沸石对土壤中重金属铅去除效果的研究

研究沸石对土壤中重金属铅的影响专业：给排水科学与工程学生：尹德添 指导教师：梁英摘要随着全球化的经济和城市建设发展，土壤 污染的问题越来越突出。大量含重金属的污染物经过工业和生活废水排放、固体 废弃物的堆积、 农药化肥施用和大气降 尘等途径进入土壤，造成了严重的土壤重金属污染。 我国土壤重金属污染形势 比发达国家严重程度更是有过之而无不及之势。铅是重金属元素中最 软的金属也许不为我 们所知，但随着近年来多起引人关注的儿童血铅超标、铅污染土壤以及粮食中含重金属 铅严 重超标等事件被报道，使得 铅的名声可谓臭名昭著。所以，近年人 们对污染土壤中重金属的治理去除进行了大量的研究，目前，主要有人们对重金属的治理方法主要有生物方法、物理方法和化学方法等。在此次实验中，我们采用化学方法中最常用投加沸石矿物改良剂的方法，对土壤投加沸石改良剂的方法成本低廉、简单易行并且我国沸石 矿物储量丰富，希望能 对改型沸石的 对土壤中铅的去除有更全面的了解，希望能够为提高沸石 对铅的去除效率提供帮助。通过对实验数据的分析我们得到以下结论：（1）沸石矿物骨架基本单元独具的多孔结构和其结晶化学性质使得其对水分子有很强的亲和力，使得土壤有良好的保水性。（2）沸石不仅可以提高土壤中的阳离子交换，提高土壤的蓄水量，还可是提高土壤的 PH。（3）酸性条件下去除土壤中的铅所用的沸石投加量比中性条件下的沸石投加量大。（4）污染土壤中的重金属铅离子的处理过程中， 还原态和醋酸可提取 态的含量被大量吸附、固定，对氧化态的处理吸附同 时会对其产生少量激发释放。关键词：重金属铅、 、沸石、污染土壤Resarch of Zeolite on the Impact of Pb in SiolMajor: Water supply and drainage engineeringStudent：Detian Yin Instructor：Ying LiangAbstractWith the globalization of economic and urban development, causing more and more problems of soil pollution. After a large number of pollutants containing heavy metal by industrial and domestic wastewater, solid waste accumulation, pesticide and fertilizer application and atmospheric dust and other ways into the soil, causing serious soil heavy metal pollution. Heavy metal pollution situation in China was more than in developed countries severely. Lead is a heavy metal element in softest perhaps that we do not know,but in recent years, with severalhigh-profilein childrens blood lead exceeded, lead-contaminated soil and food containing heavy metals lead and other incidents have been reported seriously overweight, making the lead reputation stinks.Therefore, in recent years, people on the governance of heavy metal contaminated soil removal done a lot of research, Currently, People on the governance of the main methods of heavy metals such as biological methods, physical and chemical methods. In this experiment, We use the most common chemical dosing zeolite mineral modifier method, Zeolite on soil improver dosing method is cheap, simple and Chinese zeolite mineral reserves are abundant, hoping modified zeolite for the