重金属对土壤污染以及修复

重金属对土壤污染以及修复摘要：本文综述了多种金属污染土壤的途径，存在形式，和金属对土壤的污染、危害，并通过多种方法进行修复。关键词：土壤金属污染治理随着人类生活水平的提高，人们更加关注周围的环境问题，十一五规划中也提出要加强环境治理与污染预防。土壤是生存之本，必须提高对土壤污染的监测与治理。土壤污染主要是指由于具有生理毒性的物质或过量的植物营养元素（微量元素）进入土壤，超过土壤的自净能力，而导致土壤性质恶化。土壤处于陆地生态系统中的无机界和生物界的中心，不仅在本系统内进行着能量和物质的循环，而且与水域、大气和生物之间也不断进行物质交换，一旦发生污染，三者之间就会有污染物一、污染物类型土壤污染物有下列4类1.化学污染物包括无机污染物和有机污染物。前者如汞、镉、铅、砷等重金属，过量的氮、磷植物营养元素以及氧化物和硫化物等;后者如各种化学农药、石油及其裂解产物，以及其他各类有机合成产物等。2.物理污染物指来自工厂、矿山的固体废弃物如尾矿、废石、粉煤灰和工业垃圾等。3.生物污染物指带有各种病菌的城市垃圾和由卫生设施（包括医院）排出的废水、废物以及厩肥等。4.放射性污染物主要存在于核原料开采和大气层核爆炸地区，以锶和铯等在土壤中生存期长的放射性元素为主。土壤染物中以重金属比较突出，主要是重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程，重金属不能为土壤微生物所分解，而易于积累，转化为毒性更大的化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。二、重金属进入土壤的途径主要有：1.污水灌溉。用未经处理或未达到排放标准的工业污水灌溉农田是污染物进入土壤的主要途径。2.冶金工业排放的金属氧化物粉尘，则在重力作用下以降尘形式进入土壤。3.汽车尾气，汽油中废气排出污染土壤，行车频率高的公路两侧常形成明显的铅污染带。4.矿山金属的开采，随大气，水源进行扩散。三、重金属在土壤中的去向进入土壤的重金属，因其类型和性质的不同而主要有固定、流散和淋溶等不同去向。重金属离子，主要是能使土壤无机和有机胶体发生稳定吸附的离子，包括与氧化物专性吸附和与胡敏素紧密结合的离子，以及土壤溶液化学平衡中产生的难溶性金属氢氧化物、碳酸盐和硫化物等，大部分被固定在土壤，一些微生物能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白、脂多糖等，具有大量的阴离子基团，与金属离子结合沉淀及其它微生物产生的硫化氢与金属离子作用，形成不溶性的硫化物沉淀。微生物能够通过氧化、还原，甲基化和去甲基化作用转化重金属。大量的研究表明，细菌、放线菌及某些真菌可以把汞离子还原成单质汞，从而使汞从土壤中挥发出去或以沉淀方式存在。土壤中的重金属可随地面径流或土壤侵蚀而部分流失，引起污染物的扩散；作物收获物中的重金属也会向外环境转移，即通过食物链进入家畜和人体等。四、种金属的主要类型及危害土壤重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等，砷虽不属于重金属，但因其行为与来源以及危害都与重金属相似，故通常列入重金属类进行讨论。同种金属由于它们在土壤中存在形态不同，其迁移转化特点和污染性质也不同，因此在研究土壤中重金属的危害时，不仅要注意它们的总含量，还必须考虑各种形态的含量。汞土壤的汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、汞冶炼厂和汞制剂厂（仪表、电气、氯碱工业）的排放。土壤中汞的存在形态有无机态与有机态，并在一定的条件下互相转化。无机汞有HgSO4、Hg(OH)2、HgCL2、HgO，它们因溶解度低，在土壤中迁移转化能力很弱，但在土壤微生物作用下，汞可向甲基化方向转化。在好氧土壤微生物作用下主要形成脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收、积累，而转入食物链造成对人体的危害；在厌氧土壤微生物作用下，主要形成二甲基汞，在微酸性环境下，二甲基汞可转化为甲基汞。汞在一定浓度下使作物减产，在较高浓度下甚至使作物死亡。镉土壤中镉的存在形态也很多，大致可分为水溶性镉和非水溶性镉两大类。离子态和络合态的水溶性镉CdCL2Cd(WO3)2等等能为作物吸收，对生物危害大，而非水溶性镉CdS、CdCO3等不易迁移，不易被作物吸收，但随环境条件的改变二者可互相转化。镉进入人体后使人得骨痛病；另外，镉会损伤肾，甚至还有致癌、致畸的报道。