
對于農(nóng)村耕地中重金屬污染的治理,首先必須采取必要的措施,對污染進行控制,減少污染源,之后才能對其進行處理,以免污染的重復發(fā)生。對于重金屬污染源的控制,需要做到以下幾點:
①對廢水、廢氣、固體廢棄物的排放進行控制,確保處理后排放,將其產(chǎn)生的污染降到最低。針對含有重金屬元素的污染物,更要加強管理力度。
②對農(nóng)藥肥料等的使用進行限制,對其成分進行改良和創(chuàng)新,盡可能減少農(nóng)藥中重金屬元素的殘留。
③對農(nóng)田土壤進行質量監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)潛在的風險,做到防患于未然。
3.2物理換土法
由于重金屬的治理成本大、耗時長,難度大,從經(jīng)濟角度出發(fā),對于污染較為嚴重的農(nóng)田土壤而言,可以采用換土的方式進行處理,其優(yōu)點在于徹底、穩(wěn)定,雖然施工量較大,但是相對而言速度較快,而且操作簡單,不影響農(nóng)作物的種植。
3.3化學調(diào)節(jié)法
主要是利用相應的化學藥劑等,對農(nóng)田土壤的有機質、水分、pH值等進行調(diào)節(jié),改變重金屬的水溶性和擴展性,從而降低污染的擴展速度以及其對于農(nóng)作物的影響。
3.4生物修復法
指利用植物、動物、微生物等,對土壤中的重金屬進吸收和轉化等,從而消減重金屬污染對于農(nóng)田的影響。例如,向日葵可以吸收重金屬,進而通過自身的作用將其排入空氣中,降低土壤重金屬的含量;部分藻類和蚯蚓等動物也可以對重金屬進行吸收。
4結語
總之,重金屬污染對于農(nóng)村耕地的影響是十分巨大的,農(nóng)業(yè)技術人員要加強對于重金屬污染來源的分析,通過預防和治理相結合的方式,解決土壤重金屬污染的問題。
參考文獻
[1]蔣利萍.國內(nèi)土壤重金屬污染現(xiàn)狀及治理修復[J].內(nèi)江師范學院學報,2010,25(z2):471-473.
重金屬系指密度4.0以上約60種元素或密度在5.0以上的45種元素。砷、硒是非金屬,但是它的毒性及某些性質與重金屬相似,所以將砷、硒列入重金屬污染物范圍內(nèi)。環(huán)境污染方面所指的重金屬主要是指生物毒性顯著的汞、福、鉛、鉻以及類金屬砷,還包括具有毒性的重金屬鋅、銅、鉆、鎳、錫、釩等污染物。 隨著全球經(jīng)濟化的迅速發(fā)展,含重金屬的污染物通過各種途徑進人土壤,造成土壤嚴重污染。。因而如何有效地控制及治理土壤重金屬的污染,改良土壤質量,將成為生態(tài)環(huán)境保護工作中十分重要的一項內(nèi)容。
一、土壤重金屬污染的來源
土壤重金屬污染的來源主要包括工業(yè),農(nóng)業(yè)和交通過程所產(chǎn)生污染。
1.工業(yè)污染
礦產(chǎn)冶煉加工、電鍍、塑料、電池、化工等行業(yè)是排放重金屬的主要工業(yè)源,其排放的重金屬可以氣溶膠形式進入到大氣,經(jīng)過干濕沉降進入土壤;另一方面,含有重金屬的工業(yè)廢渣隨意堆放或直接混入土壤,潛在地危害著土壤環(huán)境。隨著城市化發(fā)展,大量污染企業(yè)搬出城區(qū),原有的企業(yè)污染用地成為城市土壤重金屬污染的突出問題。
2.交通污染
隨著城市化發(fā)展,交通工具的數(shù)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,進入周圍的土壤環(huán)境,成為土壤重金屬污染的主要來源之一。
3.農(nóng)業(yè)污染
