重金属污染土壤修复技术研究
摘要
关键词
重金属;污染;土壤;修复技术
正文
引 言
土壤可以为农作物的生存和生长提供空气和肥料,是自然环境中最重要的组成部分之一。如果土壤受到重金属污染,会对农作物生长产生不利影响,重金属也会随着食物进入人体,从而对人体健康造成危害。重金属长期存在于土壤中,是不可降解的物质,是危害极大的污染源。因此,重金属污染土壤修复技术的研究不仅可以净化土壤,也是改善生态环境的重要措施。
1 土壤修复技术的发展
1990年以前,中国对重金属破坏的土地进行挖掘掩埋。但这种方法治标不治本。这种将污染源转移到其他地区的方法是不合适的,因为必须从源头上消除污染,并控制污染环境指数,从而从根本上解决这一污染现状,应对污染物带来的危害。为了避免重金属污染加剧,一些西欧国家对埋藏污染物征税,这是遏制土壤污染的一种方式。
2 土壤重金属污染物的来源分析
重金属的来源主要有两个:一是工厂产生的废气、废渣,二是农业生产中化肥、农药的过量使用。一些化工厂和冶炼厂根本没有处理污水和废物的设备和工艺,因此一些废物如铅、铜、汞等有害物质直接排入自然界。上述重金属在自然条件下不易降解。而我国农业生产中农药、化肥的大量使用,只是加剧了重金属污染。有机磷和有机氯农药是当前农业生产过程中土地形成和破坏的关键因素,无机-有机复合污染物成为土地形成和破坏的新物质。
3 修复技术分析
3.1 植物修复技术
在该技术的应用中,土壤中的重金属污染物可以通过耐重金属植物及其根系的生化作用沉淀调节。这种方法是有效的。一方面可以保护被污染的土壤,防止污染物在土壤中的进一步转移;另一方面,它能使重金属沉积在植物根系中,并固定在植物根区。植物修复技术还可以有效控制土壤中的铅,从而在很大程度上防止其毒害效应。植物修复技术可以通过植物的吸收和挥发,对部分挥发性重金属进行转化转移,从而达到污染土壤的智能化目的。例如,汞是一种金属元素,以各种形式来自土壤,如无机汞和有机汞,离子型汞可被厌氧菌转化为剧毒的甲基汞。植物挥发的控制措施主要是通过抗汞菌的作用,使土壤中剧毒汞物质得到更好的转化和挥发,植物提取技术可以提取分离植物周围沉积的重金属。一般来说,重金属污染物主要集中在根系和枝条中。为了更好地控制土壤中的挥发性污染物,人们提供了一系列的处理方法。在应用过程中,这种方法一般需要经历四个阶段。一是土壤中的污染物可以通过释放转移与其他物质结合,便于后期提取分离,植物可以通过吸收在不同环境中沉积重金属。二是金属离子沿根系上升到植物内部,污染物可通过根膜与养分分离。三是污染物在植物体内进一步结合、反复结合,使其以复合状态存在于植物体内。四是在重金属物质的反复结合,植物最终忍受并积累金属污染物。
3.2 化学修复技术
在化学修复技术的应用中,通常采用抑制剂来治理土壤污染。著名的改性剂有H3PO4,石灰和硅酸盐。另外,表面活性剂也是治理污染土壤的改良剂之一。通过表面电荷和吸收势能、置换和洛河反应,转移土壤中的污染因子,进一步提高流速。该改良剂的应用会增加土壤溶液中重金属的含量,也会对地下水造成不同程度的污染。经过进一步的研究和应用,表面活性剂可以通过调节表面张力改变污染物在土壤中的迁移模式,从而分析分离重金属。此外,化学修复技术包括有机修饰,用于处理重金属。污染时,污染物以腐植酸与金属离子络合反应的形式被控制。该方法可以通过沉淀还原有机物质量沉淀土壤中的污染物,在应用中具有良好的经济效益和社会效益。
3.3 微生物修复法
目前的研究结果表明,微生物虽然不具备降解重金属的能力,但可以转化和固定土壤中的重金属,从而改变其存在形态,最终降低其毒性、生物利用度和迁移性。微生物可以催化重金属的氧化还原反应和去甲基化反应。重金属存在于土壤中,会污染土壤。但它以多种方式存在,不限于某种价态和形式。不同的存在方式导致不同的毒性和溶解度。因此,如果微生物催化重金属的反应,就可以改变重金属的价态或形态,从而降低重金属的毒性。目前常见的微生物修复是对含铬、汞、硒、砷等重金属的土壤进行修复。研究表明,链霉菌属。从甘蔗中分离出的MCI可以大大降低土壤中高价铬的含量。总的来说,该方法具有对土体原有性质影响小、现场处理方便、工程量小等优点。但受土壤条件等因素影响,菌株筛选时间长,与局部菌株竞争,影响大规模工程应用。
