土壤重金属污染现状.doc

土壤重金属污染现状 院系：园艺园林学院 班级：园艺09观光（对口） 姓名：代青云 学号：20090615629 土壤重金属污染现状摘要：土壤是农业的基础，也是人类获取食物和其他再生资源的物质基础。随着工业发展和农业生产的现代化，重金属污染已经成为一个危害全球环境质量的主要问题。本文通过土壤重金属污染的来源、现状、不同修复技术作了概述，并重点对目前常用改良剂的修复效果、存在的问题、改良剂原位修复土壤重金属污染的作用机制以及国内外研究进展作简要综述及对未来趋势提出一些看法，为实现对重金属污染土壤进行有效的生态整治和安全高效的利用提供技术途径。关键词：重金属污染 现状 防治对策 土壤是人类赖以生存的自然资源之一也是人类获取食物和其他再生资源的物质基础。随着工业发展和农业生产的现代化，重金属污染已经成为一个危害全球环境质量的主要问题。重金属元素是一种潜在的污染物，很难被土壤微生物降解，它一旦污染土壤，治理将非常困难，因此，对重金属污染土壤进行改良修复已成为土壤学和环境科学领域的重要研究内容。1、我国农业土壤重金属污染现状1.1农业土壤重金属污染现状 目前，我国农业土壤重金属污染的总体特征是污染的程度逐步加剧，污染的面积逐年扩大，污染源呈现多元化发展趋势。截至2011年底，我国受Cd、As、Cr、Pb等重金属污染的耕地面积近2000万亩，约占耕地总面积1/5。每年被重金属污染的粮食逾1200万t。重金属污染物在农业土壤中移动性差，滞留时间长，不易被土壤的微生物降解，农业土壤是人类活动影响最强烈的一类土壤，其环境状况直接与人们健康息息相关，农业土壤重金属污染防控和治理刻不容缓。1.2农业土壤重金属污染来源从重金属污染的传播途径来看，我国农业土壤污染的来源主要有3个渠道，分别是大气沉降、污水灌溉、固体废弃物。大气沉降主要是指在人类活动中产生的各种重金属粉尘进入大气之后，经过自然沉降或雨水进入土壤中，突出表现在煤矿、道路附近的土壤重金属污染高于内地，城市郊区的土壤重金属污染明显高于农村。近年来，随着工业化进程的加快，许多工矿企业的污水未经分流处理便和生活污水一道排放，造成农业土壤被大量污染。13土壤重金属污染的危害 土壤重金属污染首先会影响植物的生长发育，进而影响农作物的产量和质量。如镉与巯基氨基酸和蛋白质的结合引起氨基酸蛋白质的失活，甚至导致植物的死亡；如Cd通过形成过量的氧自由基，影响植物体内抗氧化酶活性，破坏细胞膜系统、蛋白、核酸等生物大分子，抑制水稻叶绿素合成和植株生长。土壤重金属污染，给国家带来了严重的经济损失。据报道，每年全国因重金属污染而减产粮食1000多万t，另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万t，合计经济损失至少达到200亿元。此外，受土壤重金属污染的作物在植(作)物体中积累，并通过食物链富集到人体和动物体中，危害人畜健康，引发癌症和其他疾病等。1.4 四种常见的农业土壤重金属污染物 （1）汞（Hg）。汞一旦进入农业土壤后，很容易生成汞化合物，汞以及汞的化合物便会破坏土壤中的微生物活力，阻碍农作物根系生长，降低土壤肥力。在人类活动中产生的汞污染，以塑料、电子、电池、氯碱等工业排放的废水中含量较大。人体摄入汞的方式主要是从环境中食用粮食、蔬菜、鱼肉和饮水。人体含汞量为13mg，如果人体汞的含量达到130150mg时便会造成死亡。 （2）镉（Cd）。镉是一种毒性很强的重金属，土壤受到镉金属污染影响土壤微生物的繁殖和酶的活性，达到一定量时便会使土壤生化过程减速。使植物矮化、褪绿，造成减产甚至死亡。长期食用镉污染食品，会损坏人的肾小管功能，容易患软骨症和自发性骨折。造成农业土壤镉污染的污染源主要有冶炼、燃料、电镀等工业废水，使用含镉量较高的农药、化肥。 （3）铬（Cr）。电镀板、制革以及纺织厂产生的废水含有大量的铬，如果未经处理随意排放很容易对土壤产生铬污染，而且极易被植物吸收蓄积，不易降解。三价铬和六价铬对人体损害很大，其中三价铬有致畸致残作用，六价铬比三价铬毒性强百倍，对物质有很强的致突变作用，对人有诱发鼻咽癌和肺癌的危险。