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中農(nóng)藥、化肥和有機肥的不合理使用以及使用污水灌溉農(nóng)田的行為都會造成土壤的重金屬污染。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)過程中,許多農(nóng)藥,如殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑、除學劑的大量使用引起土壤中As , Cu等污染。
二、土壤重金屬污染的危害
受污染的土壤暴露在城市環(huán)境中,形成粉塵直接或間接進入動物和人體中,對人類產(chǎn)生危害。此外,郊區(qū)蔬菜基地土壤受到污染,重金屬容易被植物利用而進入食物鏈.最終通過食物鏈影響人類的健康。曾昭華研究得出,癌的產(chǎn)生和發(fā)展與土壤環(huán)境中Sn元素質量分數(shù)有關,居住在Sn元素質量分數(shù)高的地區(qū)的人群癌癥死亡率較高。 現(xiàn)有的研究表明,城市土壤中的重金屬可通過吞食、吸人和皮膚吸收等主要途徑進入人體,直接對人特別是兒童的健康造成危害,還可通過污染食物、大氣和水環(huán)境間接的影響城市環(huán)境質量和危害人體健康。兒童血液中Pt含量等間接結果表明,污染的城市土壤揚塵是影響人體健康的重要因素。據(jù)調(diào)查,中國兒童血鉛超過國家標準(100 g/L)者達二成,大城市超標率達60%以上,且市區(qū)普遍高于郊區(qū);據(jù)美國學者研究網(wǎng),城市兒童血Pb 與城市土壤Ph含量呈顯著的指數(shù)關系(血Pb = 18. 5 + 7.2xPb10.4)。土壤重金屬污染兒素Pb, Cd, Ni, Hg, As,Cn.zn等人體中的積累都會對健康造成嚴重的危害。
三、土壤重金屬污染治理方法
1.傳統(tǒng)方法——生物修復法
生物修復技術是近年來發(fā)展起來的一種有效的用于污染土壤治理的方法,包括微生物、植物和動物等修復方法,具有成本低、無二次污染和處理效果好等優(yōu)點,能達到對污染土壤永久清潔修復的日的。生物修復有原位和異位兩種,原位微生物修復在西方發(fā)達國家應用較為普遍,是指在不破壞土壤基本結構的情況下,依賴于土著微生物或外源微生物的降解能力失除污染物。 重金屬污染土壤的植物修復主要是利用植物對重金屬的吸收、富集和轉化能力把土壤中殘存的重金屬吸收、富集到植物體內(nèi),然后收獲植物,通過焚燒等方法回收重金屬,減少進人土壤中重金屬的含量。對于重金屬污染土壤的植物修復,關鍵是尋找與篩選出超富集植物。動物修復法是土壤中的一些大型動物如蛆叫,能吸收或富集土壤中的殘留農(nóng)藥,并通過其代謝作用,把部分農(nóng)藥分解為低毒或無毒產(chǎn)物。同時土壤中還生存著豐富的小型動物群,如線蟲、跳蟲、娛蛤、蜘蛛、土蜂等,均對土壤中的農(nóng)藥有一定的吸收和富集作用,可以從土壤中帶走一部分農(nóng)藥。
2.新興方法——污染生態(tài)化學修復法
污染生態(tài)化學修復技術是近年來興起的一種技術,并被有關專家認為是21世紀污染土壤修復技術的發(fā)展方向。它是微生物修復、植物修復和化學修復技術的綜合,具有比其他方法更好的優(yōu)勢,主要表現(xiàn)在:生態(tài)影響小,生態(tài)化學修復注意和土壤的自然生態(tài)過程相協(xié)調(diào),其最終的產(chǎn)物為CO、水和脂肪酸,不會形成二次污染;費用低,緊密結合市場,容易被大眾接受;應用范圍廣,可以在其他方法不能進行的場地進行,同時還可以處理地下水污染,易操作,容易推廣。
3.新方法的提出——環(huán)境礦物學新方法
