土壤重金属的污染和防治

    摘要:随着社会的不断地发展,人类片面追求经济效益,致使我们生存的环境日益恶化。尤其是近年来,环境污染问题成了全世界各国家最关注的问题。工业生产排放的“三废”物质、农业中杀虫剂、农药的大量使用、城市生活的废弃物等等,使我们的土壤环境受到各种有机污染物、无机污染物、重金属离子和放射性物质的污染,致使土壤中微生物、依赖于土壤生长的动植物生存受到威胁。其中重金属作为一类主要的污染物对土壤的危害,也日益受到人们的关注。
    土壤中重金属如汞、镉、铅等不具备任何生理功能并会影响生物生长,以及如铜、锌、镍等在高离子浓度下,具有明显毒性。土壤中的过量重金属除直接对依赖于土壤生存的动植物、微生物造成毒害外,还能经由动植物体富集和食物链传递,通过食品进入人体并造成危害。中国工程院院士罗锡文表示,因土壤、水污染导致的食品安全问题日益严峻,全国3亿亩耕地正在受到重金属污染的威胁,占全国农田总数的1/6,而广东省未受重金属污染的耕地,仅有11%左右。可见重金属污染形势相当严峻,防治刻不容缓。
  关键词:重金属,土壤污染,防治
    随着工、农业的日益发展,人类赖以生存的环境受到越来越严重的干扰和破坏,各种环境污染问题凸显。尤其是工、农业废水的排放,造成土壤环境中重金属污染日趋严重;此外,大气尘粒的沉降和雨水,使重金属进入土壤中,毒害到有关动植物、微生物乃至对人类的健康造成极大威胁。随着土壤重金属污染的日趋严重,依赖于土壤生长的动植物、微生物的生存环境面临极大隐患。动植物、微生物对重金属的富集和累积作用,超过它们的承受能力,从而给它们的繁殖、发育、生长、生理机能等方面带来毒性危害;同时还造成它们遗传基因发生变异和突变,面临生存、物种多样性、免疫抵抗力等方面的挑战,也会对农业、畜牧业等相关行业造成很大损失,并通过食物链最终传递给人,给人们身体健康带来危害。因此,研究土壤的重金属污染极其防治,无论对环境还是人类,都有着很大的理论价值和经济意义。
1 重金属的来源、形态和理化特征
1.1 重金属的来源
    所谓重金属,就是指密度大于5g/Cm3 的金属,对于生物体而言,有些对于它们是必须的,如铜、铁、锌、镁、锰等,有些是非必须的,如镉、汞、铬、铅、镉等。在自然情况
土壤中重金属主要来源于成土母岩和残落的生物物质,它们在土壤剖面各层次的分布及在土壤各组成成分之间的分配反映着成土过程的综合特征。随着近代工农业的发展,人为活动加剧了土壤重金属的污染,污染程度越来越重,范围越来越广。
土壤中重金属的来源可分为天然来源和人为来源两大类。天然来源是土壤是由岩石风化而来不同的岩石含有各种重金属元素成土母岩的化学元素决定了土壤中化学的最初含量影响着土壤中重金属元素的环境背景值同时母岩在形成土壤过程中的影响因素也影响着土壤中的重金属含量。另外,火山爆发、森林火灾、海浪飞溅、植被排出、风力扬尘等过程使很多重金属尘浮于空中。空气中的重金属元素部分被植物吸收部分通过尘降进入水体、土壤。人为来源是造成土壤重金属污染的罪魁祸首,也是是当今世界越来越不可忽视的环境问题。重金属多为有金属在人类生产、生活各方面应用广泛同时也伴随着重金属的严重环境污染。有重金属矿床的开发冶炼是向环境中排放重金属最主要的污染源。通过“三废”向环境中排放重金属的工矿企业采矿、选矿、冶金、电镀、电工、染料、纺织、炼油等。。在农业中农药、化肥、污泥的施用污水灌溉也是加剧土壤重金属污染的主要途径之一。
1.2 重金属的形态
