土壤重金屬污染及其修復課件

土壤重金屬污染及其修復研究進展綿陽師范學院生命科學與技術學院竇麗花土壤重金屬污染及其修復研究進展綿陽師范學院生命科學與技術學院WhatisHeavyMetals?在化學中，重金屬一般是指相對密度等于或大于5.0的金屬（或原子量大于55的金屬），包括鐵（Fe）、錳（Mn）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鎘（Cd）、鉛（Pd）、汞（Hg）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、鈷（Co）等45種元素。砷（As）是一種類金屬，但由于其化學性質和環(huán)境行為都與重金屬元素類似，所以也將它歸入重金屬元素。WhatisHeavyMetals?在化學中，重金屬由于土壤中Fe和Mn含量較高，因而一般認為他們不是土壤污染元素，而有些微量元素則兼有營養(yǎng)元素和污染物雙重屬性，如Cu、Zn等。在環(huán)境污染研究中特別關注的重金屬主要是生物毒性顯著的Hg、Cd、Pb、Cr以及類金屬As，還包括具有毒性的Cu、Zn等。由于土壤中Fe和Mn含量較高，因而一般認為他們不是土壤污染元土壤重金屬污染是指由于人類活動，使之進入土壤，致使土壤中含量明顯偏高，并造成生態(tài)環(huán)境質量的惡化現(xiàn)象。土壤重金屬污染可以影響農作物產量和質量，并可通過食物鏈危害人類的健康，也可以導致大氣和水環(huán)境質量的進一步惡化。土壤重金屬污染是指由于人類活動，使之進入土壤，致使土壤中含量土壤重金屬污染及其修復ppt課件土壤重金屬污染及其修復ppt課件土壤重金屬污染及其修復ppt課件土壤重金屬污染及其修復ppt課件土壤重金屬污染及其修復ppt課件一、土壤重金屬污染的來源土壤中重金屬元素主要有自然來源和人為干擾輸入兩種途徑。在自然因素中，成土母質和成土過程對土壤重金屬含量的影響很大。在各種人為因素中，主要包括工業(yè)、農業(yè)和交通等來源。一、土壤重金屬污染的來源土壤中重金屬元素主要有自然來源和人為隨著大氣沉降進入土壤的重金屬大氣中的重金屬主要來源于能源、運輸、冶金和建筑材料生產產生的氣體和粉塵。除汞以外，重金屬基本上是以氣溶膠的形態(tài)進入大氣，經過自然沉降和降水進入土壤。隨著大氣沉降進入土壤的重金屬煤和石油等化石燃料中都含有相當數量的重金屬，這類燃料燃燒時，部分懸浮顆粒和揮發(fā)金屬隨煙塵進入大氣，其中10-30%沉降在距離排放源十幾公里的范圍內。運輸，特別是汽車運輸對大氣和土壤造成嚴重污染，主要以Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等的污染為主。它們來自含鉛汽油的燃燒和汽車輪胎磨損產生的粉塵。煤和石油等化石燃料中都含有相當數量的重金屬，這類燃料燃燒時，隨污水進入土壤的重金屬主要是污水灌溉的方式污染土壤。污水來源可分為城市生活污水、石油化工污水、工業(yè)礦山污水和城市混合污水等。隨著污水灌溉進入土壤的重金屬，以不同的方式被土壤截留固定。隨污水進入土壤的重金屬隨固體廢棄物進入土壤的重金屬礦業(yè)和工業(yè)固體廢棄物污染最為嚴重，這類廢棄物在堆放和處理過程中由于日曬、雨淋、水洗，重金屬極易移動，以輻射狀、漏斗狀向周圍水土、土壤擴散。有一些固體廢棄物被直接或通過加工作為肥料施入土壤，造成土壤重金屬污染。處理污水后的污泥也是造成土壤重金屬污染的重要來源。隨固體廢棄物進入土壤的重金屬隨農用物資進入土壤的重金屬農藥、化肥和地膜是重要的農用物資，長期不合理使用，也可以導致土壤重金屬污染。西力生、波爾多液等農藥磷肥和復合肥等肥料地膜隨農用物資進入土壤的重金屬二、土壤重金屬污染的特點大多數重金屬是過渡性元素，而過渡性元素的原子有其特有的電子層結構，使其在土壤環(huán)境中的化學行為具有以下特點：重金屬具有可變價態(tài)重金屬在土壤中易形成穩(wěn)定的化合物形成絡合物、螯合物等，溶解度增大二、土壤重金屬污染的特點大多數重金屬是過渡性元素，而過渡性元三、重金屬在土壤環(huán)境中的化學行為土壤中重金屬的存在形態(tài)重金屬在土壤溶液中，主要以簡單離子、有機或無機絡離子的形態(tài)存在。