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土壤重金属污染现状、危害以及化学修复稳定药剂研究进展_论文

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上海化工 24 · · Shanghai Chemical Industry Vol.42 No.10 Oct. 2017 节能环保 DOI:10.16759/j.cnki.issn.1004-017x.2017.10.015 土壤重金属污染现状、 危害以及化学修复稳定药剂 研究进展 夏志先 赵九娟 摘 要 张金山 王 健 沈豪杰 上海丰信环保科技有限公司 (上海 201109 ) 化学稳定药剂在重金属土壤污染修复中具有重要地位。阐述了我国土壤重金属污染来源与现状, 以及土壤 重金属污染对植物、 人畜和土壤环境的危害。介绍了目前研究较多的土壤重金属化学药剂修复的原理 、 适 用范围和应用案例, 对利用化学稳定药剂进行土壤重金属污染修复存在的问题进行了分析, 并对其前景进 行了展望。 关键词 土壤 重金属污染 危害 化学稳定 修复 中图分类号 X 53 重金属元素是单质密度大于 4.5 g/cm3 的一类 金属元素的总称, 包括锰、 镉、 铜、 铅、 锌、 金、 银、 钴、 [1] 镍、 汞、 钼、 铁等元素 。土壤重金属污染是指由于人 类活动将重金属引入到土壤中,致使其重金属含量 明显高于本地背景含量,并造成生态环境恶化的现 一般将重金属含量超过土壤质量标准一级限值 象[2]。 的土壤称为重金属污染土壤[3]。 重金属主要来源于采 矿、 冶炼 、 电镀 、 化工 、 电子和制革染料等工业生产 “三废” , 以及污灌、 农药、 化肥等农业不合理使用。 土 壤重金属污染具有隐蔽性、 长期性、 不可降解和不可 逆转性等特点, 使得土壤环境被破坏, 从而间接地严 重影响植物的生长; 同时由于富集效应, 重金属通过 食物链也会危害人畜的健康,从而对农业经济发展 因此, 对重金属污染土壤 与人类健康产生双重损害。 进行修复是我国目前一项十分紧迫的任务。本文阐 述了我国土壤重金属污染来源、 污染现状及其危害, 并对当前广泛应用于重金属污染土壤修复的化学稳 定药剂进行综述,旨在为重金属污染土壤的治理和 研究提供参考。 分别为大气沉降 、 含重金属污水灌溉 、 于 4 个方面, 农用物资施用以及工业固体废弃物污染[4- 5]。 其中, 有 色重金属矿业采选和冶炼所排放的含重金属废弃物 沉降、 废水灌溉, 以及废渣等固体废料溶蚀扩散进入 土壤等是造成土壤重金属污染的主要途径。 大气中的重金属主要来源于能源、 运输、 冶金和 建筑材料生产产生的气体和粉尘,其中能源燃烧贡 献最大 。 据 Lisk 报道: 煤和石油中含有铈 、 铬、 铅、 汞、钛等金属,尤其是石油中含有相当量的汞 ) ; 当这类燃料燃烧时, 部分悬浮颗粒 (0.02~30 mg/kg 和挥发金属随烟尘进入大气, 其中 10%~30%经过自 Hang 等[7]对常熟市某电镀 然沉降和降雨进入土壤[6]。 厂附*的旱地土壤重金属进行了研究,发现了锌和 镍的复合污染, 污染均随距离增加逐渐降低, 且锌污 染呈逐年加剧趋势。运输中由于汽车汽油、 发动机、 轮胎、润滑油和*鸩糠侄寄芤蛉忌栈蛩鹗Ф头 出铅、 镉、 铜、 锌等重金属, 也会使道路两旁土壤中的 [8] 重金属超标。徐礼萍等 对陕西省 4 条高速公路 (西 临、 西南、 西宝和西户 ) 进行了研究, 发现道路两旁土 壤重金属污染严重。 污水农灌是指用城市下水道污水、 工业废水、 受 纳河污水以及超标的地面水等对农田进行灌溉。灌 溉过程中, 污水中的重金属会被土壤中的矿物胶体、 有机质以及黏土矿物快速吸附,从而造成灌溉区土 1 1.1 土壤重金属污染来源与现状 土壤重金属污染来源 除了含重金属基岩的风化和地质作用 (如火山、 地震、 侵蚀等 ) 等自然原因外, 土壤重金属主要来源 第一作者简介:夏志先 男 1983 年生 本科 主要研究方向: 膜处理技术及重金属污染治理 第 10 期 夏志先等: 土壤重金属污染现状、 危害以及化学修复稳定药剂研究进展 25 · · 壤中的重金属含量逐年增加,最终超过标准土壤限 值[9]。农业部第二次全国污灌区普查报告[10]显示, 在 2 约 140 万 hm 的污水灌区中,遭受重金属污染的土 地面积占污水灌区面积的 64.8%,其中轻度污染的 中度污染的占 9.7%, 严重污染的占 8.4%。 占 46.7%, 固体废弃物种类繁多、 成分复杂, 且不同种类废 弃物的危害方式和造成的污染程度不同。其中矿业 和工业固体废弃物污染最为严重, 如矿山区、 冶炼区 [11] 和电子垃圾拆解区等。金属渣堆 、 电子垃圾堆[12- 13] 等在堆放或处理过程中, 由于日晒 、 雨淋、 水洗等原 因, 其中的重金属极易移动 , 以辐射状 、 漏斗状向周 围土壤、 水体扩散。 农药和肥料 (化肥、 畜禽粪便和污泥堆肥产品) 的不合理使用是农用物资中重金属污染土壤的主要 途径。 尽管绝大多数农药为有机物, 少数为有机 - 无 机化合物或纯物质, 个别农药含汞、 砷、 铜、 锌等重金 属,但报道表明其使用会使土壤中的重金属含量提 高[14]。重金属是肥料中报道最多的污染物质, 磷肥、 复合肥、 钾肥、 氮肥中重金属含量依次递减。研究表 明, 随着磷肥及复合肥的大量施用, 土壤中有效镉的 畜禽 含量不断增加, 作物吸收的镉量也相应增加 。 粪便会导致土壤重金属污染,这是由于畜禽养殖过 [15] 生理特征的改变, 如株高 、 主根长度以及叶面积等 。 重金属浓度过高会使植物体营养不足、酶的有效性 降低, 最终导致产量降低。资料显示, 我国每年被重 [22] 金属污染的粮食多达 1 200 万 t 。 2.2 对人畜健康的危害 土壤重金属对人畜健康的影响主要是通过食物 链中重金属的富集而产生的。外界环境条件的变化 (如酸雨、 某些土壤添加剂等因素) 会提高土壤中重 金属的生物可利用性,使得重金属较容易地被植物 吸收利用而进入食物链,从而对食物链上的生物产 生毒害。 2


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