（环境工程专业论文）水葱对镉污染土壤修复潜力的研究.pdf

硕士学位论文 摘要 我篱耕遗受重金属污染躲覆积蜣已达8 2 5 x 1 0 5h m 2 ，褒掰商瓣重金属污染中， 铺以箕移动性大、毒性离成为最为关注的夔金属污染之“。尽快寻找翻条行之 有效的之道解决主壤锅污染问题，非常迫切的摆在我们面藏。 我们对重金瘸污染严重的湖南永州铜山岭有色金瘸矿选矿尾沙坝及其闵阐的 土壤及主要植物选手亍了采样分析。梯分拼主要包括土壤韵p h 值、烧失盈、阳 离子交换容量、重金属含鲞等，结柴表明该送域土壤中熏金属的含璧很高，其中 e d 的平均会童为8 1 1 8m g k g ，p b 的平均禽羹赢达6 4 3 1 0 6m g k g ，c u 豹食餐为 3 8 7 0 0 m g l ( g 。，都超过了壤中植物正常生长豹最高容洚浓度。掇物样为选矿尾 沙坝周围主要披物：水葱( s c i r p u st a b e r n a e m o n t a n i 三) 、双穗雀穆( p a s p a l u m d i s t i c h u m ) 及水鼷蚣( k y l l i n g ab r e v i f o z 插r ) 。通过对三种穗物的研究，我们 发现这三秘植物均能较好的适应离浓度錾金麟环境劳正常生长，毽所蠢三荦牵植物 在辩生条停下均柬达到趣富集撩物标礁。虢黠c d 酶塞集褥富，水葱地上部分酌 富祭爨霹达到7 8 9 7m g & g ( 干重) ，跫其他2 种植物豹6 俄以上，平均转运系数为 o ，7 9 ，十分接近公认的镉超富集植物标准。对p b 及c u 的吸收，3 种植物器毒特 点，但均与超富榘棱物标准有一定差距。 通过进一步x 重水憨的实验室水培试验，我们研究了磁个主要因素，营养液p h 值与c d 含量，对水葱生长量以及c d 富祭效莱豹影桷。结莱表明水葱霹耐受的离 浓度c d ( 3 0m g l ) 以及大鞭围p h 侄变他( 3 7 7 。7 ) 。当营养液p h 值为4 。7 ， c d 含量为2 5m g l 聪，水葱富集的c d 达到最大健：地上部分2 6 4 7 1m g k g ，拖 下部分2 3 4 3 9m g k g ，平均转运系数1 1 3 。水葱对c d 的富集量随营养液内c d 浓 度的增减丽增减，在一定条件下，水葱完全可以达到c d 超翥集植物的标准，鄢 诵禽薰超过1 0 0 m g k g ，转运系数超过1 。 除毖之外，考虑到水葱属于莎草季季藏擎耩，是多年生宿掇挺水萆本横物，株 谶l 2m ，茎秆高大道赢，在我国分肖广泛，生长条件要求不高，最示了它用于橙 物修复镉污染土壤的巨大潜力。 关键稍；壤；稹物修茇；永葱；镉；越鬻集植物 查塞塑堡堡鎏圭翼堡塞翼垄墼墼塞 a b s t r a c t t h e r ea r em o r et h e n8 2 5 ，0 0 0h e c t a r e sc u l t i v a t e di a n dh a db e e na f f e c t e db yh e a v y m e t a lp o l l u t i o ni na l le l e m e n t so fc o n t a m i n a t i o ni nc h i n a c a d m i u mi so n eo ft h em o s t i m p o r t a n th e a v ym e t a le l e m e n t sf o ri t sm o b i l ea b i l i t ya n dh i g ht o x i c i ti sv e r y u r g e n t l yt ou st of i n daw a yt os o l u t i o ns o i lc a d m i u mp o l l u t i o n w ea n a l y s i s e dt h es o i la n dp l a n ts a m p l e sa tt h em i l lr u nr e j e c t a m e n t aa r e a , t o n g s h a n l i nn o n f e r r o u sm e t a l sm i n e ，y o n g z h o u ，h u n a np r o v i n c es e r i o u s l y ，w h i c hh a sb e e n a f f e c t e db yh e a v ym e t a l t h e s ei n c l u d ea n a l y s i so fs o i l s a m p l e sp hv a l u e ，r o a s t m i s s i n gv o l u m e ，l i n ke x c h a n g ec a p a c i t y ；h e a v ym e t a l s ，s o i ls a m p l e ss h o wh i g hl e v e l s o fh e a v ym e t a l s