土壤中重金屬的治理方法

1、土壤中重金屬治理現(xiàn)狀對(duì)什么是重金屬目前尚無(wú)嚴(yán)格的定義，化學(xué)上根據(jù)金屬的密度把金屬分成重金屬和輕金屬，常把密度大于4.5g/cm3的金屬稱(chēng)為重金屬。如：金、銀、銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鉻、汞、鎘等大約45種。從環(huán)境污染方面所說(shuō)的重金屬是指：汞、鎘、鉛、鉻以及類(lèi)金屬砷等生物毒性顯著的重金屬。對(duì)人體毒害最大的有5種：鉛、汞、鎘、鉻、砷。這些重金屬在水中不能被分解，人飲用后毒性放大，與水中的其他毒素結(jié)合生成毒性更大的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物。有毒非金屬物質(zhì)：砷、氟、氰等。土壤重金屬污染是指土壤中重金屬過(guò)量累積引起的污染。污染土壤的重金屬包括生物毒性顯著的元素如鎘、鉛、汞、鉻、砷，以及由一定毒性的元素如銅、鋅、鎳。這

2、類(lèi)污染范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、污染隱蔽、無(wú)法被生物降解，將大大導(dǎo)致土壤退化，農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量下降，并通過(guò)徑流、淋失作用污染地表水和地下水。過(guò)量重金屬將對(duì)植物生理功能產(chǎn)生不良影響，使其營(yíng)養(yǎng)失調(diào)。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化細(xì)菌活動(dòng)，阻礙氮素供應(yīng)。重金屬可通過(guò)食物鏈富集并生成毒性更強(qiáng)的甲基化合物，毒害食物鏈生物，最終在人體內(nèi)積累，危害人類(lèi)健康。一、來(lái)源與分布土地被重金屬污染，在全民工業(yè)化的時(shí)代已經(jīng)不是新鮮事了。德國(guó)、日本、荷蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家也都時(shí)有發(fā)生，因此在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)被重金屬污染的土地帶并不十分地惹眼。然而，在被遺忘的背后是一組令人震驚的數(shù)據(jù)。中國(guó)工程院院士羅錫文今年10月10日表示，全國(guó)3億畝耕地正在受

3、到重金屬污染的威脅，占全國(guó)農(nóng)田總數(shù)的1/6，而廣東省未受重金屬污染的耕地，僅有11%左右。全國(guó)1/6的土地已經(jīng)被重金屬污染！這是一個(gè)多么可怕地?cái)?shù)字！我國(guó)用全球7%的耕地養(yǎng)活著世界22%的人口，這并不是什么秘密。但是，更深層次的數(shù)據(jù)恐怕就不會(huì)有多少人知道了。據(jù)全國(guó)人大農(nóng)業(yè)與農(nóng)村委員會(huì)早前透露，目前，我國(guó)耕地面積約為18.26億畝，比1997年的19.49億畝減少1.23億畝；目前，我國(guó)人均耕地面積由10多年前的1.58畝減少到1.38畝，僅為世界平均水平的40%。如若再減去近日公布的，已經(jīng)被重金屬污染了的占全國(guó)農(nóng)田總數(shù)的1/6耕地，中國(guó)的耕地面積保護(hù)形勢(shì)將不僅僅是嚴(yán)峻。土壤重金屬污染主要有以下幾

4、種：（一）大氣沉降能源、運(yùn)輸、冶金和建筑材料生產(chǎn)等產(chǎn)生的含有重金屬的氣體和粉塵進(jìn)入大氣，通過(guò)自然沉降和降水進(jìn)人土壤。據(jù)估計(jì)全世界每年約有1600噸的汞通過(guò)化石燃料燃燒排放到大氣中。含鉛汽油的燃燒和汽車(chē)輪胎磨損產(chǎn)生的粉塵對(duì)大氣和土壤造成鉛、鋅、鎘、鉻、銅等污染。（二）污水未經(jīng)處理的工礦企業(yè)污水排入下水道與生活污水混合，造成污灌區(qū)土壤重金屬汞、鎘、鉻、鉛等的含量逐年增加。如淮陽(yáng)污灌區(qū)土壤汞、鎘、鉻、砷等重金屬1995年已超過(guò)警戒線，其它灌區(qū)部分重金屬含量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)?shù)乇尘爸?。（三）固體廢棄物工礦業(yè)固體廢棄物堆放或處理過(guò)程中，由于日曬、雨淋、水洗，重金屬極易移動(dòng)，以輻射狀、漏斗狀向周?chē)寥?、水體擴(kuò)散