removal of lead in the soil have a more comprehensive understanding, I hope to be able to enhance the removal of lead zeolite efficient help. Through the analysis of the experimental data we obtain the following conclusions:(1) The basic skeleton of zeolite minerals have unique porous structure and chemical properties of the crystal so that its molecules have a strong affinity for water, so that the soil with good water retention.(2) The zeolite can not only improve the soil cation exchange, improve soil water storage capacity, but also improve the soils pH.(3) Under acidic conditions to remove lead in soil used in the dosing ratio of zeolite zeolite under neutral conditions dosing volume.(4) Heavy metal contaminated soil in the processing of lead ions, the reduction state and the content of acetic acid extractable absorption is large, fixed, on the oxidation state of the adsorption process will also generate a small amount of its excitation released.Keywords: Heavy metal lead,Zeolite, Soil pollution 目 录摘要Abstract第一章 引言11.1浅谈土壤重金属污染及其特点21.1.1土壤重金属污染及其现状21.1.2土壤重金属的污染及国内外现状31.2土壤中重金属污染物铅（Pb）现状及修复技术41.2.1修复物铅的选择41.2.2受重金属污染的土壤的修复措施61.2.3修复技术的选择81.3沸石的综述91.3.1沸石的简介91.3.2天然沸石及改性沸石的浅析101.4实验研究意义121.5实验研究内容131.5.1我国酸雨现状13第二章 方法与材料152.1实验前期准备152.1.1研究路线与测定方法的初步确定152.1.2复合重金属污染土壤的取样152.1.3实验所用沸石的选取152.1.4重金属的分析方法162.1.5金属的预处理172.2实验概况及步骤182.2.1实验方案选定182.2.2实验步骤19第三章 结果与讨论213.1沸石对土壤的影响213.1.1实验过程中下渗液的流速变化213.1.2溶液经过土柱后 PH值的变化223.2沸石对重金属吸附分析233.2.1溶液 pH值为 4的条件下的测定值与变化关系233.2.2溶液 pH值为 7的条件下的测定值与变化关系263.2.3溶液在pH值为7和4的两种条件下综合分析测定293.2.4土样消解处理分析31结论34致谢35参考文献36第一章 引言在过去的一个世纪里，人口的急剧增加而且人类活动的规模越来越大，工业的发展更是突飞猛进，人类工业活动可以说愈演愈烈。而且，进入 80年代人类社会发展得越来越快，工业活动也迎来突飞猛进的发展契机，人们也更加盲目地追求建立在高度发达的工业之上的物质财富。但是人们在疯狂的追求工业自身带来财富的同时完全把人口增长过快和工业高度发达对人类社会的负面影响完全抛之脑后。今天，也就是当我们开始停下脚来关注我们所处的环境的时候，要是以前对人类社会快速发展带来的各种难题和工业高度发达负面影响说成预料不足、预防不够还有忽略，那现在所引起的一系列问题更是让人们始料未及、无法掌控，有些全球性问题可以说是我们无法想象的。近年来，全球性的问题所带来的问题让人们越来越觉得是近在咫尺，其中最明显、日益突出的莫过于全球性的环境问题。全球环境问题是逾越主权国家国界和职权行使范围的全球性环境污染和生态平衡受到破坏问题。随着社会进步和经济的发展，全球性环境问题对整个生物圈的影响越来越明显，不但引发了环境污染和生态平衡破坏，更是出现了温室效应、臭氧层破坏、全球气候变化、酸雨、海洋污染、物种灭绝、环境污染、土地沙漠化、土壤受到侵蚀、土壤受到重金属污染日益突出等一系列威胁人类社会生存发展及使生态系统发生变化和破坏的全球性危机。