人們一直強調(diào)土壤自身的凈化能力,但土壤自凈化能力離不開土壤中礦物種對重金屬的吸附與解吸作用、固定與釋放作用,土壤中具體礦物的凈化能力才真正體現(xiàn)土壤自身的凈化能力和容納能力。土壤中有毒有害元素含量的高低,并不是直接判定土壤環(huán)境質量優(yōu)劣乃至土壤生態(tài)效應的唯一標志,關鍵問題是要揭示這些重金屬在土壤中與各種無機物之間具有怎樣的環(huán)境平衡關系。在國內(nèi)外為尋求地下水和土壤有機污染的修復方法而直接對土壤中多種粘土礦物進行改性研究,即利用有機表面活性劑去置換天然粘土礦物中存在著的大量可交換的無機陽離子,以形成有機粘土礦物,可有效截住或固定有機污染物,阻止地下水的進一步污染,限制有機污染物在土壤環(huán)境中遷移擴散。但特別需要指出的是,在粘土礦物改性過程中,其中的固定態(tài)重金屬也一并被置換出來,導致土壤系統(tǒng)中業(yè)已建立環(huán)境平衡被打破,使得土壤環(huán)境中解吸釋放態(tài)重金屬污染物總量大大增加。至此,土壤中重金屬污染物既來源于土壤中活動態(tài)的重金屬,又來源于改性粘土礦物時被置換釋放出來的重金屬。
參考文獻
[1]張浩,王濟,曾希柏.城市上壤重金屬污染及其生態(tài)環(huán)境效應 [J]環(huán)境監(jiān)測管理與技術,2010.22 (2) :11-18.
關鍵詞:化工,土壤污染,重金屬,防治
土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一,也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。隨著工業(yè)、城市污染的加劇和農(nóng)用化學物質種類、數(shù)量的增加,土壤重金屬污染日益嚴重,土壤重金屬是指由于人類活動將金屬加入到土壤中,致使土壤中重金屬明顯高于原生含量、并造成生態(tài)環(huán)境質量惡化的現(xiàn)象。
一、重金屬的來源、種類
1.土壤重金屬來源廣泛,主要包括有大氣降塵、污水灌溉、工業(yè)廢棄物得不當堆置、礦業(yè) 活動、農(nóng)藥和化肥等。首先是成土母質本身含有重金屬,不同的母質、成土過程所形成的土壤含有重金屬量差異很大。此外,人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動,也造成重金屬對大氣、水體和土壤的污染。
2.大氣中重金屬沉降、大氣中的重金屬主要來源于工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產(chǎn)生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等。它們主要分布在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側。公路、鐵路兩側土壤中的重金屬污染,主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu 的污染為主。它們來自于含鉛汽油的燃燒,汽車輪胎磨損產(chǎn)生的含鋅粉塵等。它們成條帶狀分布,以公路、鐵路為軸向兩側重金屬污染強度逐漸減弱;隨著時間的推移,公路、鐵路土壤重金屬污染具有很強的疊加性。
3.農(nóng)藥、化肥和塑料薄膜使用 施用含有鉛、汞、鎘、砷等的農(nóng)藥和不合理地施用化肥,都可以導致土壤中重金屬的污染。一般過磷酸鹽中含有較多的重金屬 Hg、Cd、As、Zn、Pb,磷肥次之,氮肥和鉀肥含量較低,但氮肥中鉛含量較高,其中 As 和 Cd 污染嚴重。農(nóng)用塑料薄膜生產(chǎn)應用的熱穩(wěn)定劑中含有 Cd、Pb,在大量使用塑料大棚和地膜過程中都可以造成土壤重金屬的污染。