i ts h o w st h a tt h ep b ，c d ，c ui nm o s to ft h e s a m p so fs o i lh a v e e x c e e d e dt h em a x i m u ma l l o w e dc o n c e n t r a t i o nf o rp l a n t sg r o w t hn o r m a l l y t h ea v e r a g e c o n c e n t r a t i o no fc di s8 1 1 8 m g k g ，t h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o no fp bi sa sh i g ha s 6 4 3 1 。0 6 m g k g ，a n dc uc o n t e n ti s3 8 7 0 0 m g k g t h em a i np l a n ta r o u n dt h i sa r e ai s s c i r p u st a b e r n a e m o n t a n i 工，p a s p a l u md i s t i c h u ml a n dk y l l i n g ab r e v i f o l i ar o u r s t u d ys h o w st h a ta l lt h et h r e ek i n do fp l a n t sc o u l da d a p tt ot h eh i g hc o n c e n t r a t i o n so f h e a v ym e t a l sa n dg r o w t hw e l l ，b u tn o n eo ft h e mc o u l db ec o u l da sh y p e r a c c u m u l a t o r i nt h ew i l dc o n d i t i o n s c o n c e n t r a t i o n so fc a d m i u mo nt h et e r m ss h u i c o n gg r o u n d s e g m e n tc o n c e n t r a t i o n sm a yr e a c h7 8 9 7 m g k gv o l u m e ，t h eo t h e rt w ot y p e so fp l a n t s i sm o r et h a ns i xt i m e st h ea v e r a g et r a n s f e rc o e f f i c i e n to 7 9 ，v e r yc l o s et ot h e r e c o g n i z e ds t a n d a r d so fc a d m i u m e n r i c h e dp l a n t s o nt h ea b s o r p t i o no fl e a da n d c o p p e r , t h r e ek i n d so fp l a n t sh a v ed i f f e r e n tf e a t u r e s ，b u ta l lw i t hac e r t a i ng a pb e t w e e n t h es u p e r c o n c e n t r a t i o n so fp l a n ts t a n d a r d s w ec o l l e c t e da n d a n a l y z e d 3s o i l s a m p i l e s a n d3 p l a n ts a m p i l e sf r o m t o n g s h a n l i n gc o p p e rm a i n ，y o n g z h o u ，h u n a np r o v i n c e 。t op r e d i c tt h ep o t e n t i a li m p a c t o ft a i l i n g so nn e a r b ye n v i r o n m e n t s ，t h ec h a r a c t e r i s t i c ss u c ha sp h ，l o s so ni g n i t i o n ， c a t i o ne x c h a n g ec a p a c i t y ，a n dt h ec o n c e n t r a t i o na n ds p e c i a t i o no fh e a v ym e t a l si nt h e t a i l i n g sw e r ei n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec o n c e n t r a t i o n so fp b ，c da n d c ue x c e e d e dt