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重金屬污染土壤修正的三種首要辦法

更新時(shí)間:2023-12-21 15:16:33 瀏覽次數: 465

       重金屬污染土壤修正的首要辦法,分析各種修正技能的原理、優(yōu)缺陷和實(shí)用性。物理法首要包含客土與換土法、別離修正法、阻隔法和熱力修正法?;瘜W(xué)法首要包含化學(xué)固化法、土壤淋洗法和動(dòng)電修正法。生物法首要包含植物安穩法、植物蒸發(fā)法、植物提取法、微生物修正法和土壤動(dòng)物修正法。

礦產(chǎn)資源是人類(lèi)出產(chǎn)和生活的根本源泉之一,但礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)在對國民經(jīng)濟開(kāi)展起重要推進(jìn)作用的一起,也帶來(lái)了比較嚴峻的環(huán)境問(wèn)題。礦山開(kāi)采,特別是鉛鋅礦床、含硫多金屬礦床的開(kāi)采過(guò)程中,因為采礦廢水和礦廢液的直接排放,廢石和尾礦等固體廢棄物的堆放和淋濾,使礦區土壤中富集很多的重金屬。土壤是人類(lèi)賴(lài)以生存的根本的物質(zhì)基礎之一,又是各種污染物的終究歸宿,世界上90%的污染物終究滯留在土壤內。因為重金屬污染物在土壤中移動(dòng)性差、滯留時(shí)刻長(cháng)、不能被微生物降解,并可經(jīng)水、植物等介質(zhì)終究影響人類(lèi)健康,所以采納辦法對重金屬污染土壤進(jìn)行修正是必要的?,F階段礦山土壤重金屬污染修正首要有物理法、化學(xué)法和生物法三大類(lèi)。

1物理法

大多物理別離修正技能都有設備簡(jiǎn)略、費用低廉、可持續高產(chǎn)出等長(cháng)處,可是在具體別離過(guò)程中,其技能的可行性,要考慮各種要素的影響。物理別離技能要求污染物具有較高的濃度并且存在于具有不同物理特征的相介質(zhì)中,篩分干污染物時(shí)會(huì )發(fā)生粉塵,固體基質(zhì)中的細粒徑部分和廢液中的污染物需求進(jìn)行再處理。

1.1 客土和換土法

首要分為深耕翻土、換土和客土。土壤僅受輕度污染時(shí)選用深耕翻土的辦法,而管理重污染區時(shí)則選用異地客土的辦法,即客土或許換土的辦法??屯?、換土關(guān)于修正土壤的重金屬污染有很好的作用,它的長(cháng)處在于辦法老練和修正,首要缺陷為工程量較大、出資高,并且容易形成土壤肥力下降等問(wèn)題。

1.2別離修正法

土壤別離修正是指將粒徑別離(篩分)、水力學(xué)別離、密度(重力)別離、脫水別離、泡沫浮選別離和磁別離等技能應用在污染土壤中無(wú)機污染物的修正技能,它適合用來(lái)處理小范圍內受重金屬污染的土壤,從土壤、沉積物、廢渣中別離重金屬,清潔土壤,康復土壤正常功用。

1.3阻隔法

土壤阻隔法是指選用防滲的阻隔材料對土壤重金屬污染區域進(jìn)行分割、阻隔,這種阻隔即包含橫向上的阻隔也包含垂向上的阻隔。阻隔法首要應用于重金屬污染嚴重,且難以管理的污染土壤,這種土壤中的重金屬會(huì )跟著(zhù)地下水的活動(dòng)而運移,隨之而來(lái)的便是地下水重金屬污染和地表水重金屬污染。因為難以管理,或許管理時(shí)刻較長(cháng),用阻隔法將其阻隔起來(lái),防止對外部持續污染。

1.4熱力修正法

熱力修正技能涉及運用熱傳導(加熱井和熱墻)或輻射(如無(wú)線(xiàn)電波加熱)完結對土壤的修正,包含高溫(約l000℃)原位加熱修正技能、低溫(約100℃)原位加熱修正技能和原位電磁波加熱技能等。首要針對的重金屬為汞。