4.污水灌溉 污水灌溉一般指使用經(jīng)過一定處理的城市污水灌溉農(nóng)田、森林和草地。城市污水 包括生活污水、商業(yè)污水和工業(yè)廢水。由于城市工業(yè)化的迅速發(fā)展,大量的工業(yè)廢水涌入河道,使城市污水中含有的許多重金屬離子,隨著污水灌溉而進入土壤。
5.含重金屬廢棄物堆積含重金屬廢棄物種類繁多,不同種類其危害方式和污染程度都不一樣。污染的范圍一般以廢棄堆為中心向四周擴散重金屬在土壤中的含量和形態(tài)分布特征受其垃圾中釋放率的影響,且隨距離的加大重金屬的含量而降低。由于廢棄物種類不同,各重金屬污染程度也不盡相同,如鉻渣堆存區(qū)的 Cd、Hg、Pb 為重度污染,Zn 為 中度污染,Cr、Cu 為輕度污染。
6.金屬礦山酸性廢水污染金屬礦山的開采、冶煉、重金屬尾礦、冶煉廢渣和礦渣堆放等,可以被酸溶出含重金屬離子的礦山酸性廢水,隨著礦山排水和降雨使之帶入水環(huán)境(如河流等)或直接進入土壤,都可以間接或直接地造成土壤重金屬污染。
二、土壤中重金屬污染物現(xiàn)行治理方法
1.工程治理方法
工程治理是指用物理或物理化學的原理來治理土壤重金屬污染。主要有:客土是 在污染的土壤上加入未污染的新土;換土是將以污染的土壤移去,換上未污染的 新土;翻土是將污染的表土翻至下層;去表土是將污染的表土移去等。
2.此外淋洗法
用淋洗液來淋洗污染的土壤;熱處理法是將污染土壤加熱,使土壤中的揮發(fā)性污染物(Hg)揮發(fā)并收集起來進行回收或處理;電解法是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。以上措施具有效果徹底、穩(wěn)定等優(yōu)點,但實施復雜、治理費用高和易引起土壤肥力降低等缺點。
3.生物治理方法
生物治理是指利用生物的某些習性來適應、抑制和改良重金屬污染。主要有:動物治理是利用土壤中的某些低等動物蚯蚓、鼠類等吸收土壤中的重金屬;微生物治理是利用土壤中的某些微生物等對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用,降低土壤中重金屬的毒性,如原核生物(細菌、放線菌)比真核生物(真菌)對重金屬更敏感。
4.植物治理
利用某些植物能忍耐和超量積累某種重金屬的特性來清除土壤中的重金屬;目前已發(fā)現(xiàn)400多種,超積累植物積累Cr、 Co、 Cu的含量一般在 0.1% Ni、 Pb 以上,積累 Mn、Zn 含量一般在 1%以上。生物治理措施的優(yōu)點是實施較簡便、投資較少和對環(huán)境破壞小,缺點是治理效果不顯著。
5.化學治理方法
化學治理就是向污染土壤投入改良劑、抑制劑,增加土壤有機質、陽離子代換量和粘粒的含量, 改變 pH、 和電導等理化性質,Eh 使土壤重金屬發(fā)生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低重金屬的生物有效性。
三、總結
土壤重金屬污染首先應從源頭抓起,控制污染源,土壤重金屬的污染已經(jīng)達到相當嚴重的程度,要充分認識土壤重金屬污染的長期性、隱匿性、不可逆性以及不能完全被分解或消逝的特點。土壤質量問題是經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和社會全面進步的戰(zhàn)略問題,它直接影響土壤質別、水質狀況、作物生長、農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、農(nóng)產(chǎn)品品質等,并通過食物鏈對人體健康造成危害。對土壤質量的保護便是對耕地生產(chǎn)能力的保護,更是提高土地利用效率的強有力措施之一。對于我國這樣一個人口眾多的農(nóng)業(yè)大國,開展國土質量調(diào)查評價,對土壤重金屬污染物進行試驗研究,開發(fā)耕地污染的治理方法和技術,顯得更為必要和迫切。
