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怎么对遭到重金属污染的土壤修复

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怎么对遭到重金属污染的土壤修复

发布日期:2018-03-04 作者:江苏日升环保工程有限公司 点击:


 摘要:土壤重金属污染是当时重要的世界性环境问题之一。跟侧重金属污染土壤场所日渐增多,怎么安全有用地修正并运用这些受污染的土壤已成为我国急需处理的环境和社会问题。本文介绍了重金属污染土壤常用修正技能的原理、优缺点,并要点介绍了土壤淋洗修正技能,对现在淋洗剂的运用状况、作用机制进行了点评。

 关键词:重金属污染土壤;修正;土壤淋洗

1 前 言

 跟着工矿业的迅猛开展,土壤重金属污染日益严峻,已成为一个全球性的环境问题。土壤重金属来历广泛,包含采矿、冶金、化工等工业排放的三废和汽车尾气,以及农药和化肥的施用等。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点,直接或间接地污染地下水、空气,损害农作物及生物,乃至危及人类的健康和生命。因而,修正重金属污染土壤,恢复土壤原有功用,一直是国内外的热门研讨课题。现在国内外首要选用物理、化学和生物修正办法,经过如下途径对重金属污染土壤进行修正,①稀释法,即下降土壤中重金属的浓度;②改动重金属形状,使其固定或钝化然后下降其在环境中的搬迁性和生物可运用性;③从土壤中去除重金属。本文将对近年来重金属污染土壤修正技能的原理、优缺点作一简述,并在此基础上侧重论述淋洗修正技能。

2 物理修正

 物理修正是Z早开展的修正技能之一,包含换土法、热解析、和电动修正等。物理修正关于污染重、面积小的土壤修正作用明显,习惯性广,但容易损坏土壤结构,导致土壤肥力下降。

2.1 换土法

 换土法是将污染土壤经过深翻到土壤底层、或在污染土壤上掩盖新土、或将污染土壤挖走换上未被污染的土壤的办法。该法能够有用地削减污染土壤对环境的影响,可是工程量大,费用高,只适于小面积、污染严峻的土壤。

2.2 热解析法

 热解析法是经过对土壤加热升温,将蒸发性污染物从土壤中解析出来,并收集进行处理。热解析法首要用于有机物污染土壤的修正,现也用于修正蒸发性重金属污染土壤(首要是汞、硒)。现在热解析法已用于商业化,并开发出了低温热解析处理设备。但热解析法需耗费很多的能量,易使土壤有机质和结构水遭到损坏而不能被再次运用,一起蒸发的汞蒸汽等进人大气会构成二次污染。

2.3 电动修正

 电动修正是将电极插入受污染土壤,经过施加弱小电流构成电场,运用电场发生的电渗析、电迁

 移和电泳等效应,驱动土壤污染物沿电场方向定向搬迁,然后将污染物富集至电极区进行会集处理或别离。电动修正技能是一种原位修正技能,可有用去除土壤中的重金属,十分合适低渗透性的粘性土壤。该技能不需求把污染的土壤固相或液相介质从污染现场挖出或抽取出去,而是依托电动修正进程直接把污染物从污染现场铲除,明显削减费用。怎么将吸附态的重金属解吸进人土壤孔隙溶液中是电动修正的关键。土壤pH操控侧重金属的形状和搬迁行为,如吸附/解吸、沉积/溶解等,pH下降会削弱重金属离子在土壤中的吸附才能,进步重金属的移动性,有利于从吸附态向溶解态转化。电动修正技能现在已开端商业化运用,在荷兰,选用电动修正已成功地去除土壤中的重金属。

3 生物修正

 生物修正是运用微生物或植物的生命代谢活动,对土壤中的重金属进行富集或提取,经过生物作用改动重金属在土壤中的化学形状,使重金属固定或解毒,下降其在环境中的搬迁性和生物可运用性。现阶段常见的生物修正技能包含植物修正和微生物修正。