在全球化的，我国的环境问题日益突出。我国人口占全世界人口的五分之一，是名副其实的人口大国，加之经济尚处在发展中，从而我国所面临的环境污染、酸雨、森林锐减、土地沙漠化和土壤受重金属污染环境问题更是突出。所以，我国经济发展与环境保护之间的矛盾尤为尖锐。我国是农业大国，土壤是人类赖以生存发展的最根本的自然资源之一，同时土壤还是生态环境的重要组成部分。我们要生存发展就要保护好土壤不受污染，那样才有足够安全、无毒的粮食保障人类社会进步、发展。然而全世界范围内目前每年平均排放的汞约为 15000吨、铅的排放量约为 5000000吨、镍约为 1000000吨、铜约为 3400000吨。我国仅仅耕地受到铜、铅、锌、铬、砷等重金属的污染的面积高达 2000万公顷，占总耕地面积的五分之一左右 1。民以食为天，如果土壤重金属污染一直持续下去对我国来说无疑将是一场重金属灾难。只有实现真正意义的“绿色发展道路”才能解决土壤重金属污染等诸多破环生态系统平衡的环境破环问题。由于考虑到重金属污染物属于持久性污染物以及其完全无法从环境中很彻底的去除这一特性，找出各种治理土壤重金属污染的方法对这一环境问题进行治理是刻不容缓的。我认为要真正的做到对土壤重金属污染的绿色治理我们需要从以下两方面进行考虑：首先，我们有文明生态的意识，从根源上预防重金属污染，各种以金属为生产原料的行业必须做到真正的绿色生产；其次，对于已经受到污染的土壤马上进行治理，虽然重金属不能干净去除，但是可以将其存在的形态和位置加以改变，使其转移到对环境没有危害的状态或位置中，从而将重金属对整个生态系统污染的危害降到最低 2。1.1 浅谈土壤重金属污染及其现状1.1.1 土壤的重金属污染及其特点重金属是指密度大于 5g/cm3的金属，或者在元素周期表金属栏内原子量超过 40以上之金属元素均称为重金属元素。对环境造成污染的重金属主要是指指铅、镉、铬、汞和类金属砷等生物毒性显著的重金属。土壤重金属污染是指近年来随着社会和城市建设的发展所带来人口急剧增长，工业迅猛发展，固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒，有害废水不断向土壤中渗透，大气中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤中，大量的铜、汞、铬、镉、镍、铅等生物毒性显著的重金属元素及其化合物进入土中并过度积累，导致了土壤污染。土壤重金属污染具有影响范围广、持续时间长、具有较强的隐蔽性并且无法降解即不能彻底从土壤中消除的特点，简要可以归纳为以下几点：(1)在比较低的浓度下就能显现出生物毒性效应，并能长时间在体能富集、积累；(2)重金属不能被微生物降解和彻底去除，只能改变其存在的位置和形态，对环境的影响是长期；(3)重金属在土壤中隐蔽性很强，极不易被察觉；(4)因土壤胶体和颗粒物的吸附作用，长期存在于土壤中，浓度多成垂直递减分布；(5)与土壤中的配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子、腐蚀质等)作用，生成络合物或螯合物，导致重金属在土壤中有更大的溶解度和迁移活性；(6)土壤重金属可以通过食物链被生物富集，产生生物放大作用；(7)重金属的形态不同，其活性与毒性不同，大部分重金属元素属于过渡元素，同一种元素的价太变化比较多，随土壤环境中的 pH、Eh、颗粒物以及有机质含量等条件不同呈现不同的形态并且其毒性也随不同的形态发生变化，所以其在土壤中的形态变化非常复杂；(8)在人体内显现毒性的过程比较缓慢，积累的时间越久危害越大，并且重金属在有机结合态下比无机态毒性要强。1.1.2 土壤重金属污染的危害及国内外现状由于土壤重金属污染具有形态变化复杂、在环境中不可消除、生物毒性效应的浓度较低并且环境中的迁移转化形式多样等特点使得土壤中的重金属的有毒元素经由水环境直接毒害植物体，最终通过食物链危害人类健康以及动物生存。所以土壤的重金属污染不仅导致严重经济损失，威胁农产品的生态安全，并且损害人了健康、引起植物生理功能紊乱且发生病变以及动物的生存繁殖延续与生命安全。其危害主要可以简要归纳为以下几项 3：(1)土壤的重金属污染使得本来就紧张的耕地资源更加短缺;(2)土壤的重金属污染给农业发展带来很大的不利影响;(3)土壤重金属污染中的污染物具有迁移性和滞留性，有可能继续造成新的土地污染;(4)土壤重金属污染严重危及后代子孙的利益，不利于经济的可持续发展;(5)土壤重金属污染造成严重的经济损失;(6)土壤重金属污染给人民的身体健康带来极大的威胁;(7)土壤重金属污染影响植物根和叶的发育，破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等；(8)同时土壤重金属污染污染也是造成其他污