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我国土壤重金属污染现状及修复技术研究动态

作者:优质期刊论文发表网  来源:www.yzqkw.com  发布时间:2020/11/19 12:00:50  

摘要:随着工业的不断发展以及农业现代化进程的不断推进,重金属污染问题日益严峻。土壤是农业基础和生物圈的重要组成成分,如果土壤重金属污染问题无法得到及时控制,将会导致人们生命健康受到严重威胁、农业受到严重打击。因此,应当积极开展农田治理工作,大力推进土壤重金属污染修复技术的研究和应用,结合各修复技术的特点以及实际的农田治理工作需要,科学制定治理方案,发挥修复技术的最大效用,提升土壤修复工作的水平和效率,尽可能节约成本,推动土壤重金属治理工作的顺利进行。

关键词:重金属污染; 土壤; 修复技术;

0 引言

土壤是农业的基础,土壤肥力直接影响着农作物的产量,同时,土壤也是生物圈的重要组成部分,是土壤动物生存不可缺少的重要场所,其中的微生物是生态系统的重要参与者。现代工业和农业的发展导致部分重金属没有被妥善处理,而是进入土壤,造成了严重的土壤重金属污染问题,这对于植物生长、农业发展以及人类健康形成了严重维修。目前,土壤治理工作已经成了社会关系的话题,土壤重金属修复技术的研发和应用则是治理土壤、改善土壤质量的关键所在。

1 我国土壤重金属污染现状

随着社会经济的飞速发展,我国工农业现代化水平迅速提升,也排放了越来越多的重金属污染物,导致越来越多的地区土壤出现了重金属超标的现象。通过查阅相关资料发现,我国有两千万公顷以上的农田出现了铬、锌、镍等重金属超标的问题,这大约是总耕地的二成,因此造成了严重的土壤退化问题,因而导致这些土壤农产物损失1千万吨。针对这一现象,我国中央出台了多个重金属污染土地治理的政策和计划,大力支持土壤污染治理工作的开展,鼓励土壤重金属污染修复技术的研发应用。目前我国土壤重金属污染治理应用的技术主要有四种,分别是物理工程修复技术、物化修复技术、化学修复技术、生物修复技术以及联合修复技术,这些修复技术的应用在土壤重金属污染治理中发挥了重要作用。

2 物理工程修复技术

该技术的应用方法包括四种。首先是客土法,指的是将洁净土壤与污染土壤混合或覆盖其上,从而达到降低重金属含量或者避免植物根部接触污染土壤的效果,具有效果好,见效快的特点。其次是去表土法,顾名思义就是将出现重金属污染问题地层的表土去除。换土法,指的是重金属含量超标的标题去除,再将洁净土壤回填的方法。深耕翻土法,指的是通过翻耕的方式,将深层的洁净土壤翻到污染土壤之上。通过对这四种方法的应用研究发现,前三种方法工程量更大,对污染土壤的治理更加彻底,比较适合对重金属污染严重的土壤进行治理,后一种方法工程量较小,适合对污染较轻的土壤进行治理。总的来看,物理工程修复技术对工程量和劳动力的需求较大,更加适合小面积的土壤治理,否则将会导致成本增加的问题,并且该技术无法对使重金属污染土壤恢复洁净,无法从根本上解决土壤的重金属污染问题。

3 物化修复技术

3.1 化学固化技术

由于重金属在进入土壤之后会出现形态上的变化,这就导致其位置并非固定的,而是移动的,其原因在于土壤的有机物含量、p H值等有可能导致其中的重金属出现形态变化。针对这一点,专家研发出了化学固化技术,希望能够借助土壤理化特性上的变动而削弱重金属的移动性,进而起到防治污染的效果。化学固化技术主要指的是,借助固化剂等调整土壤理化特性,再以固化剂中的某些成分去吸附、沉淀重金属,从而使之不再具有移动性,其中发挥最大作用的固化剂通常包括石灰、钢渣等。化学固化技术具有成本低廉、效果明显、易于操作等优势,但是仍然具有较大的局限性,无法从根本上去除重金属,只能发挥一时的作用,甚至还反过来损伤土壤,导致土壤无法作为农田投入到农业生产之中。

3.2 土壤淋洗技术

土壤淋洗技术只要是借助淋洗液来开展应用,通过淋洗土壤的方式将其中的重金属的形态转变为液状,再进行去除。应用土壤淋洗技术过程中,首先要对待处理的土壤进行筛滤,再将其中的渣石等进行去除,接着使淋洗液与土壤充分混合,并进行二次筛选,然后用水淋洗土壤将其中的淋洗液提取出来,并将淋洗后的土壤稍加处理并投入使用,而淋洗造成的废水则需要将其中的重金属和淋洗液回收,并处理至无害状态。该技术能够去除污染土壤中的大部分重金属,但是需要花费较大的成本,并且极易产生二次污染,因此无法应用于大面积的污染土壤治理工作。要想发挥土壤淋洗技术的最大作用,而降低其危害性,避免二次污染,就必须加大力气开展淋洗液的优化调整,研发出更加环保低廉的淋洗液。

