土壤重金屬汙染現狀及其治理進展

2020-12-14 東方財富網

摘要:土壤作為人類賴以生存的關鍵資源,在人類的生產生活中佔據著至關重要的位置。然而,現階段我國土壤重金屬汙染問題日漸嚴重,引起社會各界的廣泛關注。毋庸置疑,土壤重金屬汙染一方面嚴重影響農作物的正常產量,另一方面對人類的身體健康造成了嚴重的威脅。因此,怎樣合理治理土壤重金屬汙染問題成為當前重點研究的對象。本文針對現階段我國土壤重金屬汙染現狀加以分析,並提出相應的解決策略,希望能夠保護我國土壤資源的良性發展。

關鍵詞:土壤;重金屬汙染;汙染現狀;治理方法

1、何為重金屬汙染

重金屬汙染指由重金屬或其化合物造成的環境汙染。重金屬指比重大於 5 的金屬,(一般指密度大於 4.5 克每立方釐米的金屬),約有 45 種,如銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、釩、鈮、鉭、鈦、錳、鎘、汞、鎢、鉬、金、銀等。儘管錳、銅、鋅等重金屬是生命活動所需要的微量元素,但是大部分重金屬如汞、鉛、鎘等並非生命活動所必須,而且所有重金屬超過一定濃度都對人體有毒,汞,鎘,鉛,砷,鉻稱為「五毒」元素,含有汞、鎘、鉻、鉛及砷等生物毒性顯著的重金屬元素及其化合物對環境的汙染較大。

2 重金屬汙染的特點

2.1重金屬汙染的特點

重金屬產生毒性的濃度範圍較低;一般情況下,重金屬不能被微生物降解,只能發生形態的轉化;毒性與存在的形態和價態有關;重金屬汙染多為複合汙染,來源較為複雜,常以無機和有機混合物的形式進入環境,同時含有多種金屬,共同產生一定的協同作用或拮抗作用,對生物和生態系統產生影響;重金屬通過食物鏈進行生物放大,進入人體,對人體產生慢性中毒。

2.2 重金屬汙染在土壤中的特點

在土壤環境中重金屬汙染特點可以分為兩部分:一是土壤環境中重金屬自身的特點,二是區別與水體和大氣等介質中的特點。重金屬在土壤中形態變換較為複雜,多為過渡元素,有著較多的價態變化,且隨環境 Eh,pH 配位體[2]的不同呈現不同的價態、化合態和結合態,毒性與價態和化合物的種類有關,有機態比無機態的毒性大;重金屬在土壤環境不易被察覺,不會降解和消除,遷移轉化形式多樣化,分布呈區域性;在生物體內積累和富集,在人體內呈慢性毒性過程。

3 土壤重金屬汙染的現狀

根據相關調查研究表明,現階段我國約有近 20% 的土地已經受到了嚴重的重金屬汙染,其總計面積約為 0.11 億 km2,其將引起的後果不堪設想。不僅如此,我國農業糧食產量正在以每年一千萬噸產量的速度持續銳減,遭受重金屬汙染的糧食產量達到了上千萬噸,直接導致經濟損失達到 200 億餘元。土壤重金屬汙染詳細的表現如下:

3.1 土壤重金屬汙染呈現區域性分布

根據可靠數據調查表明,我國土壤重金屬汙染總體呈現區域性分布的現象。其中,我國的東、中、西部地區由於區域不同,汙染程度存在一定的差異性,以中部地區汙染較為嚴重,東部與西部地區的汙染相對較弱。究其原因在於,中部地區的煤炭礦區與金屬礦區較多,其開採過程中導致土壤受到重金屬的汙染。

3.2 以無機元素作為主要汙染物

現階段,就我國土壤汙染現狀來說,存在土壤點位超標的情況,主要以無機元素作為主要汙染源,其中主要包括鉛、鉻、鋅、砷、汞、鎘、鎳、銅等無機元素。

其中,以鎘元素超標點位最多。按照地區分布情況來說,汙染物在地區間的分布仍然存在一定的差異性。如華南地區受到砷、汞等重金屬汙染較為嚴重;東北地區如吉林、遼寧等老工業基地,受到鉻、砷、汞等重金屬汙染較為嚴重;西部地區如雲南等地受到砷、汞、鎘等金屬汙染物較為嚴重。

