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              探讨土壤重金属危宛_修复措施

              览量:    发布旉Q?019-01-05    ~辑Q管理员

               

              1 土壤重金属污染的内涵及特?/span>

                土壤重金属污染是指土壤中重金属元素含量明N于其自然背景|q成生态破坏和环境质量恶化的现象。重金属元素在化学中一般定义ؓ相对密度{于或大?.0的金属,包括Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Hg、Ni、Co{?5U元素。As是一U类金属Q但׃其很多性质和环境行为都与重金属元素cMQ所以也它归入重金属元素。一般来_引v土壤重金属污染的元素主要包括Zn、Cu、Cr、Cd、Pb、Ni、Hg、As{?U元素。土壤重金属污染的危害不仅仅取决于重金属在土壤中的总量Q还取决于其存在形态和各Ş态所占的比例Q其中重金属元素以水溶态、交换态的zL毒性最大,D存态的zL毒性最。离子交换态的重金属在土壤环境中活性大毒性强Q易被植物吸Ӟ也易被植物吸附、淋失或发生反应转ؓ其他形态。如Cr6+在土壤中很稳定,其毒害程度要比易被土壤吸附的Cr3+?00倍,甲基汞要比Hg的其它Ş态毒性要强。由于重金属元素本n所h的特点和土壤环境的多介质、多界面、多l分以及非均一性等特点Q决定了土壤重金属污染具有以下特点:隐蔽性和滞后性,不可逆性和长期性,区域性和严重性,ȝ难且周期ѝ由于重金属能进入所有生态系l中Q释攑ֈ大气圈、陆地圈、生物圈和水圈,Ҏ物、动物和人类产生严重问题Q特别是重金属能在土壤和有机体中富集Q在食物链中产生不可预见的结果?/span>

                2 土壤重金属污染危?/span>

                2.1 Ҏ物的危害

                土壤中的重金属会Ҏ物生一定的毒害作用Q引h高、主栚w度、叶面积{一pd生理特征的改变。主要是因ؓ吸收到植物体内的重金属能诱导其体内生某些对酶和代谢h毒害作用和不利媄响的物质Q如H2O2、C2H2{类物质。重金属的胁q有时会引v大量营养的缺乏和酶有效性的降低Q较高浓度的重金属含量有抑制植物体对Ca、Mg{矿物质元素的吸收和转运的能力。经qCd处理的小麦幼苗叶和根的生长明昑֏到抑Ӟ其茎和叶中富集的Cd量增加,Fe、Mg、Ca和K{营d素的含量下降。对q州市农业用水的状况与蔬菜品的质量q行了深入的分析研究Q得出长期用富含重金属的污水灌溉菜甎ͼ各种蔬菜都会受到不同E度的污染。土壤重金属污染影响植物生理生态过E、植物量和品质Q如q水城郊׃耕地土壤受到重金属污染,不同农作物中的Cu、Pb、Zn、Cd结果全部或部分重金属超标。重金属污染胁迫可以危害植物的根p,造成根系生理代谢pQ生长受到抑Ӟ反过来,受害根系的吸收能力减弱,D植物体营M~?/span>

                2.2 对土壤动物的危害

                随着各种重金属元素在土壤中的富集Q对土壤动物的生存繁衍带来了严重威胁。研I了淮南市重金属污染对土壤动物群落和多样性媄响,得出重金属污染不同程度地对土壤动物构成危宻I土壤动物落的组成与数量随着污染的加重而减,在重污染的土壤中Q优势类与常见cȝ的种cL昑և?重金属对土壤动物落的多h指数、均匀性指数、密度类指数都有减的势。土壤重金属含量对蚯蚓、线虫等无脊椎动物数目、丰富度、生物数量和体构成{有直接影响。袁Ҏ{对鲁中地区农田环境有害化学物质对蚯蚓群体构成的影响q行了调查,发现重金属污染农田蚯蚓种的多样性指Cؓ1.5835Q而在相比较的普通潮土农C?.2262Q说明重金属污染农田蚯蚓U群多样性水q_显著下降。Van-deeeleBart{调查了疏浚底惔土壤的蚯蚓数和移植率Q将调查l果与冲U^原土壤进行比较,发现沙质q_土壤蚯蚓数量明显高于受重金属污染的疏底泥土壤的蚯蚓数?/span>

                2.3 对土壤酶的危?/span>

                土壤酶是一U生物催化剂Q是反映土壤肥力的一个敏感性生物指标,更能直接反映土壤生物化学q程的强度和方向。由于土壤酶zL易受土壤物理性质、化学性质和生物活性的影响Q环境污染对土壤酶活性媄响较大,可在一定程度上灉|地反映出土壤的环境状c刘树庆应用一元线性与非线性回归拟合寻优模型,研究了保定市污灌区土壤重金属Pb、Cd污染与土壤酶zL间关系Q发现土壤脲酶和q氧化氢酶活性与土壤、Cd含量之间呈指数负相关。Hg对土壤中脲酶的抑制作用最为敏感,当土壤中脲酶明显减少Ӟ可表明土壤Hg污染。邱莉萍通过室内盆栽实验Q得出Cu、Zn、Cd元素都降低土壤中脲酶、碱性磷酔R和蔗p酶的活性。和文祥研究发现Hg、Cd对土壤脲酶活性具有显著的抑制作用Q抑制幅度和强度分别以Hg、Cd和Hg为最大。土壤重金属元素对土壤的复合污染q不是各单元素污染的单叠加,而是更ؓ复杂。单元素处理Zn对土壤过氧化氢酶zL具有一定的抑制作用QCd<10mg/kg时表CؓȀzM用,?0mg/kg时表Cؓ抑制作用QCd、Zn对土壤过氧化氢酶zL交互作用表现出协同抑制负效应特征?/span>

