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        怎么對遭到重金屬污染的土壤修復

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        怎么對遭到重金屬污染的土壤修復

        發布日期:2018-03-04 作者:江蘇日升環保工程有限公司 點擊:


         摘要:土壤重金屬污染是當時重要的世界性環境問題之一。跟側重金屬污染土壤場所日漸增多,怎么安全有用地修正并運用這些受污染的土壤已成為我國急需處理的環境和社會問題。本文介紹了重金屬污染土壤常用修正技能的原理、優缺點,并要點介紹了土壤淋洗修正技能,對現在淋洗劑的運用狀況、作用機制進行了點評。

         關鍵詞:重金屬污染土壤;修正;土壤淋洗

        1 前 言

         跟著工礦業的迅猛開展,土壤重金屬污染日益嚴峻,已成為一個全球性的環境問題。土壤重金屬來歷廣泛,包含采礦、冶金、化工等工業排放的三廢和汽車尾氣,以及農藥和化肥的施用等。土壤重金屬污染具有隱蔽性、長期性和不可逆性的特點,直接或間接地污染地下水、空氣,損害農作物及生物,乃至危及人類的健康和生命。因而,修正重金屬污染土壤,恢復土壤原有功用,一直是國內外的熱門研討課題?,F在國內外首要選用物理、化學和生物修正辦法,經過如下途徑對重金屬污染土壤進行修正,①稀釋法,即下降土壤中重金屬的濃度;②改動重金屬形狀,使其固定或鈍化然后下降其在環境中的搬遷性和生物可運用性;③從土壤中去除重金屬。本文將對近年來重金屬污染土壤修正技能的原理、優缺點作一簡述,并在此基礎上側重論述淋洗修正技能。

        2 物理修正

         物理修正是Z早開展的修正技能之一,包含換土法、熱解析、和電動修正等。物理修正關于污染重、面積小的土壤修正作用明顯,習慣性廣,但容易損壞土壤結構,導致土壤肥力下降。

        2.1 換土法

         換土法是將污染土壤經過深翻到土壤底層、或在污染土壤上掩蓋新土、或將污染土壤挖走換上未被污染的土壤的辦法。該法能夠有用地削減污染土壤對環境的影響,可是工程量大,費用高,只適于小面積、污染嚴峻的土壤。

        2.2 熱解析法

         熱解析法是經過對土壤加熱升溫,將蒸發性污染物從土壤中解析出來,并收集進行處理。熱解析法首要用于有機物污染土壤的修正,現也用于修正蒸發性重金屬污染土壤(首要是汞、硒)?,F在熱解析法已用于商業化,并開發出了低溫熱解析處理設備。但熱解析法需耗費很多的能量,易使土壤有機質和結構水遭到損壞而不能被再次運用,一起蒸發的汞蒸汽等進人大氣會構成二次污染。

        2.3 電動修正

         電動修正是將電極插入受污染土壤,經過施加弱小電流構成電場,運用電場發生的電滲析、電遷

         移和電泳等效應,驅動土壤污染物沿電場方向定向搬遷,然后將污染物富集至電極區進行會集處理或別離。電動修正技能是一種原位修正技能,可有用去除土壤中的重金屬,十分合適低滲透性的粘性土壤。該技能不需求把污染的土壤固相或液相介質從污染現場挖出或抽取出去,而是依托電動修正進程直接把污染物從污染現場鏟除,明顯削減費用。怎么將吸附態的重金屬解吸進人土壤孔隙溶液中是電動修正的關鍵。土壤pH操控側重金屬的形狀和搬遷行為,如吸附/解吸、沉積/溶解等,pH下降會削弱重金屬離子在土壤中的吸附才能,進步重金屬的移動性,有利于從吸附態向溶解態轉化。電動修正技能現在已開端商業化運用,在荷蘭,選用電動修正已成功地去除土壤中的重金屬。

        3 生物修正

         生物修正是運用微生物或植物的生命代謝活動,對土壤中的重金屬進行富集或提取,經過生物作用改動重金屬在土壤中的化學形狀,使重金屬固定或解毒,下降其在環境中的搬遷性和生物可運用性?,F階段常見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