5、。沈陽(yáng)冶煉廠冶煉鋅產(chǎn)生的礦渣主要含鋅、鎘，1971年開(kāi)始堆放在一個(gè)洼地場(chǎng)所，目前已擴(kuò)散到離堆放場(chǎng)700米以外的范圍。武漢市垃圾堆放場(chǎng)，杭州鉻渣堆放區(qū)附近土壤中重金屬鎘、汞、鉻、銅、鋅、鉛、砷等的含量均高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸怠Ｓ幸恍┕腆w廢棄物被作為肥料施入土壤，造成土壤重金屬污染。磷石膏是化肥工業(yè)廢物，含有一定量的正磷酸以及不同形態(tài)的含磷化合物，并可改良酸性土壤，因而被大量施入土壤，造成了土壤中鉻、鉛、錳、砷含量增加。磷鋼渣作為磷源施入土壤，造成土壤中鉻累積。湖南省地質(zhì)研究所調(diào)查發(fā)現(xiàn)，按照我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，“湖南糧倉(cāng)”洞庭湖區(qū)有相當(dāng)數(shù)量的稻米及蔬菜重金屬含量已超標(biāo)。據(jù)2005年對(duì)洞庭湖區(qū)常德、臨澧、益陽(yáng)

6、、南縣、寧鄉(xiāng)、汨羅等6個(gè)工作區(qū)采取的早、晚稻米分析，晚稻米鎘含量平均有0.23至0.26 mg /kg，公開(kāi)發(fā)表的數(shù)據(jù)晚稻鎘含量超標(biāo)達(dá)41.67%，蔬菜近乎全部超標(biāo)。遼寧省遼河流域農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)也顯示土壤重金屬污染對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全的影響不可忽視。在檢測(cè)的3984項(xiàng)重金屬元素中，總計(jì)超標(biāo)305項(xiàng)，超標(biāo)率達(dá)到7.66%。大宗農(nóng)作物中的鎘、鉻等元素超標(biāo)問(wèn)題比較顯著，尤其是沈撫灌區(qū)、柳壕灌區(qū)和新城子灌區(qū)等，由于常年利用城市污水灌溉農(nóng)田，土地污染和糧食超標(biāo)問(wèn)題比較突出。其中，蔬菜超標(biāo)區(qū)域主要集中在沈陽(yáng)、錦州等重工業(yè)城市周邊，例如沈陽(yáng)細(xì)河蔬菜基地土地和地下水嚴(yán)重污染，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境惡劣，蔬菜品質(zhì)低下。（四）農(nóng)

7、用物資農(nóng)藥、化肥和地膜長(zhǎng)期不合理施用，導(dǎo)致土壤重金屬污染。殺真菌農(nóng)藥含有銅和鋅，被大量地施用于果樹(shù)和溫室作物，造成土壤銅、鋅累積達(dá)到有毒的濃度。如在莫爾達(dá)維亞，葡萄生長(zhǎng)季節(jié)要噴512次波爾多液或類(lèi)似的制劑，導(dǎo)致每年約有60008000噸的銅被施入土壤。近年來(lái)，地膜的大面積推廣使用，不僅造成了土壤的白色污染，而且地膜生產(chǎn)過(guò)程中加入了含鎘、鉛的熱穩(wěn)定劑，增加了土壤重金屬污染。二、重金屬污染治理方法（一）常見(jiàn)治理方法土壤重金屬污染治理途徑主要有兩種，一是改變重金屬在土壤中的存在狀態(tài)，使其由活化態(tài)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定態(tài)；二是從土壤中除去重金屬。常采用的物理及物理化學(xué)的方法時(shí)熱解吸法、電化學(xué)法和提取法。對(duì)于揮發(fā)性重

8、金屬可用加熱方法從土壤中解吸出來(lái)。若重金屬滲透性不高且傳導(dǎo)性差則用電化學(xué)法除去。提取法可利用試劑和土壤中的重金屬作用，形成溶解性的重金屬離子或金屬試劑絡(luò)合物，回收再利用。(二)工程物理化學(xué)法工程物理化學(xué)法是利用物理、化學(xué)等方法治理重金屬污染土壤的方法。在重金屬污染的初期，由于污染較集中，這種方法較為普遍采用，主要方法有：客土法、沖洗絡(luò)合法、電動(dòng)化學(xué)法、熱處理法、物理固化法等。對(duì)于污染重、面積小的土壤運(yùn)用物理化學(xué)法具有治理效果明顯、迅速的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于污染面積較大的土壤則需要消耗大量的人力與財(cái)力，而且容易導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)的破壞和土壤肥力的下降，因此對(duì)于大面積重金屬污染地不宜采用這種方法。熱處理法是將污