2化學(xué)法

2.1化學(xué)固化法

重金屬對土壤的首要影響為其可移動(dòng)性,重金屬在土壤中的存在形狀決議了重金屬的可移動(dòng)性,土壤的理化性質(zhì)如有機質(zhì)含量、pH值和Eh值等均可影響重金屬的存在形狀,經(jīng)過(guò)這些參數來(lái)調理重金屬在土壤中的可移動(dòng)性。重金屬化學(xué)固化的意圖便是參加固化劑改動(dòng)土壤的理化性質(zhì),經(jīng)過(guò)對重金屬的吸附或沉積作用來(lái)下降其可移動(dòng)性。土壤中的重金屬被固定后,不只可削減對土壤深層和地下水的污染影響,并且有或許在土壤中重建植被。常用的固化劑首要有石灰、磷灰石、沸石、堆肥和鋼渣等。不同固化劑固定重金屬的機理不同,如石灰首要經(jīng)過(guò)重金屬與碳酸鈣的共沉積反響機制和重金屬自身的水解反響完結固化,沸石經(jīng)過(guò)離子交換吸附下降土壤中重金屬的可移動(dòng)性。

2.2土壤淋洗法

重金屬污染土永磁分離洗土一體化

土壤淋洗是經(jīng)過(guò)逆轉重金屬在土壤中的離子吸贊同重金屬沉積這兩種反響,把土壤中的重金屬轉移到土壤淋洗液中。土壤淋洗首先將挖掘出的土壤進(jìn)行去渣、渙散后,與提取劑充分混合,重金屬將轉移到土壤提取劑中,然后用水淋洗除掉殘留的提取劑,處理后的土壤中重金屬達到正常水平后,可被再運用,淋洗液進(jìn)行處理后可回收重金屬和提取劑。土壤淋洗技能的關(guān)鍵在于提取劑,其有必要完結在提取重金屬的一起不破壞土壤原有結構?,F在提取劑首要有硝酸、鹽酸、磷酸、EDTA和DTPA等。

2.3動(dòng)電修正法

動(dòng)電修正是將通以低直流電的電極插入污染土壤中,土壤中的重金屬離子在電場(chǎng)作用下向電極富集,并采納辦法進(jìn)行搜集,集中處理。在電場(chǎng)作用下,重金屬在電浸透和電搬遷的作用下向電極搬遷富集。動(dòng)電修正近年迅速開(kāi)展,在一些歐美國家現已商業(yè)化,這種辦法可以控制污染物的活動(dòng)方向,特別適合于低浸透的黏土和淤泥土,其經(jīng)濟本錢(qián)也比較合理。

3生物法

3.1植物安穩

植物安穩首要有兩個(gè)方面的作用。

1)削減污染土壤的水土流失。因為重金屬的毒害污染土壤根本沒(méi)有植被,無(wú)植被的土壤水土流失加重,削減污染土壤的水土流失辦法是在污染土壤上種植耐重金屬植物。

      2)固定土壤中的重金屬。植物可以經(jīng)過(guò)在根部沉積和根表吸收對重金屬進(jìn)行固定,植物還能改動(dòng)根系周?chē)h(huán)境中的pH和Eh然后改動(dòng)重金屬的形狀。植物安穩技能首要適用于土壤黏重、有機質(zhì)高的重金屬污染土壤?,F在首要用于礦區重金屬污染土壤修正。植物安穩技能沒(méi)有去除土壤的重金屬,只是暫時(shí)將重金屬進(jìn)行固定,并沒(méi)有處理土壤中的重金屬污染問(wèn)題,重金屬的生物有效性在環(huán)境條件發(fā)生改變的情況下,或許會(huì )發(fā)生改動(dòng),從頭對土壤形成污染。進(jìn)行植物安穩的植物首先需求可以耐受土壤中高濃度的重金屬,并且可以將重金屬在土壤中固定。植物安穩技能正在快速開(kāi)展。未來(lái)的研討方向是如何促進(jìn)植物根系成長(cháng),將重金屬固化在根-土中,并將轉運到地上部分的重金屬控制在小范圍。

3.2植物蒸發(fā)