h et o l e r a b l el e v e l st ot h ed e g r e eo fb e i n gp h y t o t o x i c a l l ye x c e s s i v ei nt h e m o s t t a i l i n gs o i l s t h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o no f c d i s8 1 1 8 m g k g ，p b i s6 4 3 1 0 6 m g k g ， c ui s3 8 7 o o m g k g t h ec o n c e n t r a t i o n so fh e a v ym e t a l si nt h e3p l a n t sw e r ea n a l y z e d i tw a sf o u n dt h a ts c i r p u st a b e r n a e m o n t a n il ，p a s p a l u md i s t i c h u ml + ，a n dk y l l i n g a b r e v i f o l i ar h a dg o o dm e t a l - e n r i c h m e n ta n dm e t a l - t o l e r a n ta b i l i t y ，b u tn o n eo ft h e m l i w a sh y p e r a c c u m u l a t o ri nn a t u r ec o n d i t i o n t h es c i r p u st a b e r n a e m o n t a n i 三c o u l d c o l l e c t7 8 9 7 m g k gc di nu p g r o u n dp a r ti nd r yw e i g h t t h a tm e a n ss i xt i m e sa sm u c h a st h eo t h e rp l a n t sa n di t sa v e r a g et r a n s p o r tc o e f f i c i e n ti so 。7 9 t h a tm e a n st h es c i r p u s t a b e r n a e m o n t a n i 五i sv e r yc l o s et ot h es t a n d a r do fh y p e r a c c m u l a t o r c a d m i u mp h y t o e x t r a c l i o nc a nb ee c o n o m i c a l l yf e a s i b l eo n l yw h e nt h ed e v e l o p e d s y s t e m sh i g hb i o m a s sp l a n tc a na c c u m u l a t eg r e a t e rt h a n10 0m g k gc d o nd r yw e i g h t i nt h i se x p e r i m e n t ，s c i r p u st a b e r n a e m o n t a n i ，ap e r e n n i a lh e r b ，w a su s e dt o d e m o n s t r a t ei t s c a p a b i l i t y a t a c c u m u l a t i n gc d ，m o r et h a n2 8 0 m g k gc di n i t s a b o v e - g r o u n dp a r t s 。t h i sh y d r o p o n i c se x p e r i m e n ts h o w e dt h ee f f e c t so ft w of a c t o r s ， s o l u t i o np ha n dm e d i u mc dc o n c e n t r a t i o n ，o nt h e p l a n t b i o m a s sg r o w t ha n d c d - e x t r a c t i o ni n3 0d a y 。t h eh e r bc o u l dt o l e r a n th i g hl e v e ro fc d ( 3 0m g l ) a n d w i d e s p r e a dp hv a l u es h i f t i n g t h eh i g h e s t c d - e x t r a c t i o n sa r e2 6 4 7 1 m g k g ( a b o v e g r o u n dp a r t s ) a n d2 3 4 3 9 m g k g ( u n d e r g r o u n dp a r t s ) ，w i t ht h ea v e r a g e t r a n s l a t i o nc o e f f i c i e n t1 1 3 。