环境污染课程论文-土壤的重金属污染及修复技术.doc

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1、环境污染化学课程论文土壤的重金属污染及修复技术目 录一、摘要.2二、关键词.2三、我国土壤污染的现状.2 3-1 重金属污染.3 3-2 土壤中肥料( 主要为N, P) 元素的污染.4 3-3 农业土壤的有机污染.4四、土壤污染的特点.5五、土壤污染的危害.6六、土壤污染治理方法.7 6-1 物理化学修复技术.7 6-2 化学修复技术.9 6-3 植物修复技术.10七、个人建议.11八、参考文献.12一、 摘 要 ：土壤是生态环境的重要组成部分, 是人类赖以生存的主要资源之一, 也是物质生物地球化学循环的储存库, 对环境变化具有高度敏感性。城市土壤作为地球土壤圈的一个组成部分, 完成着一定的生

2、态、环境和经济功能,关系到城市生态环境质量和人类健康然而, 随着工业的发展，我国土壤污染越来越严重，目前总体形势相当严峻,土壤深度酸化、盐渍化,砷、汞、铅、镉等重金属含量较高,农药等有机污染物残留严重,这对农业生产的可持续发展和人类健康安全造成了威胁。重金属污染是土壤污染的一个主要方面。如何有效治理土壤重金属污染，保护耕地，保障食品安全已成为一个热点问题。未来一段时期内,我国土壤污染仍比较严重,要从减少土壤污染物投入、土壤修复技术研究等多方面着手改变土壤污染现状。二、 关键词：土壤污染 ；土壤污染特点；重金属污染；土壤污染危害； 修复技术；正文：三、我国土壤污染的现状 土壤作为人类的生存之本，

3、是我们生活中必不可少的物质财富，土壤资源的利用与保护程度也是与人类的生存、发展息息相关的。近二十年来，随着工业化、城市化、农业集约化、快速发展和经济持续增长，资源开发强度日增，人们生活方式迅速变化，大量未经妥善处理的污水直接灌溉农田，固体废弃物任意丢弃或简单填埋、大量不合理利用的化肥农药的施用与残留，这些人类在生产、生活中不合理开发利用土壤的方式，导致了土壤受到污染与破坏，并以一种不容忽视的速度和趋势在全国蔓延，严重影响到我国土壤生态系统的生物多样性以及食物链的安全。 土壤污染大致可以分为: 重金属污染、农药和有机物污染、放射性污染、病原菌污染等多种类型据报道, 我国土壤污染总体形势相当严峻,

4、全国至少有13001600万hm2 耕地受到农药污染,约占全国耕地的10%以上,污水灌溉污染耕地216.7万hm2 ,固体废弃物堆存占地和毁田13.3万hm2 ,每年因重金属污染的粮食达1200万吨,每年造成的直接经济损失超过200亿元人民币。3-1 重金属污染 土壤中的无机污染物主要包括镉( Cd) 、汞( Hg) 、铬( Cr) 、铅( Pb) 、铜( Cu) 、锌( Zn) 等重金属和砷( As) 、硒( Se) 、氟( F) 等非金属物质。2001 年国家环保局对北京、上海、天津和深圳4个/ 菜篮子工程试点城市一些区域的种植生产基地的砷、汞、铅、镉、铜、滴滴涕和六六六等土壤因子进行的环

5、境质量调查监测结果表明:由于污染物在土壤中长期富集, 土壤环境质量达标率只有84.9%。北京某些地区, 30 个土壤、水质监测点位中有5个监测点位菜田耕层土壤中汞含量超标, 超标率为16.7%, 最大超标倍数为3.1倍; 天津市11个土壤、水质监测点位中有3个监测点位超标。据我国农业部进行的全国污灌区调查, 在约140万hm2的污水灌区中, 遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%, 其中轻度污染的占46. 7%, 中度污染的占9.7%, 严重污染的占8.4%。 重金属的污染主要是由于伴随着化肥的生产, 有许多重金属被引入肥料中, 从而进入农田土壤。以磷肥为例, 磷肥的生产原料为磷矿

6、石, 它含有大量有害元素F 和As, 同时磷矿石的加工过程还会带进其他重金属Cd, Hg , As, F, 特别是Cd。另外, 利用废酸生产的磷肥中还会带有三氯乙醛。此外, 由于工业废水和城市废水的灌溉, 导致部分重金属进入农田。3-2 土壤中肥料( 主要为N, P) 元素的污染 由于农业土壤长期使用肥料, 致使农业土壤中积累最多的污染因素为肥料元素, 即N, P 及其营养盐的累计。大量的肥料残留造成土壤酸化的加速, 破坏原有土壤结构, 导致土壤盐渍化。尤其是超量使用氮肥, 造成农业保护土壤的次生盐渍化问题的加重。3-3 农业土壤的有机污染 造成土壤有机污染的, 主要是有机磷和有机氯农药, 此