我国每年新排放铬渣约60万t，历年累计堆存铬渣近600万t。 （4）铅（Pb）。一些铜矿厂、油漆厂附近以及公路两旁的农业土壤中铅的含量较高，铅对人体骨髓造血系统、神经系统危害较大，而且在人体内积累到一定量后便会造成人的肾脏疾病，损害智力。长期食用被铅污染的农产品还会有很强的致畸、致癌、致突变的危险。据统计，我国约有1.3万亩的耕地受到铅等重金属污染，致使粮食减产量达1000万t。2、农业土壤重金属污染防治对策2.1生态防治 近年来，农业生态防治重金属污染日益受到人们的青睐，其原理是通过控制土壤的氧化还原条件，控制农业土壤中的水分状况及氧化还原电位，通过打造相对较稳定的水淹期，以大大减少重金属进入植物体内的含量，进而预防和减少重金属被农作物吸收。此外，在重金属污染严重的地区，可改变作物品种，如种植一些经济林木或观赏花卉等。2.2化学防治 大力推广使用高效低残留农药，通过添加抑制剂、硅酸盐等办法作为处理重金属污染的常用改良剂，以此降低重金属污染物在土壤和农作物之间的迁移能力。在日常生产生活中，利用一些对人体没有危害或有益的金属元素的拮抗作用，能减少土壤中重金属的有效态。因此，在轻污染土壤中，可以施用少量有重金属拮抗性的金属元素，对防止土壤重金属污染可起到很好的防治功能。在硝态氮蓄积过多的土壤中，可以配施脲酶抑制剂、硝化抑制剂消解亚硝酸盐。2.3物理防治 物理防治农业土壤重金属污染具有成本低、见效快等特点，通常有换土、排土、翻土、去表土等措施。对污染严重的土壤，可采用换客土、去表土等方法。而对污染较轻的土壤，一般多采用翻土方法，其动土比少，又可使表土中的重金属含量降低。物理防治土壤污染改良较为彻底，但适合面积较小的地块，对于大面积污染的土壤改良使用成本较高。2.4生物防治 生物防治土壤重金属污染的原理是利用植物所具有的吸收功能，来降低土壤中重金属污染物的含量。例如通过对土壤定期喷洒清洗剂，使土壤表面附着的重金属解吸入土壤溶液中，再随清洗液流入预定的水体中与微生物作用，从而达到降低或去除土壤中重金属的效果。生物防治土壤重金属的办法具有效果好、投资少、费用低、易管理操作等优点，日益受到人们的青睐。3、土壤重金属污染的修复技术 目前，修复土壤重金属污染主要有以下几个途径。一是改变重金属在土壤中的存在状态，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；二是利用生物或工程技术方法从土壤中去除重金属；三是改变种植制度，避免重金属通过食物链影响生物和人体健康。具体的措施为化学固定、土壤淋洗、热脱附、蒸汽萃取、电动修复、生物修复法和农艺措施等。依据重金属污染的特点及改良修复技术的原理，目前重金属污染土壤的改良修复主要有物理修复、生物修复和化学修复3种。31物理修复 根据物理修复技术的特点分为电动修复、改土、热处理等方法。311电动修复 电动力修复也称作电修复、电动力土壤过程和土壤电化学污染治理。其原理是在土壤液相系统中插入电极，通以直流电，土壤中的重金属污染物在电场、电化学等作用下，发生氧化还原反应，并迁移、富集于阴极，从而达到去除土壤污染的目的。电动修复虽然具有能耗低、后处理方便、二次污染少等优点，但它只适用于小面积的污染区土壤修复，对于大面积污染土壤如矿区土壤、冶炼厂周围的污染农田等修复在技术上仍不完善。312改土法 改土法包括客土、换土、去表土、深耕翻土等措施。土壤重金属污染一般集中在土壤表层，客土法就是向污染土壤中加人大量的干净土壤，覆盖在表层或混匀，使污染物浓度降低到危害浓度以下或减少污染物与植物根系的接触，从而达到减轻危害的目的。改土法对轻度污染土壤的治理效果明显、彻底，但该法需要大量的人力、物力，治理成本高。与此同时容易造成土壤肥力和生产力的降低，甚至产生“二次污染”。313热处理 这种方法适用于土壤中易挥发性重金属元素的污染治理。即通过向土壤中通入热蒸汽或用微波、红外辐射等加热的方法使污染重金属挥发出土壤以达到修复的目的。或在高温作用下，某些放射性元素将由土壤表面吸附向土壤内部晶格扩散，从而降低了其生物有效性及对环境的风险”。此法虽能去除重金属，但是也会影响土壤有机质、水分含量，从而对土壤肥力造成不利的影响，同时重金属蒸汽进入大气后对大气造成二次污染。