i td e m o n s t r a t e dt h e p o t e n t i a l o ft h i sh e r bf o r p h y t o r e m e d i a t i o n 。 k e y w o r d s ：s o i l ；p h y t o r e m e d i a t i o n ；s c i r p u st a b e r n a e m o n t a n il ；c a d m i u m ； h y p e r a c c u m u l a t o r i i i 水葱对镉污染土壤修复潜力的研究 插图索罢l 嚣1 1农产品重金属污染恩致的经济损失上升趋势 5 圈3 1矿区地理位惹图 2 8 图3 2采样点分布图 3 0 图3 。3届耪爽型取样法承意强 3 0 图3 4不同位置植物遗上部分富集c d 董与壤巾c d 含鳖4 0 图3 5不同位嚣植物地上部分蜜集孙量与土壤中p b 含量4 l 图3 6不同位受植物地上部分富集c u 量与土壤中c u 含量4 2 圈4 t不周p h 僵含c d 黄养液对水葱生物爨的影响。一4 8 窝4 2不闷p h 值含c d 蘩养液对水葱c d 含量的影响4 9 圈4 3不丽c d 含蠢蘩养液对水葱鲜重改变薰的影响一5 0 图4 4不同浓度c d 的蓠棼液对水葱c d 含量的作用5 l i v 硕士学位论文 附表索引 褒2 1 部分镶超富檠植物 1 5 表2 2 锯超富集植物 1 6 袭2 3 铜超富集植物 1 7 表2 4 锌超富集横物： 1 8 袭2 5 锰超富集植物 1 9 袭2 6 硒超富集植物 2 0 表2 7 镉超寓集植物。 2 0 表3 1 猿携样本生物爨情况表 3 6 表3 2 檀物体肉c d 爨金属食鳖测定结果 3 7 表3 3 糠物体内秘熬金属含量镄l 定结巢 3 8 表3 4 植物体内c u 煎盒属含量测定结暴 3 9 袭3 5 不同位置的壤重金矮含爨测定结采 3 9 表3 6 壤中重袅蕊的套种形态的含爨测定结采 3 9 表4 1 不同p h 值含c d 黎养液对水葱重量比的影响4 9 表4 2 不同c d 含量蕊莽液对水葱重量比的影响 5 0 表4 3 蓊养液p h 假对水葱转运系数| l 句豫用 5 2 浚4 4 营葬滚c d 食爨对水葱转运系数盼佟用 5 2 v 硕士学位论文 第1 章绪论 “人类属于大地，丽大壤不糙于人类”印第安人民谚 壤是人类赖以生存发展的生产资料。我国人多地少、土地资源短缺、人地 矛盾尤其突出。随着我国经济豹发展，工农她生产和矿产品的大量开发引起了土 地退化或污染丑益严重，加剽了我国土壤资源的短缺。 在所有的壤污染中，土壤的重金属污染因其豹隐蔽性、长期毪秘不可逆性 备受越界的关注。它不仅可以导致土壤肥力退化、农作物产量和品质降低，丽虽 弓l 发水资源的污染，并通过食物链危害人类的生命和健康。因此，重金属污染土 壤的治理就成为舀前世界研究钓热点和难点1 1 , 2 。 l 。l 土壤重金属污染现状 1 1 1 全球土壤重金属污染现状 自工业革命以来，世界范围内环境闷题疆渐突出，尤其是进入2 0 世纪以后， 陡羞世界城市化进程的加快和工业化的迅猛发展，大量未经处理的城市垃圾，采 矿冶金业废料废渣，未经处理的无机化学，颜料及油漆的滥用，毫镀、石油精炼 等工厂的废水，以及大气沉降物不断摊入水体和土壤，使土壤中重金属含量急剔 升高，诲多土壤不再适于农业生产和人类生活。土壤重金属污染主要集中在p b ， c d ，s e ，h g ，a s ，n i ，m n ，z n ，c u 等，据统计全避界每年平均排放h g1 1 5 x 1 0 6 t 、p b5 1 0 0t 、c u3 4 x 1 0 。t 、n il 1 0 。t 、m n 约1 5 x 1 0 7 t1 3 。 1 1 2 我国土壤重金属污染现状 我国在取褥举世瞩羁的经济成就的同时，付出的环境代价也十分离昂，尤其 是土壤污染方面。我国本来就是耕地资源极其匮乏的国家，近年来耕地数量还在 不断减少，但目前我豳受c d 、s e 、c r 、p b 等重金属污染的耕地蘧积近2 1 0 7 h m 2 ， 约占辨地总面积的1 5 ，每年直接经济损失达到3 2 0 亿元人民币 4 1 。 据报道，1 9 9 2 年全国有不少地区发生了“铺米”现象，每年生产“铺米”数亿公 斤。如沈阳张士灌区由于使用持续2 0 多年的污水灌溉，造成了严熏的c d 污染， 污染耕地2 5 1 0 4k m 2 ，大米含c d0 4 1 m g k g ( 这达到或超过诱发“骨痛病”的平 均含c d 量) 。江谣菜县由予污水灌溉，多达4 4 的耕地受到污染，形成了6 7 0h m 2 的“镉米”区。广州近郊因为污承灌溉箍污染农田2 7 0 0h m 2 ，因施用含污染物的底 泥造成1 3 3 3h m 2 的壤被污染，污染诼积占郊区耕逸嚣积的4 6 。