土壤镉污染的清洁技术.doc

土壤镉污染的清洁技术姜小东（山西省太谷县环境监测站 030800）摘要： 本文首先论述了开发有关土壤镉污染清洁技术的现实意义和战略意义，然后具体介绍了土壤镉污染清洁技术的五种治理方案。 关键词： 镉污染 ； 土壤 ； 清洁技术CLEAN TECHNOLOGY THAT THE SOIL CADMIUM POLLUTESJiang Xiao-dong (Environmental Monitoring Station, Taigu , Shanxi. 030800)Abstract：This paper has expounded the fact that the realistic meaning about soil cadmium pollution clean technology and strategic meaning are developed at first , then introduced five kinds of administration schemes of polluting clean technology of soil cadmium concretly.Keywords：Cadmium polluting；Soil；Clean technology一 前言 镉是对人体有害的元素,属硫化矿床成矿元素族。它不是植物生长的必需元素,土壤中有少量的镉存在对生物无害,一旦镉的含量超过一定浓度，就会抑制作物生长，降低作物产量，同时，镉聚积在作物体中，通过食物链对人畜健康产生潜在的威胁.中国土壤丰度为0.0910-6，植物中的含量为0.20.810-6 .由于镉的生物效应受土壤结构、质地、有机质含量、pH、氧化还原电位等多种因素的影响，因此，不同的土壤，不同的作物，镉所导致的生物效应也不一样我们一般把导致作物减产15的土壤中的镉浓度称为临界浓度.我国北方石灰性土壤的镉临界浓度一般大于10ppm，南方酸性土壤镉的临界浓度般大于3ppm. 随着我国现代化的迅速发展，工业三废排放量日益增加，镉对土壤的污染问题日益突出至1982年初，我国由于污灌引起的镉污染已有20多处， 涉及11个省市，北起哈尔滨，沈阳，南至广州，江西等地镉污染面积约13，000公顷(合20万亩)全国镉污染比较普遍，有的地方已产生镉米。流行病学调查表明: 前列腺癌和肾癌与接触镉有关. 21世纪，我国人口将达到历史上最高峰，粮食生产和安全问题不仅是国人而且是世界所瞩目的，研究开发镉污染土壤的清洁技术，对改良，恢复被镉污染的土壤，合理利用土壤资源，避免日本“痛痛病”污染事件的再次发生,具有重要的现实意义和战略意义. 二 土壤镉污染清洁技术的治理方案 1 生物修复技术 科学家们已经发现，许多植物具有自然吸收，富集土壤中的镉元素的能力，并将它们储存于体内利用植物的这一特性，来净化被污染的土壤的技术称为生物修复技术(Phytoremediation)自然界中的一些植物具有较强的吸收、富集重金属的能力，称之为超级聚集器(Hyperaccumulstors)，这些植物的器官一般含重金属在100010，000ppm间，例如遏蓝菜能积累1000mg Cd/kg (干重)而不中毒。科学家们正试图利用基因工程来培育对镉具有较强耐性和富集能力的植物品种。 植物修复技术的方法，一般根据所要修复场地的土壤条件、气候条件、污染程度、所要求达到的净化指标和期限，以及植物对镉的吸收速率、生长率、和生长量等来选择所需要的植物品种，再根据木同种类植物的生长特性，在立体布局和生长季节上进行搭配，设计，营建一个生长快速、具有高效吸收镉能力的稳定复合生态系统，然后将富含镉的植物收获后，经过干燥、灰化处理，回收里面的重金属，从而可以达到永久去除土壤中镉的目的利用木本植物为主要组分的植物修复技术来治理和改造镉污染的土壤具有明显的优越性，因为木本植物不与食物链相连，同时具有较大的基干和茂密的枝叶及发达的根系，可以充分大量地聚吸土壤中的镉，同时木本科植物对镉的耐力也较强。 利用植物修复技术来修复、净化被镉等重金属污染的土壤，成本低廉、对所净化的环境冲击较小，适合大面积镉污染土壤的治理，即使在不知道能否达到净化标准的情况下，该项技术也不会产生副效应，只会对土壤及周围的生态环境有积极的促进作用，因此植物修复技术是当前被认为经济、有效、永久性的“绿色“治理技术。需要注意的是所选择的植物种类尽量不要是人畜的食源植物，以免通过食物链对人体造成威胁，或对人畜用障碍物隔离，同时，还可以选择一些具有经济价值同时又不进入食物链的植物种类。 