參考文獻
[1]崔德杰,張玉龍.土壤重金屬污染現(xiàn)狀與修復技術研究進展[J].土壤通報, 2004,35
【關鍵詞】農(nóng)田;重金屬污染;生物修復
0 前言
近年來,我國食品安全形式非常嚴峻,有一部分原因就是農(nóng)田遭到污染,尤其是重金屬污染。據(jù)報道,目前我國受砷、鉻、鉛等重金屬污染的耕地而積近2000萬平方千米,約占總耕地而積的20%;其中工業(yè)“三廢”污染耕地1000萬平方千米,污水灌溉達330多萬平方千米。重金屬不能被土壤微生物所分解,易在土壤中蓄積或轉化為毒性更大的化合物。土壤重金屬污染的特點為長期累積效應、隱蔽性、不可逆性和一定的交互作用。土壤受重金屬污染后,影響農(nóng)作物并通過食物鏈等影響人體健康,造成中毒危害。另據(jù)國土資源部的最新調(diào)查顯示:每年我國約有1200萬噸糧食被重金屬所污染,這些糧食足夠養(yǎng)活4000萬左右的人口,并且這種污染問題日益嚴重。因此,對農(nóng)田重金屬污染的治理顯得尤為迫切。當前,土壤重金屬污染的治理方法主要有工程措施、物理化學方法、化學修復方法、以及生物修復方法。本文將重點介紹生物修復法在農(nóng)田重金屬污染治理中的研究進展,同時對生物修復法治理農(nóng)田重金屬污染的研究前景進行展望。
1 簡介
生物修復法是指利用生物的生命代謝活動降低環(huán)境中有毒有害物質的濃度或使其完全無害,從而使污染的土壤局部地或完全地恢復到原始狀態(tài)。其優(yōu)點有:成本低、不破壞土壤生態(tài)環(huán)境、可以回收再利用貴金屬、造成二次污染機會較少。缺點有:周期長、一種植物一般只能提取一種或者幾種重金屬、而植物固定只是將重金屬暫時固定,如果土壤環(huán)境發(fā)生變化,重金屬的毒性作用還有可能再次出現(xiàn)[1]。
2 生物修復法的分類
生物修復作用治理農(nóng)田重金屬污染方法可以分為動物修復法、植物修復法以及微生物修復法。它們有著不同的優(yōu)缺點。因此,在利用生物技術處理重金屬污染時,要結合當?shù)貙嶋H,因地制宜,才能達到預期效果。
2.1 動物修復
動物修復是指土壤動物群通過直接的吸收、轉化和分解或間接的改善土壤理化性質,提高土壤肥力,促進植物和微生物的生長等作用而修復土壤污染的過程。有關動物修復的研究報道較少,主要集中在有機物和農(nóng)藥污染土壤的修復(如利用蚯蚓等修復)和富營養(yǎng)化水體的修復(如利用濾食性貝類、棘皮動物、河蟹等修復),對重金屬污染土壤的動物修復機理仍處于探索階段[2]。
2.2 微生物修復
利用土壤微生物的蓄積和降解作用來治理土壤重金屬污染是一種高效的途徑。國內(nèi)外許多研究己證明,菌根在修復遭受重金屬污染的土壤方面發(fā)揮著特殊的作用,他們減輕了植物在重金屬污染的土壤中的受害程度[3]。