重金属进入土壤后在土壤中的迁移和对人体的危害主要决定于重金属的化学性质及存在形态。重金属通过溶解、沉淀、凝聚、络合吸附等各种反应形成不同的形态。重金属在土壤中存在的形态不同其迁移转化特点和污染性质、危害程度也不相同。重金属在土壤中的存在形态包括化学形态和赋存形态2种分类方式。重金属大多属于过渡性元素而过渡性元素原子特有的电子层结构使其具有可变价态电极材料能在一定范围内发生氧化还原反应。不同价态的重金属,其活性和毒性是不同的例如,As3+ Cr6 + 的毒性分别比As5+ Cr3+ 的毒性大得多。受土壤组份及其理化特性的影响重金属在土壤中的存在形态十分复杂。目前常将样品中的重金属按照活性和生物可利用性的大小分为可溶态、交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态、有机结合态和残渣态。可交换态的重金属是专性吸附并且可进行离子交换。含有过量阳离子的溶液就可将这部分重金属释放出来水平潜流人工湿地生物可直接从土壤中吸收利用。碳酸盐结合态是沉淀或共沉淀的重金属通过温和的酸即可将它释放所以这种形态的重金属也是活性形态或者是生物有效态。铁锰结合态重金属被专性吸附或共沉淀在土壤氧化物中在还原条件下这部分重金属会释放到土壤中。有机结合态重金属含量与土壤有机质含量及配位基团含量有关并且受到金属离子的外层电子轨道形态的影响。残渣态的重金属被包含在矿物晶格中对土壤中重金属的迁移和生物可利用性贡献不大
环境比较安全。但是当遇到酸、微生物或螯合剂时这部分重金属会进入到环境中也可对生态系统构成威胁。
1.3 重金属的理化性质
    重金属离子在自然环境中不能被破坏,其毒性取决于其原子结构,它们在自然界中并不能完全被矿化为完全无毒的形式,它们的氧化态、溶解性因与其它不同无机元素或有机物的结合而不同。如汞在自然界以金属汞、无机汞和有机汞的形式存在,有机汞的毒性比金属汞和无机汞要大。
2 重金属对土壤的危害
    重金属的定义目前尚未统一一般认为是密度大于脚手架网45/立方厘米的金属元素美国国家环保局提出的优先污染物中所列出的重金属有铜、锌、铬、镉、汞、镍、砷、硒、铅等其中砷、硒并不是重金属而是类金属为了避免过于繁琐分类也将其并入重金属中。重金属是构成地壳的物质之一在自然界广泛分布一般在自然条件下重金属的本底含量很低在未受污染的天然水中含量更低。重金属在环境中迁移转化的最大特点是
汞、砷、硒的某些化合物易挥发外不能或不易被生物体分解转化后排出体外只能沿食物链逐级向上传递在生物体内浓缩放大当累积到较高含量时就会对生物体产生毒性效应。重金属元素通常能与有机物结合该过程即为此重金属的甲基化现象生成毒性更强的化合物。重金属在土壤中累积初期口红管,不易为人们察觉和关注属潜在危害一旦危害比较明显地表现出来就难以彻底清除。砷是人体非必需元素元素砷的毒性较低而砷的化合物均有剧毒三价砷化合物比五价砷化合物毒性更强砷能致癌。镉是人体非必需元素毒性很大主要在肾脏内积蓄引起泌尿系统的功能变化。铬是人体必需的微量元素铬的毒性与其存在价态有关通常认为六价铬的毒性比三价铬高100六价铬更易为人体吸收而在体内蓄积引起肺癌。汞及其化合物属于剧毒物质可在人体内蓄积进入水体的无机汞离子可转变为毒性更大的有机汞经食物链进入人体引起全身中毒。铅对植物的生长和产量影响很小可在人体内蓄积主要毒性效应是导致贫血症、神经机能失调和肾损伤。硒是人体必需营养元素但其有用性和致毒性之间界限很窄过量硒能引起中毒使人脱发、脱指甲、四肢发麻甚至偏瘫。汞、砷、六价铬、镉、铅均是我国实施排放总量控制的指标而汞、镉又远比其他重金属毒害重、影响深。土壤的重金属污染一般不是单一元素独自发生而是几种重金属元素同时发生的复合污染研究表明重金属
在复合污染条件下对植物的毒害及在土壤中的迁移动态要比单一元素复杂严重的多例如铜、铅、镉、锌的单一污染或复合污染对白菜种子的发芽与根系伸长均有抑制作用但复合污染产生明显协同作用,对白菜根系伸长的抑制效应阈值明显降低。 
3 土壤重金属污染的防治
31 工程措施
    该法较为经典治理彻底且稳定,基本不受土壤环境和条件的限制。主要有客土、换土、深耕翻土等,客土、换土适用于重污染区,深耕翻土常用于轻污染区。通过这些措施,可以降低土壤中重金属含量,减少重金属对土壤

本文发布于:2024-09-22 08:22:48,感谢您对本站的认可!

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