植物修复技术也有其不足之处，那就是比较缓慢修复好一块地方有时需要几年甚至十几年的时间.2 淋洗技术 土壤淋洗就是用清水或含有能增加重金属水溶性的某些化学物质的溶液，把污染物冲至根外层，再用含有一定配位体的化合物或阴离子与重金属形成较稳定的络合物或生成沉淀，以防止污染地下水 由于土壤中的镉极易被土壤吸附固定，因此，利用络合剂淋洗镉污染土壤一直是国内外许多学者所探讨的研究领域有人筛选了700多种有机络合物，以期找出有效的用于淋洗镉污染土壤的络合剂，结果发现, ADAN-(2-acetamido)iminodiacetic acid, PDApyridine-2,6-dicarboxylic acid , SCMCS-carboxymethyl-L-cysteine三种络合剂，具有很强的络合土壤中镉离子的能力，不仅如此，对铅、铜、锌等重金属也具有超强的络合力，被络合到溶液中的重金属，通过升高溶液pH而使其沉淀，然后进一步分离，最后可回收重金属，从而可永久去除重金属络合剂通过物理化学处理可以循环利用 EDTA也可提高金属离子的移动性，使之从土壤表层淋洗到下层有人将EDTA(30kg公亩)撒在稻田或旱地(土壤含镉分别为10.4，27.9mgkg)，淹水或小雨淋洗，清洗12次，水量以能够达到根层以外而为到达地下水为宜实验表明，清洗一次可使耕层土壤镉降低50，二次使米镉减少81 淋洗法适于轻质土壤，如沙土，沙壤土、轻壤土等，对粘质土壤不适合对重污染的土壤效果较好，缺点是易造成地下水污染及土壤养分流失 近年来国外采用电化学方法精华土壤中的重金属及部分有机污染物，该类方法特别适用于其他方法难以处理的透水性差的粘土类土壤。美国路易斯安那州立大学研制出的方法是：在水饱和的土壤中插入一些电极(最好用石墨电极，电极间距和深度根据需要而定)，通过低强度直流电(15mA)。通电后，阴极附近产生H+便向土壤毛孔移动，并把污染物释放到溶液中水溶液以电渗的方式移到阳极附近，并被吸到土壤表层，再加以清除3 添加改良剂 石灰是一种治理镉污染土壤非常有效的改良剂酸性土壤中施用石灰，可以提高土壤pH，有利于镉离子形成沉淀和被土壤吸附固定，减少土壤溶液中的有效态镉，从而降低其生物毒性也有人实验证明，除上述作用外，石灰中的钙尚有其他的生理作用，例如增力口土壤溶液的离子强度，遏制植物对镉的吸收，还有人认为钙对镉离子有拮抗作用。 在我国北方的镉污染土壤中加入石灰，能够使土壤中的代换态镉减少10左右(1MMgCl2 , 浸体)，使碳酸盐结合态的镉普遍增加(NaAc浸体)，残渣中镉增加在该土壤上施入每公顷1.5吨(200斤亩)石灰就可以使水稻增产，大米中的镉降到正常值，且第二年仍有后效 在镉与其他元素复合污染的土壤中(Cd 1.5，Pb 300，Zn 200，As30ppm) 加入石灰 (1875kg公顷， 钙镁磷肥3750kg公顷)， 可以减少重金属向作物籽实的迁移和积累，水稻和小麦吸收镉量降低了31.555， 其它重金属也有不同程度的降低，重金属在土壤中的存在形态发生了变化，可被植物吸收的有效态含量降低 在我国南方镉污染的红壤上，施入石灰，也收到了4艮好的效果。每公顷施入4.5吨(300kg亩)石灰，土壤pH从5.5提高到6.83，小麦产量增加了25此外，钢渣和高炉渣对镉污染土壤也有一定的改良效果尤其是具有硅肥效果的工业废渣资源在我国较丰富，由于他们一般为碱溶性，所以可以用来改良土壤，同时，还可以废物利用，有很好的经济和环境效益。 石灰等作为镉污染土壤有效的改良剂，经济易操作，受环境制约影响小，可获得较大的经济效益和社会环境效益.4 增施有机肥和选择合适的化肥土壤中增施有机肥也能有效地改良镉污染土壤，它可以络合、吸附、固定土壤中的有效态镉，此外，有机肥又是还原剂，可促进土壤中的镉形成硫化镉沉淀在镉污染土壤中加入有机肥，不仅能够降低镉的生物毒害，而且能够提高土壤肥力，增加作物产量不同形态的化肥，其酸碱性或生理酸碱性不同，影响着土壤pH和土壤中水溶态和交换态的镉含量，因此，合理施用化肥对降低土壤中镉的毒害有重要作用华南地区土壤多呈酸性，钙镁磷肥等碱基化肥效果较好 5 调整耕作措施 土壤的氧化还原电位影响土壤中镉的存在形态，在氧化还原电位较低时，镉易形成硫化镉沉淀，从而其毒性较低因此，镉污染土壤中种植水稻或水旱轮作，能有效地改良土壤。 此外，还有一些传统的方法，例如：客土、换土、翻土等工程措施，由于其工程量大，耗资高等缺点，一般不为人们所采纳参考文献:1. 朱礼学. 成都平原西部土壤中镉的分布与镉污染. 四川环境, 2001,(2):41432. 王凯荣. 我国农田镉污染现状及其治理对策，农业环境保护，1997，16(6)：2742783. 高士祥,高松亭等. 表面活性剂清洗法在污染土壤修复中的应用. 环境科学,2000, (1): 84864吴启堂等. 化肥种类对不同品种菜心吸收累积镉的影响. 应用生态学报，1996，7(1)：1031065王新等. 改性措施对复合污染土壤重金属行为影响的研究，应用生态学报，1995(6)：4：4404446Myma Watanabe1997. “Phytoremediation On也C Brink Ofcommercialization.” EnvironmentalScience&TechnologyV0131，No4326-3317Schnoor.JL1995phytoremediation Of organic and nutrient contaminants EnvironmentalScienceandtechnology29(7)：A318-A323。8.TimBishop1997, “phytoremediation：Anewtec