9、染土壤加熱，使土壤中的揮發(fā)性污染物揮發(fā)并收集起來(lái)進(jìn)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(yáng)極或陰極被移走。（三）生物修復(fù)法生物修復(fù)是指利用生物的新陳代謝活動(dòng)減少土壤中重金屬的濃度或使其形態(tài)發(fā)生改變，從而使污染的土壤環(huán)境能夠部分或完全恢復(fù)到原始狀態(tài)的過(guò)程。修復(fù)措施主要包括植物修復(fù)、微生物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)等。因其具有效果好、投資省、費(fèi)用低、易于管理與操作、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，日益受到人們的重視，成為污染土壤修復(fù)研究及工程運(yùn)用的熱點(diǎn)。 1、植物修復(fù)措施植物修復(fù)措施是以植物忍耐和超量積累某種或某些化學(xué)元素理論為基礎(chǔ)，一些重金屬污染區(qū)存在著對(duì)重金屬具耐性的植物，這些植

10、物通過(guò)排斥或在局部使重金屬富集，使重金屬在植株根部細(xì)胞壁沉淀而“束縛”其跨膜吸收，或與某些蛋白質(zhì)、有機(jī)酸結(jié)合生成不具生物活性的解毒形式，從而提高了對(duì)重金屬傷害的忍耐度。利用植物及其共存微生物體系清除環(huán)境中的污染物是一門(mén)新興起的環(huán)境應(yīng)用技術(shù)。植物治理措施的關(guān)鍵是尋找合適的超積累或耐重金屬植物，超積累植物可吸收積累大量的重金屬，但植物修復(fù)措施也有局限性，如超積累植物通常生物量低，生長(zhǎng)緩慢，效果不顯著。 2、微生物修復(fù)措施微生物治理是利用土壤中的某些微生物對(duì)重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用，從而降低土壤中重金屬的毒性。原核生物（細(xì)菌、放線菌）比真核生物（真菌）對(duì)重金屬更敏感，利用此原理在土壤中

11、培養(yǎng)富汞細(xì)菌，將這些細(xì)菌收集后，經(jīng)蒸發(fā)、活性碳吸附等方法治理受汞污染的土壤。當(dāng)前運(yùn)用遺傳、基因工程等生物技術(shù)，培育對(duì)重金屬具有降毒能力的微生物，并運(yùn)用于污染治理，是土壤重金屬污染研究中較活躍的領(lǐng)域之一。土壤重金屬污染的微生物修復(fù)主要包括2方面：即生物吸附和生物氧化-還原。生物吸附是重金屬被生物體吸附,如藍(lán)細(xì)菌、硫酸還原菌以及某些藻類(lèi)能夠產(chǎn)生具有大量陽(yáng)離子基團(tuán)的胞外聚合物如多糖、糖蛋白等，并與重金屬形成絡(luò)合物；而生物氧化是微生物對(duì)重金屬離子進(jìn)行氧化、還原、甲基化和脫甲基化作用，降低土壤環(huán)境中重金屬含量。3、低等動(dòng)物修復(fù)措施土壤中的某些低等動(dòng)物（如蚯蚓類(lèi)）能吸收土壤中的重金屬，因而能一定程度地降低

12、污染土壤中重金屬的含量。韓國(guó)有科學(xué)家運(yùn)用蚯蚓毒理學(xué)試驗(yàn)對(duì)3個(gè)廢棄的砷礦及重金屬礦區(qū)尾礦進(jìn)行修復(fù)實(shí)驗(yàn)，研究表明蚯蚓對(duì)鋅和鎘有良好的富集作用。由此可見(jiàn)，在重金屬污染的土壤中放養(yǎng)蚯蚓，待其富集重金屬后，采用電激、清水等方法驅(qū)出蚯蚓集中處理，對(duì)重金屬污染土壤有一定的治理效果。（四）農(nóng)業(yè)治理方法農(nóng)業(yè)治理是因地制宜的改變一些耕作管理制度來(lái)減輕重金屬的危害，在污染土壤上種植不進(jìn)入食物鏈的植物。主要有：控制土壤水分是指通過(guò)控制土壤水分來(lái)調(diào)節(jié)其氧化還原電位，達(dá)到降低重金屬污染的目的；選擇化肥是指在不影響土壤供肥的情況下，選擇最能降低土壤重金屬污染的化肥；增施有機(jī)肥是指有機(jī)肥能夠固定土壤中多種重金屬以降低土壤重金屬污染的措施；選擇農(nóng)作物品種是指選擇抗污染的植物和不