2 0 0 0 年全国 水葱对镉污染土壤修复潜力的研究 2 2 l0 8 堍粮食调查发现，粮食中熏金耩含鳖妇：p b 、c d 、h g 、s e 等超标率达 1 0 f 朝。 此外，矿业生产疲弃地土壤的重金属污染也是一个值得重视的问题。矿业废 弃地是指因采矿活动所破坏和秘占用的，非经治理镒无法使用的土地，它主要包 括采空区、排土场、废石堆、尾矿等。中潮现有的阑萤矿山企业8 0 0 0 多个，个体 矿山达到2 3 万多个，全国矿区累计被破坏的土地面积以达2 8 8 x 1 0 6 h m 2 6 , 7 1 。 1 2 土壤重金属污染的特点 壤的重金满污染主要特点如下： ( 1 )壤污染具有隐蔽性和滞舞性：大气污染、水污染和废弃物污染一般 都眈较直观，通过感官就能发现。而土壤污染则不同，它往往要通过 对土壤样品进行分析化验和对农作物的残留检测，甚至要通过研究对 人畜健康状况的影响才麓确定。因此，土壤污染从产生到出现闳题通 常会滞螽较长的时间，如日本的“痛瘸瘸”经过了l o 2 0 年之后才被 人们所认识，j 。 ( 2 )土壤污染具有累积性：污染物质在大气和水体中，一般都魄在土壤中 更容易迁移。这使得污染物质在土壤中并不象在大气和水体中那样容 易扩散和稀释，因此容易在土壤中不断积累丽超标，同时也使土壤污 染具有很强的地域性。 ( 3 )土壤污染具有不可逆转性：重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆 转的过程，被某些重金耩污染的土壤可能要1 0 0 2 0 0 年、甚至更长 的时闻才能够恢复。 ( 4 )土壤污染报难治理。如粜大气和水体受到污染，切断污染源之焉通过 稀释作用和自净化作用有可能使污染问题逐渐得到好转，但是积累在 污染土壤中的难降解污染物则很难靠稀释 乍用和自净化作用来消除。 壤污染一量发生，仅仅依靠切断污染源的方法往往缀难恢复，有时 要靠换土、淋洗土壤等方法才髓解决问题，其它治理技术可携见效较 便。因戴，治理污染壤通常成本较嵩、治理周期较长l l 。 ( 5 )鉴于土壤污染难于治理，丽土壤污染问题的产生又具有明显的隐蔽性 翻滞后性等特点，因此土壤污染闯题一般都不太容易受翻重视；但是 由于壤重金属污染的积累性和不可逆转性，其预防和治理又显褥尤 为熏要】。 2 硕士学位论文 1 3 土壤中重金属污染物的来源 1 3 1 大气审重金属的沉降 大气中重金属主要来源予工业生产、汽车尾气摊放、汽车轮胎磨损产生的大 鬟含有露金属的有害气体和粉尘。它们主要分布在工矿的周围及公路、铁路两侧。 大气中大多数重金属通过自然沉降和雨淋沉降进入土壤圈。 经过自然沉降和蕊薅拳沉降进入到土壤中的重金属污染，主要以工矿烟囱、废 物堆为中心向四周扩散，以公路为中心向两侧扩散。污染随着距城市距离的加大 丽降低，城市的郊区污染较为严重；此外，还与城市的人口密度、城市她利用 率、枫动车密度呈正比；重工业越发达，污染相对就越严重f 4 】。 1 3 2 农药、化肥和塑料薄膜的使用 使用含有p b 、c d 、h g 、a s 等的农药以及不合理地施用化肥都可能导致土壤 中重金豹污染。一般过磷酸盐中含有商量的重金属h g 、c d 、a s 、z n 、p b ，磷肥 次之，氮肥中p b 、a s 帮c d 的禽羹较高。 农用薄膜生产中应餍到的热稳定剡中含有c d 、p b ，在大量使用塑料大棚和蜷 膜过程中都可以造成土壤重金属污染【地】。 1 3 3 污泥施肥 污泥中含有大量的有机厦和n 、p 、k 等营养元素，儇同时污泥中也含有大量 的重金属元素，随着市政污水处理产生的大量污泥被施加予农田，农圈中的重金 属含量也会不断增高。 1 3 4 污永灌溉 污水灌溉一般是指用经过一定处理的城市生活污水来灌溉农用土地、森林及 革地。由于大量工业废水嗣生活污水一起进入市政污水网，使得城市污水中含有 的大量重金属离子，随着污水灌溉丽进入土壤。近年来，污水灌溉已经成分我国 农业灌溉的重要组成部分。北方举作地区污灌鬣为普遍，占全国污灌飚积的9 0 以上，所以土壤重金属污染也比较严熏。 1 3 5 含有重金属的废弃物的堆积 废弃物堆中重金属含量一般比较菇，污染的范嗣一般以废弃物堆为中心向四 周扩散。熏金属在壤中的含量和形态分布特征受废弃物种类和释放率的影响， 如铬渣堆放区的c d 、h g 、p b 为熏污染，z n 为中度污染，c r 、c u 为轻污染。 金属矿山开采、冶炼厂摊弃的尾矿渣是矿山主要固体废弃物之一，箕所引起 的问题和危害日趋严重。金属矿由尾矿的特点主要为： 水葱对镉污染主壤修复潜力的研究 ( 1 )颓粒较缀：矿磊般经过破碎工窿，因此尾矿颗粒一般较细。 ( 2 )数量极大：按霪最计，我潮铁矿露开采晶位平均为3 2 ，经选矿矮则 6 8 以上为愿矿，套色金麟妒由翔德兴露天铜矿，开采晶位仅o 5 左 右，经选矿后剩9 9 5 以上成为慝矿。 ( 3 )毒性很强：金藏矿选矿大多为浮选，浮选药荆含大量有机、无机有毒 化合物及油脂等，这黪霄毒物质大部分都存窝在越矿中。 ( 4 )输送浓度很低：选矿厂输送出来的尾矿浆，固体质爨露分比仅为2 0 左右，葵余8 0 均为水 ”】。 髓翦，尾矿一般在缝面筑袈存放，利用山谷修筑的尾矿鳜占9 0 以上。