在存在有機組分的條件下，土壤溶液中重金屬的形態(tài)特征如下：主要呈游離陽離子：Co、Mn、Cd中間狀態(tài)：Zn、Ni主要呈絡合態(tài)：Cu、Pb、Fe三、重金屬在土壤環(huán)境中的化學行為土壤中重金屬的存在形態(tài)Tessier連續(xù)提取法將土壤環(huán)境中重金屬的賦存形態(tài)分為：水溶態(tài)可交換態(tài)或吸附交換態(tài)碳酸鹽結合態(tài)鐵錳氧化物結合態(tài)有機結合態(tài)殘渣態(tài)Tessier連續(xù)提取法將土壤環(huán)境中重金屬的賦存形態(tài)分為：土壤中重金屬的主要遷移轉化方式機械吸收作用：土壤是一個多孔體系，能夠機械截留進入土壤比其孔隙大的顆粒物。物理作用：土壤顆粒，特別是膠粒具有巨大的表面能，能夠把分子態(tài)的重金屬吸附在土壤與溶液的界面上。土壤中重金屬的主要遷移轉化方式物理化學作用：土壤膠體微粒帶有電荷，當它與溶液接觸時，便能吸附帶異性電荷的離子，同時把土壤膠體上等當量的相同電荷的其他離子代換出來而達到動態(tài)平衡?；瘜W作用：主要包括吸附-解析、溶解-沉淀、配合（螯合）作用、中和作用、氧化-還原作用等。物理化學作用：土壤膠體微粒帶有電荷，當它與溶液接觸時，便能吸生物作用：主要是指植物通過根系從土壤中吸收某些化學形態(tài)的重金屬，并在植物體內積累起來。這種遷移既可認為是植物對土壤的凈化，亦可認為是污染土壤對植物的危害，特別是植物富集的重金屬有可能通過食物鏈進入人體，危害更嚴重。生物作用：主要是指植物通過根系從土壤中吸收某些化學形態(tài)的重金四、土壤重金屬污染修復技術工程措施主要包括客土、換土和深耕翻土等措施，主要是降低土壤重金屬的含量；深耕翻土用于輕度污染的土壤，客土和換土用于重污染區(qū)；優(yōu)點：徹底、穩(wěn)定；缺點：工程量大、費用高、破壞土體結構，還要對換出的污土進行處理。四、土壤重金屬污染修復技術工程措施物理化學修復電動修復：是通過電流作用，在電場的作用下，土壤中的重金屬離子和無機離子以電透滲和電遷移的方式向電極運輸，然后進行集中收集處理。適用于粘土、淤泥土和沙土，不攪動土層，縮短修復時間，經濟可行。物理化學修復電熱修復：是利用高頻電壓產生電磁波，轉化為熱能，對土壤進行加熱，使污染物從土壤顆粒內解吸出來，加快一些易揮發(fā)重金屬從土壤中分離，Hg和Se常用。土壤淋洗：利用淋洗液把土壤固相中的重金屬轉移到土壤液相中去，再把富含重金屬的廢水進一步回收處理。關鍵是尋找一種既能提取各種形態(tài)的重金屬，又不破壞土壤結構的淋洗液。電熱修復：是利用高頻電壓產生電磁波，轉化為熱能，對土壤進行加化學修復化學修復就是向土壤中投入改良劑，通過對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用，以降低重金屬的生物有效性。該技術的關鍵在于選擇經濟有效的改良劑，常用的改良劑有石灰、沸石、碳酸鈣、磷酸鹽、硅酸鹽和促進還原作用的有機物質。化學修復生物修復利用生物削減、凈化土壤中的重金屬或降低重金屬的毒性。由于該方法效果好，易于操作，日益受到人們的重視，成為污染土壤修復的熱點。主要有植物修復技術和微生物修復技術。生物修復植物修復技術植物提?。豪弥亟饘俪e累植物從土壤中吸取重金屬污染物，隨后收割地上部分并進行集中處理，連續(xù)種植該植物，達到降低或去除土壤重金屬污染物的目的。植物揮發(fā)：利用植物根系吸收重金屬，將其轉化為氣態(tài)物質揮發(fā)到大氣中去。Hg和Se常用。植物穩(wěn)定：降低重金屬的活性或移動性。植物修復技術微生物修復技術：利用微生物降低土壤中重金屬的毒性；吸附積累重金屬；改變根際微環(huán)境，提高植物對重金屬的吸收、揮發(fā)和固定效率。微生物修復技術：利用微生物降低土壤中重金屬的毒性；吸附積累重農業(yè)生態(tài)修復農藝修復措施，包括改變耕作制度，調整作物品種，種植不進入食物鏈的植物，選擇能降低土壤重金屬污染的化肥，或增施能固定重金屬的有機肥等。生態(tài)修復，包括調節(jié)土壤水分、土壤養(yǎng)分、土壤pH值和土壤氧化還原狀況及氣溫、濕度等生態(tài)因子，實現(xiàn)對重金屬所處環(huán)境介質的調控。農業(yè)生態(tài)修復土壤重金屬污染修復技術研究展望超累積植物篩選與培育

超累積植物是在重金屬脅迫條件下的一種適應性突變體，往往生長緩慢，生物量低，氣候環(huán)境適應性差，具有很強的富集專一。因此，篩選、培育吸收能力強，同時能吸收多種重金屬元素，且生物量大的植物是生物修復的一項重要任務。針對某一具體重金屬的超積累植物一般要求其地上部分重金屬含量大于一個臨界值（表1）。表1超積累植物重金屬含量臨界值mg/kg-1元素CdNiPbCuZnMn臨界值1001000100010001000010000土壤重金屬污染修復技術研究展望元素CdNiPbCuZnMn臨分子生物學和基因