         植物修正是運用某些植物能忍受和超量堆集某種重金屬的特性來鏟除土壤中的重金屬,其修正方式有以下幾種:植物提取、植物蒸發和植物固定,其間Z有遠景的是植物提取技能。陳同斌教授于1997年發現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個砷污染土壤植物修正工程示范基地。蜈蚣草葉片富集As達0.5%,為普通植物的數十萬倍;能夠生長在0.15%~3%的污染土壤和礦渣上,具有極強的耐砷毒才能;其地上部與根的含As比率為5:1,具有超凡的從土壤中吸收富集砷的才能。超富集植物還用于修正復合污染土壤,修正機理已有研討 。植物修正技能具有可操作性強、不損壞土壤理化性質、不引起二次污染、且對避免污染土壤風蝕、水蝕均有杰出的作用等長處。但植物修正時刻長,易遭到氣候、地質條件和土壤類型等的約束,并且一般一種植物只吸收一種或兩種重金屬,而對其他重金屬忍受才能差。

        3.2 微生物修正

         微生物修正是運用土壤中的某些微生物對一種或多種重金屬具有吸收、沉積、氧化和復原等作用來下降土壤重金屬的毒性或者經過微生物來促進植物對重金屬的吸收。細菌發生的特別酶能復原重金屬,如Citrobacter sp.發生的酶能使u、Pb和Cd構成難溶磷酸鹽;用鉻復原細菌可將六價高毒鉻離子復原成低毒形狀。此外,一些微生物對Cd、Co、Ni、Zn、Pb和Cu等有較強的親和力。Siegel等的研討標明,真菌能夠經過排泄氨基酸、有機酸以及其他代謝產物來溶解重金屬及含重金屬的礦藏。

        4 化學修正

         化學修正是經過向土壤中參加固化劑、有機質、化學試劑等,經過吸附、氧化復原、拮抗、絡合螯合或沉積作用,以下降重金屬的生物有用性。常用的化學修正辦法有固化、安穩化和淋洗。

        4.1 固化/安穩化

        固化是將重金屬污染土壤按必定份額與固化劑混合,經熟化終究構成滲透性很低的固體混合物,然后將污染物固封在固化體中,阻隔污染土壤與外界環境的聯系,到達操控污染物搬遷的意圖。常用的固化劑有水泥、硅酸鹽、高爐礦渣、和粉煤灰等,其間水泥運用Z廣泛。固化技能修正時刻短、易操作,但會損壞土壤結構,并且需求運用很多的固化劑,只適用于污染嚴峻但面積較小的土壤修正。安穩化是經過向土壤中添加化學物質,改動重金屬的形狀或價態,將污染物轉化為不易溶解、搬遷才能或毒性小的狀態或方式 。為了到達更好的處理作用,安穩化技能常與固化技能聯合運用,在安穩化施行后將污染物固封在固化體中。固化安穩化技能是工程中常用的修正技能,在我國的運用已達70%以上。

        4.2 淋洗

        4.2.1 土壤淋洗的界說

         土壤淋洗是運用清水或化學溶劑或其他可能把污染物從土壤(輕質土或砂質土)中淋洗出來的流體,乃至可能是氣體,沖刷土壤,經過離子交流、沉積、吸贊同螯合等作用,把土壤固相中的重金屬轉移到土壤液相中,再把含重金屬的淋洗液進一步處理,收回重金屬,并循環淋洗液。土壤淋

         洗進程包含淋洗液向土壤外表分散、對污染物質的溶解、淋洗出的污染物在土壤內部分散、淋洗出的污染物從土壤外表向流體分散等進程。土壤淋洗按場所可分為原位淋洗修正和異位淋洗修正。

        4.2.2 淋洗劑

         淋洗的技能關鍵是找到既能提取各種形狀的重金屬,又不損壞土壤結構的淋洗劑?,F在所用的淋洗劑可分為以下幾種:無機淋洗劑、螯合劑和外表活性劑。

        4.2.2.1 無機淋洗劑

        酸、堿、鹽等無機淋洗劑的作用機制首要是經過酸解、絡合或離子交流作用損壞土壤外表官能團與重金屬構成的絡合物,將重金屬交流解吸下來,從土壤溶液中溶出。Tampouris等經過土柱實驗,研討了以HC1+CaC1溶液作為淋洗劑去除污染土壤中的重金屬。結果標明,該淋洗劑對Pb、Zn和Cd的去除率分別為94%、78%和70%,具有較高的去除率。

         無機淋洗劑對重金屬的去除作用較好,作用速度快,本錢較低,但對土壤的損壞性較大,酸堿溶液會嚴峻損壞土壤的理化性質,使很多土壤營養淋失,并嚴峻損壞土壤微聚會體結構。

        4.2.2.2 螯合劑

         螯合劑分為人工螯合劑和天然螯合劑。人工螯合劑包含乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙基三乙酸(NTA)、乙二胺二乙酸(EDDHA)等。天然螯合劑包含檸檬酸、蘋果酸等有機酸及其他類型天然有機物質等。