铅一般进入土壤中的铅在土壤中易与有机物结合，极不易溶解，土壤铅大多发现在表土层，表土铅在土壤中几乎不向下移动。并通过光合作用影响植物生长，或在植物中积累，铅对动物的危害则是累积中毒。人体中铅能与多种酶结合从而干扰有机体多方面的生理活动，导致对全身器官产生危害。铬铬在土壤中主要有两种价态：Cr6+和Cr3+。两种价态的行为极为不同，前者活性低而毒性高，后者恰恰相反。Cr3+主要存在于土壤与沉积物中，Cr6+主要存在于水中，但易被Fe2+和有机物等还原。铬对人体与动物也是有利有弊。人体中含铬过低会产生食欲减退症状。但过高时，会发生口角糜烂、腹泻、消化紊乱等症状。砷土壤中砷大部分为胶体吸收或和有机物络合——螯合或和磷一样与土壤中铁、铝、钙离子相结合，形成难溶化合物，或与铁、铝等氢氧化物发生共沉淀。pH值高土壤砷吸附量减少而水溶性砷增加；土壤的氧化条件下，大部是砷酸，砷酸易被胶体吸附，而增加土壤固砷量。随EH降低，砷酸转化为亚砷酸，可促进砷的可溶性，增加砷害。砷对植物危害的最初症状是叶片卷曲枯萎，进一步是根系发育受阻，最后是植物根、茎、叶全部枯死。砷对人体危害很大，它能使红血球溶解，破坏正常生理功能，甚至致癌等。重金属离子环境污染标准Thestandardofheavymetal-pollution重金属种类环境污染一般植物忍受标准(mg/kg)范围(mg/kg)*砷(As，Arsenic)202镉(Cd，Cadmium)31.5铜(Cu，Copper)60-铬(Cr，Chromium)502镍(Ni，Nickel)607-10汞(Hg，Mercury)10.04铅(Pb，Lead)20010锌(Zn，Zinc)300五、污染土壤的综合治理措施1.生物修复壤污染物质可以通过生物降解或植物吸收而被净化。重金属离子环境污染标准域中，由于植物根系以及菌根的存在，可以通过植物提取、植物挥发、植物稳定，显著降低重金属在土壤中的活性和生物有效性。微生物在修复被重金属污染的土壤方面具有独特的作用。其主要作用原理是：微生物可以降低土壤中重金属的毒性；微生物可以吸附积累重金属；微生物可以改变根际微环境，从而提高植物对重金属的吸收，挥发或固定效率。如动胶菌、蓝细菌、硫酸还原菌及某些藻类，能够产生胞外聚合物与重金属离子形成络合物。2.施用化学物质对于重金属轻度污染的土壤，使用化学改良剂可使重金属转为难溶性物质，减少植物对它们的吸收。酸性土壤施用石灰，可提高土壤pH值，使镉、锌，铜、汞等形成氢氧化物沉淀，从而降低它们在土壤中的浓度，减少对植物的危害。因为重金属大部分为亲硫元素，所以在水田中施用绿肥、稻草等，在旱地上施用适量的硫化钠、石硫合剂等有利于重金属生成难溶的硫化物。3.增施有机肥料施有机肥料可增加土壤有机质和养分含量，既能改善土壤理化性质特别是土壤胶体性质，又能增大土壤环境容量，提高土壤净化能力。受到重金属污染的土壤，增施有机肥料可增加土壤胶体对其的吸。参考文献：[1]白中科,赵景逵,段永红,等.工矿区土地复垦与生态重建[M].北京:中国农业科技出版社,2000.[2]黄铭洪,骆永明.矿区土地修复与生态恢复[J].土壤学报,2003,40(2):161-169.[3]谢海,雷仲敏.山西能源发展报告—山西能源跨世纪发展综合研究[M].太原:山西经济出版社,1998.[4]白中科.山西矿区土地复垦科学研究与试验示范十八年回顾[J].山西农业大学学报,2004,24(4):313-317.[5]李建华,郜春花,卢朝东.山西省矿区土地复垦的初步探讨.山西农业科学.2008,36(3):69-72.[6]张合兵,王庆林,刘文锴.永城矿区生物复垦技术应用浅析[J].中州煤炭,2005(4):11-12.[7]卞正富.国内外煤矿区土地复垦研究综述[J].中国土地科学,2000,14(1):6-11.[8]李晋川,白中科,张立城,等.露天煤矿土地复垦与生态重建[M].北京:中国农业科技出版社,2000[9]蔡光琪,魏强.露天采矿中的环境问题与土地复垦.煤矿环境保护.2000(14).[10]曹银贵,程烨,白中科.安太堡露天矿区土地景观格局变化及土地复垦的原则[J].资源与产业,20068(5):7-11.[11]李根福.土地复垦知识[M].北京:冶金工业出版社,1991.[12]朱训.矿业形势与对策建议[C].中国矿业报,1997.[13]文世澄.中国矿产资源特点与前景[J].中国矿业,1996(5).[14]张雷.中国矿产资源开发与区域发展[M].北京:海洋出版社,1997.[15]张合兵,王庆林,刘文锴.永城矿区生物复垦技术应用浅析[J].中州煤炭,2005(4):11-12.