3.4 电动修复
电动修复主要通过电渗、电迁移和电泳影响地下污染物在外加电场中的迁移。电渗是土壤或地下水中的水从阳极到电解池阴极的运动。电迁移是离子和离子复合物向带相反电荷的电极迁移,是电流流过涂层的主要机制。电泳是指带电粒子或胶体在电场作用下的迁移。污染物迁移到电极后,可通过电镀、沉淀、离子交换等方法去除。为提高污染物的去除效率,可加入适量的表面活性剂,以增强污染物的迁移。
3.5 物理修复
常见的土壤修复方法包括物理修复和化学修复。其中,常见的物理修复方法有换土、清除表土、外土和深耕等。通过物理和化学方法分离土壤中的重金属,可以降低土壤中重金属的含量。虽然这个方法彻底而且稳定。但投资较大,成本较高,在小规模土壤中效果明显。深耕对土壤上下作用,通过增加重金属污染的单一范围来降低污染物浓度。深耕已在欧洲等西方国家广泛应用,并取得显著成效。但是成本和人力物力都比较高,还需要进一步的研发。
3.6 工程修复
工程修复可分为两种:一种是土壤稀释技术;二次覆盖技术。其中,土壤稀释技术是指将污染物含量低的清洁土壤与重金属污染物含量高的土壤混合。降低低单位面积土壤重金属污染物含量.土壤覆盖技术属于土壤途径法,主要是指用干净的土壤覆盖污染的土壤,防止重金属污染物进入生态循环系统。与其他修复方法相比,工程修复技术具有操作简单、工艺简单的优点,但不能从本质上修复土壤和去除重金属元素。因此,项目修复后土壤仍存在潜在的污染威胁。
4 土壤重金属污染的具体治理措施
4.1 严格监督工厂排放,绿色无污染工业
针对部分钢厂炼铁后废水废气直接排入土壤,严格检查监督,确保工厂废水废气经过一定工艺处理,排放无污染烟气和粉尘。因此,应建立全行业推动的管理体系,形成良好的社会氛围,发展绿色无污染产业。
例如,可以对工厂进行初步调查,请求工厂近年的环保技术支持,或者对排放的废气和废水进行调查,并对周围土壤进行采样,以确保工厂下一步计划的实施。在此过程中,对不达标的工厂进行整改,要求关闭工厂进行整改,确保环保技术支持。其次,可以联合多厂实行制度,奖励表现好的和执行环保计划的厂,树立榜样意识,争取环保奖杯,让其他厂效仿和支持。
这样,工厂经过长期的监督,养成良好的工作习惯,形成关爱环境的环境,从而达到预期的教学目的。因此,有必要根据实际情况控制土壤重金属污染,使其更加高效、科学、合理。
4.2 学习土壤修复技术,达到预期管理效果
鉴于人类对土壤的污染,如果任其发展,将极大地破坏土壤结构和土壤肥力,甚至到不可逆转的地步。因此,我们必须管理和纠正。学习新的土壤修复技术,解决土壤修复问题,达到预期的治理效果。只有这样,我们人类才能更好地发展地球上的农业和工业,走绿色无污染的发展道路。
例如,生物修复是最实用的方法,具有明显的优势。它不仅具有效果显著、成本低的特点,而且操作管理极为方便。也是目前的主流技术。其次,在选择土肥的时候,还可以学习农业管理方法,引导农民选择一些无公害、绿色的肥料。
喷洒农药时也是如此,既可以减少农药喷洒,又可以保证农药喷洒尽可能绿色。它的优点和缺点也很突出,操作方便,成本低,但效果也很低,周期很长。最后,我们也可以在社会上推动废金属的回收利用,让爱护环境的意识在人们心中生根发芽,达到预期的管理效果。这样人类就可以用重金属换取一些微薄的收入,很容易受到大家的喜欢和欢迎,从而为下一步的土壤处理计划提供良好的支持。
4.3 开展爱护环境宣传,普及重金属污染后果