7、外还包括氨基甲酸酯类、有机氮类杀虫剂、磺酰脲类除草剂、多环芳烃等持久性有机污染。而农业土壤中有机污染物的残留与积累的主要原因是农药的使用。我国农药产量和使用量居世界前列, 1997 年农药总产量为66.6万t, 使用量131.2万t, 平均用量为14 kg/ hm2, 比发达国家高出1 倍, 但利用率不足30%。农药的大量使用, 虽然对病虫害起到了一定的遏制作用, 但那些未发挥效用或分解之后的农药仍然残留于土壤环境中, 从而影响地下水、土壤生态系统的稳定性, 造成潜在的环境生态威胁。一大部分农药可以在土壤微生物的作用下逐渐分解成无毒的化合物, 而另外一些农药化学则无法被土壤微生物分解,因而长期

8、残留在土壤或作物器官中, 甚至一些农药经过微生物代谢,产生毒性更强的化合物。如杀虫脒水解产生四氯磷甲苯胺, 代森锌代谢为乙撑硫脲。同时, 由于生态系统食物链、食物网的生物富集作用, 经过农田施用的农药, 其在土壤或水中的残留浓度将会增长几十倍到几十万倍。四、土壤污染的特点 土壤污染具有隐蔽性和滞后性。大气污染、水污染和废弃物污染等问题一般都比较直观, 通过感官就能发现。而土壤污染则不同, 它往往要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测, 甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。因此, 土壤污染从产生污染到出现问题通常会滞后较长的时间。土壤污染的累积性。污染物质在大气和水体中,一般都比在

9、土壤中更容易迁移。这使得污染物质在土壤中并不象在大气和水体中那样容易扩散和稀释, 因此容易在土壤中不断积累而超标, 同时也使土壤污染具有很强的地域性。 土壤污染具有不可逆转性。重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程, 许多有机化学物质的污染也需要较长的时间才能降解。譬如: 被某些重金属污染的土壤可能要100一200年时间才能够恢复。 土壤污染很难治理。如果大气和水体受到污染, 切断污染源之后通过稀释作用和自净化作用也有可能使污染问题不断逆转, 但是积累在污染土壤中的难降解污染物则很难靠稀释作用和自净化作用来消除。土壤污染一旦发生, 仅仅依靠切断污染源的方法则往往很难恢复, 有时要靠换土、

10、淋洗土壤等方法才能解决问题, 其他治理技术可能见效较慢。因此, 治理污染土壤通常成本较高、治理周期较长。五、土壤污染的危害1.土壤污染导致严重的直接经济损失 对于各种土壤污染造成的经济损失, 目前尚缺乏系统的调查资料。仅以土壤重金属污染为例, 全国每年就因重金属污染而减产粮食1000多万t , 另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万t , 合计经济损失至少200亿元。2. 土壤污染导致食物品质不断下降 我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污染, 有许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中锡、铬、砷、铅等重金属含量超标和接近临界值。土壤污染除影响食物的卫生品质外, 也明显地影响到农作物的其他品质

11、。有些地区污灌已经使得蔬菜的味道变差、易烂, 甚至出现难闻的异味; 农产品的储藏品质和加工品质也不能满足深加工的要求。3.土壤污染对人体的危害 土壤污染会使污染物在植(作)物体中积累, 并通过食物链富集到人体和动物体中, 危害人畜健康, 引发癌症和其他疾病等。目前, 我国对这方面的情况仍缺乏全面的调查和研究, 对土壤污染导致污染疾病的总体情况并不清楚。但是, 从个别城市的重点调查结果来看, 情况并不乐观。我国的研究表明, 土壤和粮食污染与一些地区居民肝肿大之间有明显的关系。广西某矿区因污灌而使稻米的含锡浓度严重超标。当地居民长期食用这种“ 锡米” 后已经开始出现腰酸背疼和骨节痛等“痛痛病” 的