32生物修复 生物修复是利用微生物或植物的生命代谢活动，对土壤中的重金属进行富集或提取，通过生物作用改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，其包括植物修复和微生物修复。321植物修复 植物修复是利用某些可以忍耐或超富集某种重金属元素的植物，通过植物系统或根系吸收带走土壤中的重金属，或降低重金属的毒性，以期达到清除污染、治理土壤的目的。植物修复技术依其过程及修复机制的不同可分成植物吸取、植物挥发、植物降解、植物根滤、根际生物降解和植物稳定。其中植物吸取是利用某些特殊植物如超积累植物对重金属的吸收，通过收获地上部分来达到减少土壤重金属含量的目的，此技术在目前重金属污染土壤的植物修复研究中应用较多。322微生物修复 微生物修复是利用土壤中某些微生物对重金属的吸收、沉淀、氧化还原等作用降低土壤重金属毒性的技术。微生物活动可以通过改变土壤溶液的pH值和土壤结构，影响植物的根系分泌等过程，进而影响土壤对重金属的吸附和重金属的形态，降低重金属的生物有效性。微生物修复技术具有修复效果好，成本低、操作简单、无二次污染等优点，因而日益受到人们的重视。同时微生物修复的专一性强，其活性与温度、水分、氧气、pH值等土壤环境条件紧密相关，因此，通过现代生物技术培育具有强适应性、广谱性的微生物并应用于污染治理已成为环境科学研究的热点之一。33化学修复 化学修复就是利用一些改良剂，与污染土壤中的重金属发生化学反应，如改变土壤的pH值、Eh等理化性质，经氧化还原、沉淀、吸附、络合、螯合、抑制和拮抗等作用来钝化土壤中的重金属，降低土壤中的重金属活性，达到污染治理和修复的目的。化学修复作为一种原位修复技术，因其成本低，能够用于大面积的污染农田，且易于实施，特别是对于轻中度重金属污染的土壤，修复效果明显，因此对于当前化学修复中添加改良剂，有关学者进行了大量研究，并得到了广泛的应用。目前常用的改良剂有无机改良剂和有机改良剂。4展望 解决土壤重金属元素的污染问题，应加强重金属元素土壤生态化学行为和修复技术研究，特别是应用前景大的植物技术和微生物技术，寻求多种修复技术的综合运用。由于各种方法的作用和适用范围各不相同，但又互相联系，互相补充，应因地制宜，综合应用，研制一种投资小、周期短、见效快、稳定性强、副作用小、治理彻底和适用性广的土壤污染治理方法，是当前环境工作者的迫切任务。在选择修复技术时，应根据污染物的性质(如种类、形态、浓度等)、土壤条件(如pH、渗透性、地下水位等)、污染的程度、预期的修复目标、时间限制、成本、修复技术的适用范围等因素加以综合考虑，选择合适的修复技术或其组合，在实际应用中2个甚至2个以上修复技术的组合可以取长补短，达到高效、低耗的双重效果。同时加强环境保护力度，避免含重金属元素的废水进人环境，注意重金属尾矿的处置防治，从源头上消除重金属元素对土壤的污染，积极推进生态农业和绿色食品的发展进程。化学固定作为一种原位修复技术，因其成本低廉、易于实施，近年来发展较快，对于重金属污染土壤，特别是对于轻中度污染，不失为一种适宜的方法。然而，就目前而言，符合上述要求的改良剂很少，改良剂的修复效果往往受到重金属离子的种类、作物、土壤类型及环境因子的制约。不同改良剂的改良效果也具有很大的差异，有些改良剂，如有机物质在重金属的修复中甚至还存在着一些争议。因此必须进一步深入系统地研究现有改良剂的化学修复机理，特别是影响改良剂发挥作用的土壤因子，如土壤有机质含量、质地、pH值、Eh、粘粒含量、铁锰氧化物含量等，以及温度、湿度等环境因子。同时在现有研究工作的基础上，借其他领域的最新研究成果，筛选出一种经济、有效、稳定且对环境友好的新型土壤钝化剂，这是改良剂原位修复技术的关键。此外，还应将改良剂修复与植物修复、电化法修复、淋溶络合法修复及农业调控措施等综合应用到土壤重金属修复中，取长补短，更好地实现重金属污染土壤的修复。3参考文献1周宗灿.环境医学M.北京：中国环境科学出版社，2001.2杨忠辉，王兵，黄顺红，等.铬渣堆场污染土壤中重金属铬的存在形态J.