3.3 土壤重金屬汙染治理相對複雜

一旦土壤遭受重金屬汙染以後,是難以輕易降解的,而耕地如果遭受重金屬汙染,基本無法恢復。與此同時,由於土壤之中富含膠體,使重金屬不斷富集,長此以往,重金屬汙染會越發嚴重。隨著人類的正常生產與生活等,耕地 PH 值會發生一定的變化,土壤中重金屬含量會因化學反應使其價態與形態都受到不同的影響。除此之外,因土壤重金屬汙染是無法通過感官進行輕易識別的,因此重金屬汙染往往是長時間以後才被發現,這使土壤重金屬汙染治理難度不斷加大。

4 土壤重金屬汙染的治理策略

4.1 採用工程法治理金屬汙染

所謂工程治理法,主要是指替換土壤、客土、深耕翻土等方法。在實際的土壤治理過程中,可以按照土壤的汙染程度不同而選擇不同的治理方法。對於輕度土壤汙染來說,可以運用深耕翻土法;對於重度土壤汙染來說,可以運用客土或者換土法。工程治理法是一種原始型的土壤重金屬汙染治理法,具備治理效果高、治理徹底等優勢;缺點在於:破壞土質結構、治理成本高、治理工程量大、換土無法處理等,使得土壤水肥嚴重失衡。

4.2 採用物理化學法治理金屬汙染

對於土壤重金屬汙染,採用的物理化學治理法有:熱解修復、土壤淋洗、電動修復以及化學改良等。其中,電動修復技術是一種創新性的原位復原技術,主要是運用低功率電流在土壤中引導金屬離子不斷向電極運輸,進而消除土壤重金屬汙染物。這一技術的優勢有:治理成本低、技術原理簡易;缺點在於:治理過程繁瑣、土壤性質複雜,技術不成熟。而熱解修復技術,主要是加熱土壤,使土壤達到溫度沸點後充分發揮氣體,然後經過冷卻處理隔離出土壤汙染物。這種方法治理質量與處理效率較高,但是工藝繁瑣,需要較高的處理成本。

4.3 運用生物治理技術治理金屬汙染

對於土壤重金屬汙染來說,生物治理技術主要是藉助於植物、微生物等生物來降低土壤中的金屬含量或者金屬毒性等,主要分為植物治理與微生物治理等兩種方法。其中,植物治理技術是針對積累於土壤中的重金屬汙染物,培育可以吸附重金屬的植物來治理汙染,實現對土壤重金屬汙染的治理。這種方法總體來看,成本投入較低,技術工藝較為簡易,適用範圍相對廣泛,是一種被廣泛應用的土壤治理手段。但是,這種技術對於植物的要求相對較高,治理期限相對較長,甚至存在一定的潛在風險。

5 土壤重金屬汙染修復技術研究展望

工程措施、物理修復和化學修復重金屬汙染土壤,缺點多,大規模處理汙染土壤不現實,並且會破壞土壤結構,降低生物活性,使土壤肥力退化,而農業生態措施又周期長,效果不明顯。生物修復以其高效性,良好的社會、生態綜合效益而被大眾接受,應用前景廣闊。以下幾點將成為未來研究的熱點:

5.1 超累積植物篩選與培育

超累積植物一般生長緩慢,生物量低,環境適應能力差,且只能吸收一種重金屬。因此,篩選與培育吸收能力強,吸收重金屬種類多,且生物量大的植物是生物修復的一個重點。

5.2 基因工程技術的應用

將篩選與培育出的超累積植物和微生物基因導入生物量大、生長速度快、適應性好的植物中去已經實現,所以利用基因工程技術提高植物修復能力將取得突破性進展。

5.3 生物修復綜合技術的研究

重金屬汙染土壤的修復是一個整體性的工程,需要多種修復技術。植物修復加上化學、微生物及農業生態措施,增加重金屬的生物有效性,促進植物的生長和吸收,能更好地提高土壤重金屬修復的效率。因此生物修復綜合技術前景廣闊。

總之,生態環境是時代永恆的話題,其保護情況與人類生存有著不可分割的聯繫,而土壤作為農作物成長的必要資源,在人類生活中至關重要。因此,相關部門應該高度重視土壤重金屬汙染問題,及時發現汙染源頭,並採取相應的策略加以解決。同時,應該建立健全法律法規制度等,對工礦行業的排汙情況加以控制,提升人們的環保意識,促進土壤汙染的防治,進而恢復土壤健康,確保環境可持續發展。

(文章來源:防護工程)

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