                2.4 对h体健L危害

                土壤其是表层土壤中的重金属极易q入ZQ直接对Z健康造成威胁Q当Z摄入或吸入过量的CdQ会引vw体各器官一pd的病变,可引发以骨矿密度降低和骨折发生机率增加ؓ特征的骨效应。Pb能导致包括hcd内的各种生物的生D功能下降、机体免疫力降低Q当Z内血铅质量比辑ֈ600μg/g?00μg/g时会表现为头晕、头疹{记忆力减退和腹疼等一pd症状。长期食用含Cr的食物,Z会出C同程度的皮肤和呼吔Rpȝ病变Qƈ且出现溃疡和炎症。长期吸入Ni可以引vȝ、肺癌,q且可以引v接触性皮炎、肺炎等病症。当金属Hgq入Z后,可与体内酶或蛋白质中许多带负늚基团如\基等l合Q能量生成、蛋白质和核酸合成受到媄响,从而媄响细胞正常的功能和生ѝ研I得出,癌的产生和发展与土壤环境中Sn元素质量分数有关Q居住在Sn元素质量分数高的地区的h癌症死亡率较高。可见,土壤重金属污染对Z产生极大的危実?/span>

                3 土壤重金属污染的修复措施

                3.1 物理修复

                物理修复主要包括电动修复、电热修复和土壤淋洗三种修复技术。电动修复技术的原理cM于电池,在通电的情况下使得重金属离子定向移动,从而把它们从土壤中去除的技术。这U技术对土壤环境的要求比较高Q难以广泛的、大规模的应用。电热修复技术是利用一些重金属在高温下快速挥发的Ҏ,用高频电压加热土壤,重金属受热挥发,d土壤以达C复土壤重金属污染的目的。但是,在高温加热的同时也对土壤本n造成了严重的破坏。土壤淋z是应用最早,也是应用最多、技术最成熟的物理修复方法。土壤淋z是利用淋洗液把土壤固相中的重金属{Ud土壤液相中去Q再把富含重金属的废水进一步回收处理的土壤修复Ҏ。研I发现EDTA可明N低土壤对Cu的吸收率与解吸率Q其g加入的EDTA量的Ҏ呈显著负相关。此外,物理修复修复措施q包括固?E_化土壤修复技术、排土填埋法、稀释法。但是无论那U修复方法都不能很好的解决经实用性和“二次破坏”?ldquo;二次污染”的问题?/span>

                3.2 化学固定修复

                在土壤中Q金属元素的溶解度和可迁UL较差,使得土壤中重金属更易被固定下来,因此重金属化学固定修复在污染土壤ȝq程中有着不可替代的作用。通过向土壤中加入有机质、沸矟뀁污泥、生物固体和酸盐等外源d物,调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质Q其生沉淀、吸附、离子交换、腐D化和氧化还原等一pd反应Q这U外源物质与土壤中金属离子结合后Q极大地限制了其在土壤中的迁UL和被植物所吸收的可能性,从而减这些重金属元素对动植物的毒性。不同金属离子的Ud性不同,所以很难找出单一的物质降低所有金属离子的Ud性,因此对于不同的金属离子要使用不同的固定物质。施用石灰或酸钙主要是提高土壤pH|促土壤中Cd、Cu、Hg、Zn{元素Ş成氢氧化物或酸盐结合态盐cL淀?/span>

                微生物修复法是利用土壤中的某些微生物的生物zL对重金属具有吸收、沉淀、氧化和q原{作用,把重金属d转化Z毒物,从而降低土壤中重金属的毒性,h费用低、对环境影响、效率高{特点,是一廉Ll色ȝҎ。微生物寚w金属的生物积累机理主要表现在胞外l合作用、胞外沉淀作用以及胞内U篏3UŞ式?/span>

                3.3 其它修复措施

                q几q研I发玎ͼ当一些修复技术与其它修复技术相l合q行修复Ӟ

                会有更好的修复效果。如甉|能有效地提高重金属在土壤中的Ud性,促进植物寚w金属的吸附和吸收Q提高植物修复的效率。许多真菌对重金属有很高的耐性和U篏性,真菌的活动能降低重金属对植物的毒性,提供Ҏ物根pȝ保护Q有利于修复植物的生长,提高植物修复的效率。化学添加剂能改变土壤中重金属的形态,提高重金属的生物可利用性。研I发现向Pb污染土壤中加入EDTA(1.0g/kg)24h后,Pb从根向枝q部分的净转移提高?20倍。可见,施加螯合剂可明显提高某些植物寚w金属的吸Ӟ促进了重金属向地上部分的转移Q因而对植物修复的成功非常有利。化学诱导技术和植物修复技术相l合Q利用化学诱导技术提高土壤中重金属的有效性,以提高植物修复的效率。这些两U或两种以上修复技术相l合的修复技术,能够较好发挥各自的优点,消除自n的缺点,更加利于土壤重金属污染的修复工作?/span>

                4 l束语:

                q年来随着C会l济的快速发展,土壤中重金属含量不断增加Q土壤重金属污染已成为普遍的环境问题Q越来越受到Z的关注,目前Q对土壤重金属污染研I已取得了一定的q展Q但多数研究是从某一斚wq行分析Q尤其是修复措施的研I不hpȝ性和全面性。鉴此,从土壤重金属的危宛_发对不同的修复方法进行对比分析对于土壤重金属污染研究h重要意义?/span>

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