植物蒸發(fā)首要是針對重金屬元素汞,植物經(jīng)過(guò)吸收、堆集和蒸發(fā)三個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程,將土壤中的可蒸發(fā)性污染物吸收到體內后將其轉化為氣態(tài)物質(zhì),釋放到大氣中。金屬汞在環(huán)境中以多種狀態(tài)存在,其間以甲基汞對環(huán)境危害大,易被植物吸收?,F在已發(fā)現一些耐汞的細菌,可以催化轉化甲基汞和離子態(tài)汞為毒性低、可蒸發(fā)的單質(zhì)汞。植物蒸發(fā)的開(kāi)展趨勢便是運用分子生物學(xué)技能將該種細菌轉導到植物中,再運用經(jīng)過(guò)轉導的植物修正汞污染土壤,將土壤中的各種形狀的重金屬汞直接蒸發(fā)到大氣中去,其長(cháng)處為不需求處理含重金屬汞的植物體,而是將其作為一種長(cháng)久的“處理設備”運行維護下去。植物蒸發(fā)技能的缺陷是,將重金屬汞轉移到大氣中,對人類(lèi)和生物存在必定的潛在風(fēng)險。

3.3植物提取

植物提取是運用重金屬超富集植物從土壤中提取一種或幾種重金屬,并將其轉移、貯存到植物的地上部分,然后對收割植物地上部分進(jìn)行集中處理。接連的進(jìn)行植物提取,即可使土壤中重金屬含量大幅度下降?,F在植物提取分為兩種,接連植物提取和螯合劑輔佐的植物提取。

1)接連植物提取。接連植物提取的作用首要依賴(lài)于重金屬超富集植物在整個(gè)生命周期可以吸收、堆集的重金屬量?,F在已知的重金屬超富集植物大部分成長(cháng)緩慢、生物量較小、多為蓮座成長(cháng),很難完結規?;N植,因而部分學(xué)者以為選用小型超富集植物不適合大面積污染土壤的修正。

為此,接連植物提取的技能的開(kāi)展方向首要為:

a)尋找新的超富集植物物種,可以完結快速成長(cháng)、高富集,并且適合大規模種植 ;

b)經(jīng)過(guò)人工手段,培育具有生物量大、成長(cháng)快、周期短特色的超富集植物 ;

c)深入研討超富集植物富集重金屬的首要機制和原理,達到經(jīng)過(guò)施加土壤改良劑、改善根際微環(huán)境、調整收獲時(shí)刻等辦法進(jìn)步植物的富集效應。

2)螯合劑輔佐的植物提取。土壤中重金屬常常約束了植物修正的作用。一些生物量大的植物如玉米、豌豆等在溶液培育時(shí),其植物地上部分可很多堆集鉛,但成長(cháng)在受到污染土壤上時(shí),其植物地上部分鉛含量很少超過(guò)1000 mg/kg。研討發(fā)現,施加適當的螯合劑可增加植物地上部分富集才能,例如在對污染土壤施加0.2 g/kg HEDTA后,玉米和豌豆地上部分鉛含量由500 mg/kg增加到10 000mg/kg,增加了20倍。在這里螯合劑首先增加土壤溶液中重金屬含量,其次促進(jìn)重金屬在植物體內運輸。螯合劑和金屬的親和力是植物金屬堆集功率進(jìn)步相關(guān)的要素。金屬-螯合劑的缺陷為,因為螯合劑復合物為水溶性,易發(fā)生淋濾作用,或許使帶有重金屬的溶液進(jìn)行二次搬遷,帶來(lái)新的環(huán)境污染問(wèn)題。此外螯合劑的運用會(huì )導致植物生物量削減,乃至逝世。然而,假如對螯合劑的施用時(shí)刻進(jìn)行合理控制,可以大大削減上述情況的發(fā)生。適合的螯合劑施用時(shí)刻是在植物的生物量達到較大時(shí)施加,這樣經(jīng)過(guò)時(shí)刻短的金屬富集時(shí)刻(幾天)后再收獲植物,可以防止螯合劑運用給環(huán)境帶來(lái)的二次污染。