尾矿 坝的类塑绝大多数为主壤，还存少鬃的主石混合坝或石袈。 金属矿山尾矿逢面难置可瞧弓l 越一系列环境润题，例如：占用大蕊积的土地 裁农羽；耗费基资建立尾矿库和运营管理 滗妒坝潜在的工程灾害危及人民生命 财产的安全鞠矿由的安全；扬尘污染大气和环境；尾矿中的有害成分产生大堂酸 性玻水，随蓿矿由排水和降黼带入水环境或畿接进入土壤，赢接或间接缝造成土 壤熏金瞒污染。矿由酸性废承熏金属污染范弱一般在矿由的周围溅河流的下游， 在游滤不澜i 碍段的熏金属污染往往受污染源( 矿山) 豹控谁4 1 。 1 4 主壤耋金属污染的危害 1 4 1 导数食物晶矮不断下降 我国大多数城市近郊土壤郝受到了不同程度的污染，有许多煞方的粮食、蔬 菜和水果等食物中c d 、c r 、s e 、p b 譬薰金属含量超标和接近狡界债。例如在沈 阳某污灌区，被污染的耕她己多达2 5 0k m 2 ，致使粮食遭受严藏的c d 污染，稻 米的含c d 浓度商达o 4 1 0m 垂k g ( 憩经达到或超过诱发“瘸瘸瘸”豹平均含镉浓 度) 。涯珏省菜县多达4 4 豹耪地遭到污染，并形成6 7k m 2 的“镉米”区。 壤污染除影响食物黪卫生品簇外，瞧明显邋影响到农作物的冀它黯质。鸯 些魏隧污灌已经使褥蔬菜豹嗪遂交差，翁烂，慕至患现鼹闻的异婊；农产晶的德 藏醋缓和加工晶质也不能满足深鸯口工的要求。 1 4 2 危害人体健康 土壤藿金属污染会使污染物在糠物体中积累，并遴过食物链甯集到人体秘动 物体孛，惫害人畜健康，弓l 发癌瘫和其它疾病等。 2 0 i | = 纪5 0 、6 0 年代，由于蜀本片黼遗求工业和经济的发展，加之当时对环 境阏题又缺乏应蠢酚认识。因此，在舔本曾出现过一系弼由于环境闷题濒导致豹 污染公窖攀彳孛，魏在嚣本富t l l 紊耱逶翊流域彗出现过一秘称为“痛瘸瘸”豹强瘸。 硕学位论文 其症状表现为周身剧烈疼痛，甚至连呼吸都要忍受巨大的痛苦。后来的研究证实， 这种所谓的“痛痛病”实际e 是由于c d 污染所引起的。其主要原因是由于当地居 民长期食用被镉污染的大米。到1 9 7 9 年为止，这一公害事件先后导致8 0 多人死 亡，直接受害者的人数剜更多，赔偿的经济损失也超过2 0 多亿耳元( 1 9 8 9 年的 价格) 。至今，还有人不断提出起诉和索赔的要求。 舀翦，我国对这方面的情况仍缺乏全面的调查和研究，对土壤污染导致污染 疾病的总体情况并不清楚，但是，从个别城市的熏点调盎结果来看，情况并不乐 观，例如，有人认为土壤和粮食污染可能导致居民肝肿大【“】。 1 4 3 导致严重的直接经济损失 全国每年就因熏金属污染两减产粮食超过1 1 0 7 t ，另外被重金属污染的粮食 每年也多达1 2 x 1 0 7 t ，合计经济损失至少达到2 0 0 亿元，而且呈逐年递增的趋势 ( 见图1 1 ) 。 圈1 1 农产品重盆瘸污染导致豹经济损失上升趋势 f i 9 1 1t h et e n d e n c yo ff a r m i n gp r o d u c ed e c r e a s e db yh e a v ym e t a l 1 4 4 导致其它环境问题 土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下 分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统 退化等其它次生生态环境问题f ”】。 北京市的大气扬尘中，有一半来源于地表。表的污染物质可能在风的作用 下，作为扬尘进入大气中，并进一步通过呼吸作用进入人体。这一过程对人体健 康豹影响可能有些类似予食用受污染的食物。上海川i 沙污灌区的地下永检测出f 、 h g 、c d 和s e 等污染物。成都市郊的农村水井也因土壤污染而导致井水中h g 、 c r 等污染物超标。 水葱对锈污染土壤修复潜力的研究 1 5 主壤审重金属的迂移与转化 1 5 1 镉的迂移转化 主壤中c d 的存在形式有水溶性和非水溶性两大类。离子态和络合态的水溶 性镉如c d c l 2 等易被作物吸收，危害较大；两难溶性的镉如c d c 0 3 、c d s 等， 则不易被迁移，不被植物吸收。但受土壤p h 值和e h 值影响，掰者可熊互相转化。 土壤p h 值低，锈溶解度大；蕊值小时，c d 不仅可与磷酸生成难溶沉淀，丽且可 与s 2 形成更稳定的硫化镉沉淀网定在壤中。 以水稻为例，水稻吸收壤中的c d 与e h 值有密切关系，e h 值升嵩促进了 对c d 的吸收，如下佬学反应所示： c d s = c a 2 + + s “ ( 1 1 ) s ”一2 e = s ( 1 2 ) 土壤中的氧纯条件促使c d s 的解离，增加了壤中c d 2 + 含量，使水稻中锈含 堂相应增高，因此应在水稻圈阅管理中采取措施减轻c d 豹污染，如在水稻生长期 间，长期用水淹，制造还原条件，同时加入促进e h 值下降的有机腮，使重金属 以沉淀形式豳定，不被植物利用 1 6 , 1 7 。 