土壤中汞的來源及土壤汞汙染修復技術概述

2021-01-07 北極星環保網

摘要:介紹了土壤中汞的來源,綜述了土壤汞汙染修復技術,包括2種常用修復技術——固化穩定化技術、熱解析修復技術,3種新興修復技術——植物修復技術、基因工程技術、納米修復技術。最後對土壤汞汙染及其修復技術發展前景進行了展望。

關鍵詞:汞汙染;土壤;來源;修復技術

汞,尤其是有機汞,由於具有極強的毒性和高度的生物富集性,會對人類健康和生態環境造成很大危害。與其他重金屬不同,汞能夠在大氣中長期滯留,並進行遠距離遷移,最終通過乾濕沉降等方式進入水陸生態系統。汞進入土壤之後,在硫酸鹽還原 菌(SRB)、鐵還原菌等δ-變形菌綱作用下, Hg2+能被轉化成毒性更強的甲基汞,並通過遷移等方式,最終通過食物鏈放大進入人體 。土壤中汞的來源 十分廣泛,包括土壤母質、大氣汞的乾濕沉降、含汞廢水排放、含汞固體廢棄物堆積等。土壤通過物理淨化、化學淨化、生物淨化等方式,對進入土壤中的汞汙染物有一定自淨能力,但在很多情況下,土壤淨化能力十分有限,要想去除土壤中的汞汙染,必須依靠相應的修復技術。本文中簡介了土壤中汞的來源,並對目前國內外土壤汞汙染修復技術進行概述,以期為後續進行該類研究提供參考與借鑑。

1 土壤汞汙染的來源

1.1 土壤母質

汞在地殼中自然形成。汞具有親硫性、易形成 絡合離子等特性,常以硫化物等形式存在於巖石中。地表巖石經過風化作用,形成土壤母質,巖石中的汞部分殘留在土壤母質中,構成了土壤中汞最基本來源。研究表明,全球不同類型土壤中汞的背景含量有所不同,一般介於0.58~1.8mg/kg,平均值估計為1.1mg/kg,並且,有機質土和新成土中汞含量偏高。土壤母質中汞的來源複雜多樣,形成周期 長,且容易受到自然環境的影響,因此目前很難精確估算出此來源汞的釋放量。

1.2 工農業生產及含汞廢棄物排放

隨著科學技術的發展,人類在創造自身文明的同時,也對自然環境造成破壞。汞在自然界中分布廣泛,幾乎所有的礦物都含有汞,大規模的礦山開採和金屬冶煉必然產生大量含汞廢礦渣和冶煉爐渣,侵佔周邊耕地,進而對礦區土壤產生汙染。隨著人類城市化進程的加劇,城市產生了大量的含汞固體廢棄物,包括溫度計、血壓計、電池、螢光燈泡以及一些廢棄電子產品,這些廢棄物大多進入垃圾填埋場進行處理,從而導致填埋場周圍土壤遭受汞的汙染。Li等對貴陽等城市垃圾填埋場廢棄物含汞 濃度進行研究。研究發現,廢棄物中汞濃度為0.17~46.22mg/kg,平均值為0.57mg/kg。Cheng等 對我國31個大城市土壤汞含量進行分析研究。 研究發現,中國北部和西北部城市表層土壤汞含量較低,東部和東南沿海地區城市土壤汞含量偏高,一些城市表層土汞含量高於深層土汞含量,這說明人類在進行工農業生產時,的確造成了周圍土壤汞的汙染。

目前,針對工農業生產及固廢堆積土壤汞汙染問題,歐美等西方發達國家已經採取措施控制人為因素對土壤汞的排放,但廣大發展中國家由於資金、技術缺失等因素,在控制汞排放源方面落後於發達國家。2014年中央發布《國家新型城鎮化規劃(2014—2020)》指出,我國到2020年城鎮化率將達到60%,屆時城市必將產生大量含汞垃圾,勢必給我國汞汙染控制帶來巨大壓力。

1.3 大氣乾濕沉降

自工業革命以來,隨著人類活動的加劇,大氣中的汞含量已經增加了3倍左右,當前,人為源每年約向大氣中排放1960t汞。大氣中的汞通過乾濕沉降進入地表土壤,可以被有機質吸附,從而在土 壤表層富集。目前,已經有許多學者對大氣汞乾濕沉降進行研究(見表1)。研究表明,與氣態單質 汞相比,活性氣態汞與顆粒汞具有更高的水溶性和沉降速率,它們往往是大氣汞幹沉降主要來源。Lynam等對美國伊利諾州中部大氣汞沉降進行研究,發現大氣汞溼沉降量是幹沉降量的3.4倍,說明溼沉降佔大氣汞沉降的主體部分;汞的溼沉降在 夏天表現更為顯著,這是因為夏天大氣中的Hg0 更易被氧化成Hg2+ ,加上夏天雨量較大,汞更易於進入地表部分,這些發現與Sheu等在臺灣彭佳嶼研 究結果具有一致性。

延伸閱讀:

國內氯鹼行業汞汙染現狀與防治對策

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