3.4微生物修正法

微生物修正是指運用天然存在的或所培育的功用微生物群,在適合環(huán)境條件下,促進(jìn)或強化微生物代謝功用,然后達到下降有毒污染物活性或降解成無(wú)毒物質(zhì)的生物修正技能。微生物修正的實(shí)質(zhì)是生物降解,即微生物對環(huán)境污染物的分解作用。因為微生物個(gè)別小、繁殖快、適應性強、易變異,所以可隨環(huán)境改變發(fā)生新的自發(fā)突變株,也或許經(jīng)過(guò)形成誘導酶發(fā)生新的酶系,具有新的代謝功用以適應新的環(huán)境,然后降解和轉化那些“陌生”的化合物。在生物修正中首先應考慮適合微生物的來(lái)歷。微生物根據來(lái)歷不同分為3類(lèi) :本鄉微生物,外來(lái)微生物和基因工程菌(GEM)?,F在在生物修正中應用的首要是本鄉微生物。外來(lái)微生物首要用于當本鄉微生物因為種種原因不能進(jìn)行修正重金屬污染土壤時(shí)。其次需求考慮微生物活動(dòng)的適合的生活條件,而受污染土壤的微生物生存條件往往比較惡劣,因而需求對微生物環(huán)境進(jìn)行人為的改造、優(yōu)化。微生物修正還需求2個(gè)條件 :首先土壤中有必要存在著(zhù)豐厚的微生物,這些微生物可以在必定程度上轉化、固定土壤中的重金屬 ;其次污染土壤中的重金屬存在被微生物轉化或固定的或許性。在這種情況下,受污染的土壤中重金屬除少部分經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)作用搬遷轉化外,大部分是經(jīng)過(guò)微生物轉化和固定的。

3.5土壤動(dòng)物修正法

土壤動(dòng)物狹義的概念是指全部時(shí)刻都在土壤生活的動(dòng)物,廣義的概念是指生活史中的一個(gè)時(shí)期在土壤中生活的動(dòng)物。土壤動(dòng)物修正技能適合選用的土壤動(dòng)物是廣泛的概念。土壤動(dòng)物修正技能首要運用土壤動(dòng)物和其體內微生物,在重金屬污染土壤中成長(cháng)、繁殖等活動(dòng)過(guò)程中對土壤中重金屬污染物進(jìn)行轉化和富集的作用,終究經(jīng)過(guò)對土壤動(dòng)物的搜集、處理,然后使土壤中重金屬下降。選用土壤動(dòng)物這種天然的辦法來(lái)轉化重金屬形狀或富集,可以必定程度上進(jìn)步土壤肥力。土壤動(dòng)物如蚯蚓、蜘蛛等,對重金屬有很強的耐受才能和富集才能,可以對土壤中的重金屬起到其他辦法很難完結的富集作用,有人研討發(fā)現,土壤動(dòng)物體內重金屬與土壤中重金屬含量呈正相關(guān)。土壤動(dòng)物不只自己可以直接富集重金屬,還可以和周?chē)奈⑸?、植物協(xié)同富集重金屬,并在其間起到一種類(lèi)似“催化劑”的作用,如蚯蚓等動(dòng)物在土中的成長(cháng)、交叉等活動(dòng),可以大大加快微生物向污染土壤的轉移速度,然后促進(jìn)微生物對土壤修正的作用,并且土壤動(dòng)物可以把土壤中的有機物分解轉化為有機酸,使土壤中的重金屬鈍化并失去毒性。土壤動(dòng)物修正技能未來(lái)的開(kāi)展方向,是將土壤動(dòng)物作為一種“催化劑”,將其放入被污染的土壤中,進(jìn)步傳統的生物土壤修正技能的修正速度和功率??墒乾F在國內外首要進(jìn)行的研討集中在土壤動(dòng)物的生態(tài)作用和環(huán)境指示作用,關(guān)于土壤動(dòng)物修正才能研討得很少,土壤動(dòng)物修正技能還有待進(jìn)一步研討開(kāi)展。

4定論

選用物理法管理土壤重金屬污染作用較好、功率很高,可是往往存在著(zhù)不能完全處理重金屬污染,僅僅是轉移污染,還需求進(jìn)行再次處理的問(wèn)題。選用化學(xué)法管理土壤重金屬污染,需求挑選合適的處理辦法,處理功率較高,但處理本錢(qián)也較高,并或許帶來(lái)二次污染。假如選用原地淋洗的辦法還有必要搞清地下水的流向,避免對地下水形成污染。選用生物法進(jìn)行土壤重金屬污染管理,本錢(qián)較低,不會(huì )帶來(lái)二次污染,還可以在管理重金屬的一起修正礦山的生態(tài)系統,可是其重金屬管理功率較低、作用較差,還不能有效地完結土壤重金屬污染的管理。今后的研討趨勢,不只僅是進(jìn)步單個(gè)辦法的處理技能,并且還有必要將物理法、化學(xué)法和生物法聯(lián)合運用,揚長(cháng)避短,得到一個(gè)優(yōu)化的處理作用。