12、症状。经过骨骼透视后确定, 已经达到“ 痛痛病”的第三阶段。六、土壤污染治理方法 我国土壤重金属污染情况日益严重，而在受污染土壤上种植农作物，通过食物链作用进入人体也同样需要引起重视，日本的镉米事件就是一个鲜明的例子。因此，土壤系统中的金属（特别是有毒重金属）污染和防治一直是国际上的难点和热点研究课题。 目前，土壤重金属污染的修复技术主要有工程措施、物理化学方法、化学修复方法、植物修复方法。工程措施主要以挖掘填埋方式为主，即所谓的客土法，但这并不是一个永久措施，只是把环境问题从高危害区转移到低危害区，填埋法还存在占用土地、渗漏、污染周边环境等负面影响，因此在当今的土壤修复中使用较少。物化修复技

13、术主要包括化学固化、土壤淋洗、电动修复、化学修复技术主要包括化学改良、表面活性剂清洗和有机质改良等；植物修复技术主要包括植物稳定、挥发及提取。此外，植物修复技术也逐渐得到人们的重视，特别是深入研究了一些植物修复技术的新方法和方式，推动了重金属污染土壤修复的发展。6-1 物理化学技术（1）化学固化 重金属在土壤中的可移动性是决定其生物有效性的一个重要因素，而移动性取决于其在土壤中的存在形态，土壤的理化性质如有机质含量、矿物组成、pH 值和Eh 值均可影响重金属的形态及各种形态之间的转化，因此通过改变这些条件来调节重金属在土壤中的移动性, 进而达到降低重金属污染的目的。化学固化方法就是加入土壤添加

14、剂（固化剂）改变土壤的理化性质，通过重金属的吸附或共沉淀作用改变其在土壤中的存在形态，从而降低其生物有效性和迁移性，使土壤中的有毒重金属固定。 固化剂的种类很多，常用的主要有石灰、磷灰石、沸石、磷肥、海绿石、含铁氧化物材料、堆肥和钢渣等，不同固化剂固定重金属的机理不同。因此在实际操作中应选择合适的固化剂。化学固化方法能在原位固化重金属，可大大降低修复成本，但该法不是一个治本的措施，重金属仍滞留在土壤中，且对土壤破坏较重，如土壤中必需的营养元素也发生沉淀，导致微量元素缺乏，土壤破坏后一般不能恢复原始状态，不宜进一步利用，而且对其长期有效性和对生态系统的影响不甚了解，也缺乏这方面的研究 。（2）土

15、壤淋洗 土壤淋洗是用淋洗液（清水或含有能提高重金属可溶性的试剂溶液）来淋洗污染土壤，把土壤固定相的重金属转移到土壤液相。将挖掘出的地表土经过初期筛选去除表面残渣，分散大块土后，与某种提取剂充分混合，经过第二步筛选分离后，用水淋洗除去残留的提取剂，处理后“干净”的土壤可归还原位被再利用，富含重金属的废水进一步处理可回收重金属和提取剂2。用来提取土壤重金属的提取剂很多，包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂，其中主要有硝酸、盐酸、磷酸、硫酸、氢氧化钠、草酸、柠檬酸、EDTA 和DTPA 等。（3）电动修复技术 电动修复技术是由美国路易斯安那州立大学研究出的一种净化土壤污染的原位修复技术，主要是针对受污染

16、的低透水系数土壤及地下水的修复，其基本原理是将电极插入受污染土壤或地下水区域，通过施加微弱电流形成电场，孔隙中的地下水或额外补充的流体可作为传导的介质。污染物则在电场产生的各种电动力学效应下沿电场方向定向迁移，到达电极区的污染物则经过电沉降（电镀在电极棒上）、沉积或共沉积等方式在电极棒附近抽水，或者与离子交换树脂复合的方式将污染物集中处理或分离。pH 控制着土壤溶液中重金属离子的吸附与解吸、沉淀与溶解有关，而且酸度对电渗速度有明显影响，所以如何控制土壤pH 值是电动修复技术的关键。为了控制土壤体系pH 值的变化，提高修复效率，许多学者在这方面做了很多努力，并改进了实验装置，相信在不久的将来电动

17、修复将成为一个主要的土壤污染修复方法。 6-2 化学修复（1）化学改良剂修复 化学改良剂修复是通过向污染土壤添加不同的改良剂，通过增加土壤有机质、阳离子代换量和黏粒的含量以及改变土壤pH，Eh 和电导率等理化性质，而使土壤中的重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低土壤重金属的生物有效性。目前磷酸盐、石灰和硅酸盐被认为是处理重金属污染的常用改良剂。该技术关键在于选择经济有效的改良剂，不同改良剂对重金属的作用机理不同，因此在实际操作中必须明确改良剂的作用机理才能应用，避免形成二次污染。用改良剂措施来治理重金属污染土壤，其治理效果和费用较适中，对污染不太重的土壤特别适用。但是对于