        EDTA等人工合成螯合劑能在很寬的pH規模內與大部分金屬特別是過渡金屬構成安穩的復合物,不僅能解吸被土壤吸附的金屬,也能溶解不溶性的金屬化合物?,F已證明EDTA是Z有用的螯合劑,對Cr、Fe、zn的淋洗作用較好,對Mn、Ni作用較差。周井剛等 經過室內模擬實驗,選用振動淋洗的辦法研討了不同濃度、pH、淋洗時刻的EDTA溶液對污染土壤中Pb、cu、Ni、Zn、Cr的去除作用。結果標明:在實驗條件下,EDTA為0.05mol/L、pH=7、液土比為10:1、淋洗時刻為18h的條件下能到達對污染土壤重金屬Z大去除率,去除率分別為Zn85.26%、Cu21.65%、Pb16.76%、Ni7.83%、Cr6.29%。人工螯合劑關于重金屬污染土壤的淋洗作用好,但價格昂貴,生物降解性差,在淋洗進程中若殘留在土壤中,則極易構成土壤的二次污染。

         檸檬酸等天然螯合劑首要經過與重金屬構成絡合物而促進難溶態重金屬的溶解,然后添加重金屬元素的轉化,下降土壤顆粒對重金屬的吸附。許超等選用0.05mol/L的檸檬酸作為淋洗劑,對受酸性礦山廢水污染的中低污染負荷土壤中Cd、Pb、Cu、Zn進行了振動淋洗研討。結果標明,污染土壤中重金屬Cd、Pb、Cu、Zn的去除率跟著淋洗時刻的延長而不斷添加。中污染負荷土壤的Cd、Pb、Cu、Zn去除率高于低污染負荷土壤。天然有機螯合劑對土壤中重金屬有必定鏟除才能,且其生物降解性較人工螯合劑好,對環境污染小。

        4.2.2.3 外表活性劑

         外表活性劑按來歷可分為人工合成外表活性劑和天然外表活性劑,按其所帶電荷不同,可分為陽離子外表活性劑和陰離子外表活性劑。外表活性劑用于修正重金屬污染土壤是近幾年才開展起來的新技能。Kimf在研討季胺型外表活性劑對土壤中微量金屬陽離子的解吸作用時發現,當外表活性劑的吸附作用等于或超越土壤陽離子交流量時,外表活性劑能明顯促進微量金屬陽離子的解吸,去除作用隨外表活性劑鏈的增加而升高。陽離子外表活性劑能去除土壤中重金屬,但生物降解性差,在淋洗進程中易殘留,容易構成土壤二次污染。

         生物外表活性劑是由植物、動物和各種微生物發生的天然外表活性劑。與人工外表活性劑比較,生物外表活性劑具有低本錢、低毒性、高生物降解性、高挑選,對pH、鹽度和溫度的習慣規模更廣。報導了一種陰離子型生物外表活性劑對Cd的絡合作用,每個外表活性劑分子能絡合0.2個Cd2+,并且選用在收回提取液中加酸沉積再別離的辦法,可將外表活性劑從Cd2+的絡合物中別離并收回。Mulligan等在研討鼠李糖脂生物外表活性劑除含1710ppmCr和2010ppmNi的砂質土壤時發現,當生物外表活性劑以泡沫方式注人土壤時可去除73.2%的Cr和68.1%的Ni,當注入該生物外表活性劑溶液時可去除61.7%的Cr和51.0%的Ni。生物外表活性劑用于修正土壤重金屬污染具有獨特的長處,具有杰出的運用遠景。

        5 結 語

         跟著犁地資源的日益削減,重金屬污染事情的頻發,污染土壤的修正作業逐步提上日程。因為我國重金屬污染土壤修正起步較晚,與歐美國家比較存在如修正技能單一、技能裝備落后、技能規范缺少、工程事例少喝辦理經驗不足等問題。為了處理日益嚴峻的污染問題,土壤修正技能應朝多方向開展,如綠色、環境友好的生物修正、聯合雜交歸納修正、原位修正、基于環境功用修正資料(納米)的修正、基于設備化的快速場所修正以及土壤修正決議計劃支持系統及修正后評價技能?,F在我國關于土壤淋洗的工程運用還比較少,跟著土壤淋洗技能的日趨老練,必將推進我國快速場所修正的管理作業。

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