土壤重金屬污染的微生物修復是利用微生物的生物活性對重金屬的親和吸附或轉化為低毒產(chǎn)物,從而降低重金屬的污染程度[4]。利用微生物(藻類、細菌和酵母等)來減輕或消除重金屬污染,雖然微生物不能降解和破壞重金屬,但是可以通過改變它們的物理或化學特性而影響金屬在環(huán)境中的遷移和轉化。其修復機理包括表面生物大分子吸收轉運、細胞代謝、空泡吞飲、生物吸附和氧化還原反應等。微生物對上壤中重金屬活性的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面:①溶解和沉淀作用;②生物吸附和富集作用;③氧化還原作用。微生物修復技術種類繁多,可進行異位修復、原位修復以及原位/異位聯(lián)合修復。其中,原位修復操作簡單,對原有的土壤環(huán)境破壞程度低。微生物修復受各種環(huán)境因素的影響較大,氧氣、pH、溫度、水分等均可影響微生物活性進而影響修復效果,其田間試驗效果不是非常理想。因此,為降解菌提供適宜條件以促進其生長繁殖至關重要,這也是今后研究的重點。
2.3 植物修復
植物修復技術是指通過植物自身及共存微生物體系,修復和消除由無機廢棄物和有機毒物造成的土壤環(huán)境污染的一種技術。
我國野生植物資源豐富,生長在天然的污染環(huán)境中的耐重金屬植物和野生超積累植物數(shù)不勝數(shù)。因此開發(fā)與利用這些野生植物資源對植物修復的意義十分重大。有關資料表明,大量植物對重金屬Cr,Cd,Co,Pb,Ni,Cu,Zn等有很強的吸收積累能力。比如國內(nèi)有人利用白菜修復重金屬污染土壤,如叢孚奇等將白菜用于鑰礦區(qū)重金屬污染土壤的修復研究,結果表明磷酸氫二鈉一檸檬酸緩沖溶液能顯著提高白菜的地上部富集土壤中重金屬元素的能力。李玉雙[5]等以沈陽張士灌區(qū)重金屬污染上壤為修復對象,采用盆栽試驗,研究了乙二胺四乙酸(EDTA)對白菜富集重金屬及其生長狀況的影響。結果表明,EDTA能夠提高白菜對上壤中Cu,Cd,Pd 和Zn的植物提取效率。
但是,由于超富集植物一般只能積累某些重金屬元素,植物物種的選取受到不同地理氣候條件的限制,同時富集植物和超富集植物生物量一般較少,生長速度慢,積累效率低。所以,利用野生抗性植物進行重金屬污染土壤的治理還未取得理想結果。這就需要相關科研人員做進一步深入的研究,以求早日獲得生長周期短,能吸附多種重金屬,積累效率高的重金屬富集吸收植物。
2.4 綜合修復技術
由于每個地區(qū)的污染物來源不同造成各地污染情況有很大的差異。只用一種修復技術往很難達到目標。因此,開發(fā)復合修復方法成為土壤重金屬污染修復的主要研究方向[6]?,F(xiàn)今開始投入應用的復合修復技術的主要類型有動物/植物聯(lián)合修復、化學/物化一生物聯(lián)合修復以及植物/微生物聯(lián)合修復。
3 展望
生物修復技術治理重金屬污染土壤以其低成本、高效率、適用范圍廣和無二次污染等優(yōu)點已成為重金屬污染農(nóng)田土壤治理中的一個全新研究領域和國內(nèi)外有關學者研究的熱點之一。但是由于其起步晚,難度大,其大部分研究還處于實驗室階段,尚不能有效地應用于重金屬農(nóng)田污染的治理中去,但隨著不同學科(遺傳學、土壤學、生態(tài)學、化學、生理學、環(huán)境保護學和生物工程)的相互配合。我們相信該技術會日趨成熟,并且為重金屬污染農(nóng)田的治理貢獻出巨大的力量。
【參考文獻】
[1]肖鵬飛,等.土壤重金屬污染及其植物修復研究[J].遼寧大學學報:自然科學版,2004,31(3):279-283.
[2]李宇飛.土壤重金屬污染的生物修復技術[J].環(huán)境科學與技術,2001.34(12H):148-151.
[3]王真輝.農(nóng)田土壤重金屬污染及其生物修復技術[J].海南大學學報:自然科學版,2002,12:386-387.
[4]閻曉明,何金柱.重金屬污染上壤的微生物修復機理及研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2002,30(6):877-879,883.