4 化学修复技术

4.1 化学萃取技术

化学萃取技术是一项较为新型的土壤修复技术,应用时间不长但是在实际的土壤治理工作中发挥了显著的作用。该技术主要是借助化学萃取剂来实现对污染土壤的修复,具有重金属去除率高的有点,但是流程复杂,操作难度较高,成本高,并且二次污染可能性高,因此仍然需要对该技术进行不断的研究和优化,不但要不断对萃取方法进行调整,避免萃取时伤害土壤,还要对萃取剂进行不断地优化,既要解决成本高昂这一问题,又要尽可能提升其萃取能力,这样才能够促使化学萃取技术在发挥显著的土壤修复作用的同时,又具有经济环保的特性,推动该技术的广泛应用。

4.2 表面活性剂修复技术

表方面活性剂修复技术的应用核心在于表面活性剂,这种化学试剂具有润湿、分散的作用,将其与污染土壤混合,能够调整其电荷以及吸附位,或者可以置换出其中的重金属,促使重金属变成络合物或螯合物的形式。该技术能够提升重金属的流动特性,以此来降低重金属的处理难度,指出了土壤重金属污染修复的新方向。但是该技术的局限性在于可能导致地下水污染问题,针对此,可以采取根据表面活性剂选择提取剂来加入的方法,加快重金属处理速度,从而避免对地下水的污染,但该方法未经实践,效果如何仍无法确定。

4.3 化学改良技术

化学改良技术的应用重点在于改良剂的设计,主要是借助改良剂调整土壤的理化特性,并进一步调整土壤的吸附沉淀能力,从而达到增强土壤稳定性的效果。开展土壤治理工作时,在应用化学改良技术的过程中,通常会选择石膏、硫磺粉、腐殖酸肥等进行改良剂的制作,来促进土壤对重金属的吸附和沉淀,从而修复污染土壤。但是这些改良剂的使用并不是十全十美的,常常会导致一些副作用,例如,将石膏这样的天然矿物制作改良剂会过分依赖于试剂的储存量,可能会影响土壤中微生物的存活。除了以上几种物质作为改良剂之外,还可以将生物体作为改良剂,这就是生物碳修复技术,通过生物碳的吸附、沉淀、离子交换等,对土壤中的重金属进行转化处理,这种方法能够有效提升土壤质量,获得良好的重金属治理效果。将生物碳作为改良剂具有多方面的优势,生物碳空隙较多,因而表面积较大,同时氧官能团较多,有助于增强土壤肥力和稳定性,更好地能够促进重金属污染土壤的修复。

5 生物修复技术

5.1 微生物修复技术

土壤中生存着许多的微生物,例如藻类、菌类等,这些微生物具有较强的吸附沉淀作用,还能够产生氧化还原反应,增加土壤中的微生物含量可以更好地对重金属进行吸附沉淀,进而达到降低土壤重金属含量的作用。微生物修复技术成本低廉,同时能够在土壤修复治理中发挥显著效果。

5.2 植物修复技术

植物修复技术可以细化为植物提取技术、挥发技术以及稳定技术,主要是发挥植物对重金属的吸收、转化等左右,降低土塘中的重金属含量,从而实现对污染土壤的修复。植物提取技术指的是将土壤中呈现一种富集状态的重金属通过积累或者是超积累的方式将重金属物质转移到植物体内,这样将植物收割的同时就可以将重金属去除,从而改善土壤质量,但是由于相关植物的生长速度上的制约影响了该技术的土壤治理面积,不具备推广性。植物稳定技术指的是通过种植耐重金属植物,以植物的吸收等作用,来促使重金属沉淀,使其惰性化,从而减弱重金属的危害性。植物挥发技术通过植物的吸收挥发能力,将重金属转为气体形态,并排放到空气中。但是该技术在降低土壤重金属含量的同时,也造成的大气污染,同样会对人体健康形成威胁。

6 联合修复技术

以上几种修复技术各有优势,都能够对重金属进行有效的去除,在修复工作发挥着显著的应用优势,但同时也都具有一定的局限性和不足。因此,在土壤重金属污染治理工作中,通常会借助技术手段将多种修复技术结合在一起形成联合修复技术,这样多种技术可以达成优势互补的效果,扬长避短,避免出现局限性,从而获得更好的应用效果。目前,在我国的土壤治理过程中,普遍会应用到植物技术与化学等其他各修复技术的联合技术,这样能够尽可能地避免单一技术的不足之处,提升重金属处理效率和去除率,更好地提升土壤质量和稳定性,推动土壤治理工作顺利开展。

7 结语

随着工业的不断发展以及农业现代化进程的不断推进,重金属污染问题日益严峻。土壤是农业基础和生物圈的重要组成成分,如果土壤重金属污染问题无法得到及时控制,将会导致人们生命健康受到严重威胁、农业受到严重打击。因此,应当积极开展农田治理工作,大力推进土壤重金属污染修复技术的研究和应用,结合各修复技术的特点以及实际的农田治理工作需要,科学制定治理方案,发挥修复技术的最大效用,提升土壤修复工作的水平和效率,尽可能节约成本,推动土壤重金属治理工作的顺利进行。

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