随着新时代的发展,有些人善于享受技术带来的后果和产业带来的优势。然而,人们在享受科技成果的同时,却忽略了对土壤的呵护和修复,人们不知道土壤修复措施或造成目前情况的土壤破坏的严重后果。在新的时代,我们要自觉开展环保宣传,普及重金属污染的后果,让社会每个人都尽可能积极地参与到土壤治理的过程中,才能取得更好的治理效果。
比如可以先普及一下重金属污染对人的影响。比如重金属污染的危害:毒性作用;当转化为金属有机化合物时,会产生更大的毒性。它随水迁移,很容易被植物吸收。会被食物链富集,会在人体内蓄积,危害人体健康,让人们了解重金属污染对自身造成的危害。
5 重金属污染土壤修复工程实例
5.1 修复技术方案选择
由于项目施工现场的实际情况存在差异,具体的抢修方案必须结合现场情况综合考虑。本项目场地将根据预算用作仓库,即将投入使用。因此,修复时间有限,应优先选择更快、更短的修复计划。
如果对土地的重金属污染进行复垦,如果按照传统思维去除土壤中的重金属污染物,成本会非常高,会导致更高的成本损失。此外,还可能对区域造成二次污染,严重影响生态环境。根据本项目分析,污染土壤中铅和pH的含量最高。从目前情况来看,污染土壤总量不大,大部分位于地表3m以内的浅层。按照国家有关规定达到相关标准。进一步考虑项目具体工期要求,参考项目所涉及土壤区域的具体污染程度,综合考虑项目技术要求、具体可操作性、成本可控性等因素,确定最佳方案,然后采用最佳的方案进行恢复。项目建成后,土壤复垦后,应对全区进行生态修复,防止二次污染。
5.2 工艺方案设计
根据现场实际情况,由于具体地质性质尚不明确,为了更好地达到修复目的,进一步巩固修复效果,应摒弃常用的稳定/原位固化修复技术。更换为易地稳定/固化程序,使修复效果更好。
根据对本项目涉及区域的调查,土壤污染区总面积为8000m2。根据项目所在地的具体情况,最终确定需要对6000m3污染地块进行修复。
考虑项目对于大量受污染的土地,相关人员已准备好采取易地修复方案。确定工人每天工作量60m3,相关设备每天最多可使用8小时。修复距地表5m以内的污染地块时,应采用稳定修复技术。修复工作符合相关要求后,需要进行回填。根据我国土壤修复行业现状,相关工作者应优先选用科学环保的稳定剂。为了确定稳定剂的最终配比和具体用量,工作人员必须进行初步的实验工作。首先对污染土地的污染物种类进行分析统计,然后对不同种类和含量的污染物进行药物配比和实验分析。最后通过小规模实验验证了该方案的可行性。
根据我国产业现状分析,恢复工作主要按照以下标准实施。
首先,距地面5m以内的土壤受到重金属污染,符合国家有关规定,需要采取稳定的修复措施。修复工作完成后,将根据施工现场的具体情况临时存放。其次,对于深度大于0.5m的污染土壤,应先采取稳定措施。修复后,需要回填底土。下层回填后,回填表层土,上层覆盖纯土。根据有关规定,修复施工产生的弃土不得运出。如遇特殊情况,需提前为工程建设中产生的弃土规划合适的堆积点,明确土壤pH值等各种性质。
结束语
总之,在所有污染中,重金属的危害最大,其来源主要是人们的生产活动造成的。在经济高速发展的今天,这个问题应该引起人们的重视,它关系到人类的可持续发展。土壤中的重金属含有大量的铅、硒、汞等有害物质。植物生长在重金属超标的土壤中,会影响其结实率,严重危害人们的身体健康。同时,重金属土壤不仅会影响植物的生长,还会对流经重金属土壤的地下水造成二次污染,对人畜进食后造成极大危害。部分地区土壤自降解能力低,难以降解重金属等不可降解的有害污染物。由于重金属污染的来源和种类繁多,任何单一的修复技术都难免存在局限性。因此,可以整合现有的修复技术,科学合理地运用各种修复技术操作,使修复效果最大化。
参考文献
[1] 魏语嫣. 重金属污染土壤修复技术研究[J]. 中国金属通报,2021(10):237-238.
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