1 5 + 2 汞的迁移转化 h g 在土壤中的存在形态有吸附态汞、可溶性汞( h g c l 2 ) 、难溶性秉( h g s 、 h 9 3 ( p 0 4 ) 2 ) 等，h g 主要以金耩形态存在于土壤中是主壤巾汞的重要特点【1 s l 。 研突表鹳p h 馕和e h 值对汞的迁移转化存在较大影响。p h 德为7 时，鹈土 矿物对h g 的吸附显最大；p h 较低时有机胶体对h g 的吸附达到最大；在e h 值缀 小的还原条件下，土壤中h 9 2 + 将生成h g s ，而在e h 较大时，土壤氧充足，h g s 又将被氧化成h g s 0 4 ，呈h 9 2 + 形态存在于土壤溶液中。另外，无机泶在某些微生 物作爝下可甲基化转化为尉毒的可溶性有机汞；c l 。的存在可使难溶汞的溶鳃度增 加，使h g 汞迁移造成更大危害。例如历史上发生过有名的“水俣病”事件就是河 流受汞污染弓 起的 t 9 , 2 0 】。 1 5 。3 砷的迁移转化 s e 在土壤中大部分景难溶化合物形态，藏被胶体吸附，或与有机物络合，或 与金属离予结合生成沉淀。水溶瞧s e 只占全砷的5 - 1 0 ，主要以阴离予4 贼“形 式存在2 ”。 s e 在土壤中的迁移转化也受壤p h 值和e h 值影响。研究表明，p h 值增赢， 壤对s e 的吸附量减小，丽水溶性s e 增加，随者e h 值减小和p h 值升高，s e 的可溶性显著增加。傻得注意的是，豫砷酸的毒性比砷酸更强，两者随e h 值改 变两相互转化。 硕士学位论文 在氧化条件下，即e h 较大时，士壤中以确酸为主，易被胶体吸附，随e h 减 小，砷酸转为豫确酸，由于亚砷酸不易被吸附，在土壤e h 馕较低的水淹稻田， 土壤中可溶性砷含量会比翠地土壤高，因此在水稻抽穗时采用旱地，这时主壤处 予氧化状态，危害比较小，糙米中s e 的含量也很低【2 2 1 。 1 5 4 镪的迁移转化 在正常的土壤环境条件下，土壤中镪主要楚p b ( o h ) 2 、p b c 0 3 、p b 3 ( c 0 3 ) 3 、 p b 3 ( p 0 4 ) 2 、p b s 等难溶的纯合物。因此土壤中铅主要分布在表层，移动性和植物 有效性都很小。土壤中铁、锰氧化物和氯氧化物对p b 2 + 有强烈的吸附能力，是控 制p b 转化迁移及生物活性和毒性的重要因索。土壤p h 的变化对p b 的存在形态 有较大影响，酸性土壤中，可溶性铅含量较高。植物从壤溶液中吸收可溶性铅， 并主要积累在根部，很少转移到径、时、籽实等部位 2 3 , 2 4 】。 l 。5 5 锌的迁移转化 锌主要以勐2 + 形态进入土壤，可能以配合离子z n ( o h ) + 、z n c i + 、z n ( n 0 3 ) + 等形态进入土壤，并被土壤表层的精土矿物吸附，参与壤中的代换反应而发生 阑定累积，有时则形成氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐和硫化物沉淀，或与土壤中的 有机质结合，而在表土层富集【”】。 土壤中的锌的迂移取决予主壤的p h 值。z n 在酸性土壤中容易发生迁移，被 吸附的z n 解吸，不溶的氢氧化物和酸作用转变成可溶豹z n ”状态，致使土壤中 锌易被植物吸收或淋失【”】。 1 5 6 铜的迁移转化 由于进入土壤的c u 被表层土壤的糕矿物持留，污染土壤中的c u 主要在表 层积累，并沿土壤纵深垂直递减；同时，表层壤的有机质能与c u 结合，使c u 不易向下层移动。但是在酸性土壤中，由于士壤对c u 的吸附能力减弱，被土壤 固定的e u 易被辑吸出来，易于淋溶迁移 2 4 , 2 5 】。 榱物可从土壤中吸收c u ，但攘株内钢的累积与土壤中总c u 无明最相关，丽 与有效态c u 含量有关【2 。 1 5 。7 铬的迂移转化 壤中的c r 主要以三价化含物存在，当他们进入土壤看，9 0 以上迅速被土 壤吸附固定，在土壤中难以再迁移，土壤胶体对c r ( i i i ) 有强烈的吸附作用，并随 p h 值的井高箍增强。壤对c r ( v i ) 的吸附固定能力较低，不过进入土壤中的c r ( v i ) 很容易被还原成c r ( 1 1 1 ) ，其中有机质起着重要作用，荠且这种还原作用随p h 值 的升高两降低。植物吸收c r 绝大部分累积在根部，作物吸收转化系数很低 2 8 , 2 9 】。 水葱对镉污染土壤修复潜力的研究 1 6 污染土壤的修复方法介绍 目前，理论和技术上可行的污染土壤修复技术主要可以分为化学修复技术、 物理修复技术、微生物修复技术和植物修复技术等几种主要方式： 1 6 1 亿学修复技术 化学修复从总体上可以分为原位化学修复和异位化学修复。原位化学修复 ( 抽s i t uc h e m i c a lr e m e d i a t i o n ) 是指在污染土壤的现场加入化学修复剂与土壤或 地下水中的污染物发生备种化学反应，从而使污染物得以降解或遴过化学转化机 制去除污染物的毒健以及对污染物进行化学固定，使其活性或生物有效性下降的 方法。异位化学修复( o n 。