3.1 植物修正

 植物修正是运用某些植物能忍受和超量堆集某种重金属的特性来铲除土壤中的重金属,其修正方式有以下几种:植物提取、植物蒸发和植物固定,其间Z有远景的是植物提取技能。陈同斌教授于1997年发现砷的超富集植物一蜈蚣草,并于2001年在湖南郴州建立了世界上第一个砷污染土壤植物修正工程示范基地。蜈蚣草叶片富集As达0.5%,为普通植物的数十万倍;能够生长在0.15%~3%的污染土壤和矿渣上,具有极强的耐砷毒才能;其地上部与根的含As比率为5:1,具有超凡的从土壤中吸收富集砷的才能。超富集植物还用于修正复合污染土壤,修正机理已有研讨 。植物修正技能具有可操作性强、不损坏土壤理化性质、不引起二次污染、且对避免污染土壤风蚀、水蚀均有杰出的作用等长处。但植物修正时刻长,易遭到气候、地质条件和土壤类型等的约束,并且一般一种植物只吸收一种或两种重金属,而对其他重金属忍受才能差。

3.2 微生物修正

 微生物修正是运用土壤中的某些微生物对一种或多种重金属具有吸收、沉积、氧化和复原等作用来下降土壤重金属的毒性或者经过微生物来促进植物对重金属的吸收。细菌发生的特别酶能复原重金属,如Citrobacter sp.发生的酶能使u、Pb和Cd构成难溶磷酸盐;用铬复原细菌可将六价高毒铬离子复原成低毒形状。此外,一些微生物对Cd、Co、Ni、Zn、Pb和Cu等有较强的亲和力。Siegel等的研讨标明,真菌能够经过排泄氨基酸、有机酸以及其他代谢产物来溶解重金属及含重金属的矿藏。

4 化学修正

 化学修正是经过向土壤中参加固化剂、有机质、化学试剂等,经过吸附、氧化复原、拮抗、络合螯合或沉积作用,以下降重金属的生物有用性。常用的化学修正办法有固化、安稳化和淋洗。

4.1 固化/安稳化

固化是将重金属污染土壤按必定份额与固化剂混合,经熟化终究构成渗透性很低的固体混合物,然后将污染物固封在固化体中,阻隔污染土壤与外界环境的联系,到达操控污染物搬迁的意图。常用的固化剂有水泥、硅酸盐、高炉矿渣、和粉煤灰等,其间水泥运用Z广泛。固化技能修正时刻短、易操作,但会损坏土壤结构,并且需求运用很多的固化剂,只适用于污染严峻但面积较小的土壤修正。安稳化是经过向土壤中添加化学物质,改动重金属的形状或价态,将污染物转化为不易溶解、搬迁才能或毒性小的状态或方式 。为了到达更好的处理作用,安稳化技能常与固化技能联合运用,在安稳化施行后将污染物固封在固化体中。固化安稳化技能是工程中常用的修正技能,在我国的运用已达70%以上。

4.2 淋洗

4.2.1 土壤淋洗的界说

 土壤淋洗是运用清水或化学溶剂或其他可能把污染物从土壤(轻质土或砂质土)中淋洗出来的流体,乃至可能是气体,冲刷土壤,经过离子交流、沉积、吸赞同螯合等作用,把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中,再把含重金属的淋洗液进一步处理,收回重金属,并循环淋洗液。土壤淋

 洗进程包含淋洗液向土壤外表分散、对污染物质的溶解、淋洗出的污染物在土壤内部分散、淋洗出的污染物从土壤外表向流体分散等进程。土壤淋洗按场所可分为原位淋洗修正和异位淋洗修正。

4.2.2 淋洗剂

 淋洗的技能关键是找到既能提取各种形状的重金属,又不损坏土壤结构的淋洗剂。现在所用的淋洗剂可分为以下几种:无机淋洗剂、螯合剂和外表活性剂。

4.2.2.1 无机淋洗剂

酸、碱、盐等无机淋洗剂的作用机制首要是经过酸解、络合或离子交流作用损坏土壤外表官能团与重金属构成的络合物,将重金属交流解吸下来,从土壤溶液中溶出。Tampouris等经过土柱实验,研讨了以HC1+CaC1溶液作为淋洗剂去除污染土壤中的重金属。结果标明,该淋洗剂对Pb、Zn和Cd的去除率分别为94%、78%和70%,具有较高的去除率。

 无机淋洗剂对重金属的去除作用较好,作用速度快,本钱较低,但对土壤的损坏性较大,酸碱溶液会严峻损坏土壤的理化性质,使很多土壤营养淋失,并严峻损坏土壤微聚会体结构。

4.2.2.2 螯合剂

 螯合剂分为人工螯合剂和天然螯合剂。人工螯合剂包含乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙基三乙酸(NTA)、乙二胺二乙酸(EDDHA)等。天然螯合剂包含柠檬酸、苹果酸等有机酸及其他类型天然有机物质等。