18、不同污染程度、不同类型土壤的适宜施用量以及改良效果，尚待研究，而且，对改良后的土壤需要加强管理，以防重金属再度活化。（2）表面活性剂修复 表面活性剂修复即利用表面活性剂润湿、增溶、分散、洗涤等特性，改变土壤表面电荷和吸收位能，或从土壤表面把重金属置换出来，以络合、螯合物的形式存在于土壤溶液中，加快重金属在土壤溶液中的流动性。由于这种方法会增加土壤溶液中重金属的含量，同时会污染地下水源，因此，学者们一直认为表面活性剂是一种有害物质。但经进一步研究发现，表面活性剂有增溶性及络合、螯合和降低界面表面张力等作用，增加了土壤中污染物的流动性，为清除土壤中重金属污染提供了一条新的途径。表面活性剂有助于重金

19、属从土壤颗粒上解析出来，并进入土壤环境，增加污染物在土壤环境中的可动性，从而加速污染物的去除。因此在应用表面活性剂修复的同时可以考虑加入相应的提取剂，可以将土壤溶液中的重金属元素尽量多地处理掉，降低土壤溶液中重金属含量，降低二次污染的风险。这种方法的实际效果还有待进一步的探讨和验证。6-3 植物修复技术（1）植物稳定 植物稳定是通过耐重金属植物及其根际微生物的分泌作用螯合、沉淀土壤中的重金属，以降低其生物有效性和移动性，并防止其进入地下水和食物链，减少对环境和人类健康危害的风险。植物在植物稳定中主要有两种功能：（1）保护污染土壤不受侵蚀，减少土壤渗漏来防止金属污染物的淋移。重金属污染土壤由于污

20、染物的毒害作用常缺乏植被，荒芜的土壤更易遭受侵蚀和淋漓作用，使污染物向周围环境扩散，稳定污染物最简单的办法是种植耐金属胁迫植物复垦污染土壤。（2）通过在根部积累和沉淀或根表吸收来加强土壤中污染物的固定。（2）植物挥发 植物挥发是利用植物的吸收、积累和挥发而减少土壤中一些挥发性污染物，即植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气中，在这方面研究最多的是非金属元素硒和金属元素汞。植物提取修复 植物提取修复是利用重金属积累植物或超积累植物将土壤中的重金属提取出来，富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上的枝条部位。植物提取修复是目前研究最多且最有发展前途的一种植物修复技术。七、个人建议1.

21、 加强宣传、监督和管理工作 各级部门应加大对土壤污染的监督和管理力度, 并同时加强宣传工作, 提高公众的环保和健康意识, 以此来促进土壤环境保护工作的深入开展。建立和完善土壤污染防止、控制和治理的有关法规和政策措施。2. 加强土壤污染的调查和监测工作 在通过调查摸清我国土壤污染总体状况的基础上,研究和建立适合我国国情的土壤环境质量评价和监测标准, 制定我国土壤污染防止和治理的战略、对策。3. 重视实用技术的开发, 增加治理经费的投入 过去对土壤污染问题虽然进行了许多理论研究, 但由于经费投入和管理政策等多方面原因, 在土壤污染的控制和治理技术方面至今仍缺乏成本低廉、简单易行的实用技术。今后应该

22、增加有关的科研和治理投入, 重点开发治理土壤污染的实用技术。八、参考文献1何益波，李立清，曾清如.重金属污染土壤修复技术的进展J.广州环境科学，2006，21（4）：26- 312陈世宝，华珞，白玲玉，等. 有机质在土壤重金属污染治理中的应用J. 农业环境与发展，1997，14（3）：26- 293陈承利，廖敏. 重金属污染土壤修复技术研究进展J. 广东微量元素科学，2004，11（10）：1- 84刘道光. 浅谈当前土壤污染现状与净化. 安徽农学通报，2010，16（10）：63- 645毛绍春，李竹英. 土壤污染现状及防治对策初探.云南农业，2005，（5）：26- 276 周敏,王安群. 土壤的重金属污染危害及防治措施J. 科技信息(学术版). 2006(04)7纪玉琨，李广贺，万金颖.污灌区土壤重金属对土壤微生物影响的研究J. 农业环境科学学报，2006，25（增刊）：118- 120.word文档 可自由复制编辑