s i t uc h e m i c a lr e m e d i a t i o n ) 主要是把土壤或她下水中的 污染物通过一系列化学反应过程转化为液体形势，然后把这些液体状物质输送到 污水处理厂或专门的处理场所加以处理的方法”】。 1 6 1 1 土壤固化 土壤固化技术( s o i ls o l i d i f i c a t i o n ) 通常用于重金属秘放射经物质污染土壤的 无害化处理，以防止或者降低污染主壤释放有害化学物质过程。固化对金属污染 效果明显，而虽不存在破坏牲技术，a s ，p b ，c r ( v i ) ，h g ，c d ，c u ，z n 郡可采用固定 方法。固化技术的关键在于成功地选择一种缀济而有效的固化剂，磊前常用固化 翔主要有石灰、磷灰石、沸石、磷肥、海绿石、含铁氧纯物材料、堆舾和钢渣等 3 1 】。 t 6 1 2 土壤淋洗 土壤淋洗技术( s o i lw a s h i n g ) 是指借助熊促进土壤环境或污泥中污染物溶解 或迁移作用的溶剂，通过水力疆头推动清洗液，将其注入到被污染土层中，然后 再把包含有污染物的液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处理的技术【3 ”。 以不同方式被土壤固定的重金属被提取的能力是不同的，靠简单的静电引力 被壤固定的金属离子，当土壤与一种高离子强度的溶液混合时，即能够释放出 来；葡释放以共价键紧密结合的金属则需要利用鏊合荆、改变主壤的p h 值或氧化 还原反应等手段。土壤淋洗的关键是寻找合适的提取剂，既能够提取各种形态的 重金属，又不破坏土壤结构。常用的提取剂有：硝酸、盐酸、磷酸、硫酸、氢氧 化钠、革酸、柠檬酸、e d t a f f u d t p a 等3 ”。 1 6 2 物理修复技术 物理修复过程主要是利用污染物与土壤颗粒之间、污染物土壤颓藏与非污染 物颗粒之间各种物理特性的差异，采用菲化学的手段，将污染物从土壤中去除、 颂士学位论文 分离，主要氛括： 1 6 2 1 毫动力修复 污染土壤的电动力修复( e l e c t r o k i n e t i cr e m e d i a t i o n ) 主要是通过在污染土壤 两侧旌加盛流电压形成暾场撵度，土壤审豹污染物质在电场臻鞘下遽过电迁移、 电渗流或电泳的方式被带到电极两漆从两清洁污染壤。强外曾对p b ，c u 污染士 壤实旋现场修复，4 3 天后p b 的去除率达7 0 ，c u 的去除率达到8 0 t 3 ”。k a r i m 等采 用电动帮水动相结合豹方法对重金璃污染土壤修复1 0 0 h 后，壤中约9 7 污染物 被成功去除3 5 】。譬懿，电动修复技术甚应弼予c h ，c d ，p b ，z n ，c r ，n i 等重金属污染 土壤的修复。 1 6 ，2 。2 隔离包理 隔离包蠼技术( i s o l a t i o na n dc o n t a i n m e n t ) 怒袋震物理方法将重污染土壤与 其周豳环境隔离开来，减少煎金属辩蠲戮环境的污染或增加重金属的壤环境容 鬟。通鬻采用钢铁、水淀、患或灰浆等材料，在污染土壤周豳修建隔离墙，污 染地区的蟪下水流到周潮地区，其中以水淀应溺最为普遍。为减少地以骑止污冰 的下渗，还w 以在污染壤表蘸覆盏一瑟合成膜，葳在污染土壤底部镶一层水淀 和石块混合屡。 1 6 2 3 蒸气搓取 邋避降低主壤空隙内的蒸气基，摭壤环境率豹污染物转化为气态形势舔热 以去除的方法。该过程主要遥过固态、水溶态和非水溶性液态之间的浓度差以及 通过土壤真空浸提过程引入清洁空气进行驱动，因此也称“土壤真空没提技术”。 一般来说，鼗方法最适合用予汽浊及商壤溶裁( 如全氯乙烯、二氯乙烯、晕苯、 二甲苯) 等商挥发性化含物污染土壤的修复。 1 6 2 4 热冶分离 热冶分离技术( p y r o m e t a l l u r g i c a ls e p a r a t i o n ) 蓿l 用金磊在一定瀛度下熔髌或 升华的原理，将重金属从污染土壤中“蒸发”出来以迭到修复土壤的鹾的，“蒸发” 出来的金耩掰以再回收或阑定。这一技术主要斑用于具存较离囤收攀的重污染土 壤。气体技术所弹发的c e m e n tl o e k 热优掌处理方法，已被瘸子耨泽西港的藏浚 底淀处理3 棚。重金属污染壤帮霹获缀熔融、淬火过程形成必纤类物质，再_ 季秘水 泥磷磨成粉鼯制成建筑奉| 料。汞修复公司( m r s ) 开发的技沭己经投入商渡使用， 窀将专利材料窝汞污染毒孝料在1 5 0 。6 5 0 0 c 混合，能够整批处理、连续处理或间隔 处理，不产生疲液和二次污染”】。 9 水葱对镉污染壤修复潜力的研究 1 6 3 微生物修复技术 微生物修复( b i o l o g i c a lr e m e d i a t i o n ) 主要是利用天然的绒接种的微生物( 细 菌、藻类和酵母等) 的活动使土壤或地下水中的污染物得以降解或转化为无毒或 低毒物质的过程。通常利用工程措施为微生物生存提供必要的条件，可以加速污 染物的转亿1 3 ”。微生物虽然不能降解和破坏金属，但可通过改变它们的化学或物 理特憔两影响金属在环境中的迁移与转纯【3 ”。 目前比较成熟的微生物修复技术包括： ( 1