EDTA等人工合成螯合剂能在很宽的pH规模内与大部分金属特别是过渡金属构成安稳的复合物,不仅能解吸被土壤吸附的金属,也能溶解不溶性的金属化合物。现已证明EDTA是Z有用的螯合剂,对Cr、Fe、zn的淋洗作用较好,对Mn、Ni作用较差。周井刚等 经过室内模拟实验,选用振动淋洗的办法研讨了不同浓度、pH、淋洗时刻的EDTA溶液对污染土壤中Pb、cu、Ni、Zn、Cr的去除作用。结果标明:在实验条件下,EDTA为0.05mol/L、pH=7、液土比为10:1、淋洗时刻为18h的条件下能到达对污染土壤重金属Z大去除率,去除率分别为Zn85.26%、Cu21.65%、Pb16.76%、Ni7.83%、Cr6.29%。人工螯合剂关于重金属污染土壤的淋洗作用好,但价格昂贵,生物降解性差,在淋洗进程中若残留在土壤中,则极易构成土壤的二次污染。

 柠檬酸等天然螯合剂首要经过与重金属构成络合物而促进难溶态重金属的溶解,然后添加重金属元素的转化,下降土壤颗粒对重金属的吸附。许超等选用0.05mol/L的柠檬酸作为淋洗剂,对受酸性矿山废水污染的中低污染负荷土壤中Cd、Pb、Cu、Zn进行了振动淋洗研讨。结果标明,污染土壤中重金属Cd、Pb、Cu、Zn的去除率跟着淋洗时刻的延长而不断添加。中污染负荷土壤的Cd、Pb、Cu、Zn去除率高于低污染负荷土壤。天然有机螯合剂对土壤中重金属有必定铲除才能,且其生物降解性较人工螯合剂好,对环境污染小。

4.2.2.3 外表活性剂

 外表活性剂按来历可分为人工合成外表活性剂和天然外表活性剂,按其所带电荷不同,可分为阳离子外表活性剂和阴离子外表活性剂。外表活性剂用于修正重金属污染土壤是近几年才开展起来的新技能。Kimf在研讨季胺型外表活性剂对土壤中微量金属阳离子的解吸作用时发现,当外表活性剂的吸附作用等于或超越土壤阳离子交流量时,外表活性剂能明显促进微量金属阳离子的解吸,去除作用随外表活性剂链的增加而升高。阳离子外表活性剂能去除土壤中重金属,但生物降解性差,在淋洗进程中易残留,容易构成土壤二次污染。

 生物外表活性剂是由植物、动物和各种微生物发生的天然外表活性剂。与人工外表活性剂比较,生物外表活性剂具有低本钱、低毒性、高生物降解性、高挑选,对pH、盐度和温度的习惯规模更广。报导了一种阴离子型生物外表活性剂对Cd的络合作用,每个外表活性剂分子能络合0.2个Cd2+,并且选用在收回提取液中加酸沉积再别离的办法,可将外表活性剂从Cd2+的络合物中别离并收回。Mulligan等在研讨鼠李糖脂生物外表活性剂除含1710ppmCr和2010ppmNi的砂质土壤时发现,当生物外表活性剂以泡沫方式注人土壤时可去除73.2%的Cr和68.1%的Ni,当注入该生物外表活性剂溶液时可去除61.7%的Cr和51.0%的Ni。生物外表活性剂用于修正土壤重金属污染具有独特的长处,具有杰出的运用远景。

5 结 语

 跟着犁地资源的日益削减,重金属污染事情的频发,污染土壤的修正作业逐步提上日程。因为我国重金属污染土壤修正起步较晚,与欧美国家比较存在如修正技能单一、技能装备落后、技能规范缺少、工程事例少喝办理经验不足等问题。为了处理日益严峻的污染问题,土壤修正技能应朝多方向开展,如绿色、环境友好的生物修正、联合杂交归纳修正、原位修正、基于环境功用修正资料(纳米)的修正、基于设备化的快速场所修正以及土壤修正决议计划支持系统及修正后评价技能。现在我国关于土壤淋洗的工程运用还比较少,跟着土壤淋洗技能的日趋老练,必将推进我国快速场所修正的管理作业。

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