摘要:随着经济和社会快速发展,对自然资源的加速开发与利用,使工业、城市规模飞速扩大,也使废弃物数量、农用化学物质种类、数量逐年增加,其中的重金属会随着粉尘、淋溶水进入土壤,并被土壤过滤、吸附而累积,导致土壤重金属污染日益严重,直接或间接地影响食品和饮用水安全。由于土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性,因此土壤重金属污染治理也比较复杂,
关键词:重金属;污染积累;污染治理;修复技术;控制
1土壤重金属污染途径与危害
“重金属”原义是指比重>5的金属(一般来讲密度>4.5g/cm3的金属),包括金、银、铜、铁、铅等,重金属在人体中累积达到一定程度,会造成急、慢性中毒。重金属不能被生物降解,而具有生物累积性或改变细胞结构,可以直接威胁高等生物包括人类健康。另外,由于砷(As)的污染特性、治理方法等与重金属相似,人们通常称其为类金属,由其产生的污染也归为重金属污染。
1.1土壤重金属污染途径
土壤遭受重金属污染的途径有很多种,如含重金属污水灌溉、大气中重金属沉降、农药化肥的使用、含重金属废弃物的堆积等。因此,在工矿企业周边、公路附近的土壤,城市污水灌溉和施用有重金属的肥料、农药的农田容易产生重金属污染。有研究表明,工业化程度越高的地区,土壤污染就越严重,市区污染高于远郊和农村,地表污染高于地下,且污染随时间越长,重金属积累相对越多、越广。
1)含重金属污水灌溉。城市污水中的重金属离子含量趋高,而城市污水已成为近郊农业灌溉的重要组成部分,污水灌溉导致土壤中重金属Cd、Cu、Hg、As等含量不断累积。此外工业园区、金属矿山、有色金属冶炼、加工和再生工业发展较快,其废水排放口下游的底泥或灌溉土壤的重金属含量不断提高,污染范围明显增大。
2)大气中的重金属沉降。人类在生产、生活中所产生的废气、粉尘和烟尘中或多或少地含有重金属。这些重金属经过雨淋沉降和自然沉降进入土壤中,引发土壤重金属污染。国外也有相关监测数据表明,比利时每年从大气进入每公顷土壤的重金属量为Pb 250g、Cd 19g、As 15g、Zn 3750 g。
3)农业活动。农业生产中使用的化肥、有机肥、污泥或垃圾堆肥等都含有一定量的重金属元素,一些氮肥中Pb含量较高,磷肥含有微量的Cd、As等。
4)含重金属废弃物的堆积。含重金属的废弃物种类很多,经长期堆积和风吹雨淋之后,其内部的重金属变的极易移动,并以漏斗状、辐射状向周围水体、土壤扩散,其中以工业和矿业固体废弃物污染最为严重。
1.2土壤重金属污染的危害
铅、汞、镉、钴、砷等会随着工业排放粉尘、烟气、废水、废渣及农药、化肥的施用进入土壤,使其组成发生变化,积累到一定程度时会引起严重的环境污染。或者通过灌溉土壤,有害重金属被表土吸附后在农作物中吸收富集,再经过动物食物链浓缩,从而造成区域性公害。
2.1土壤重金属污染源头控制
对土壤重金属污染治理首先需要控制源头,其次是根据地域分布分别采用原位或者异位以不同技术进行修复。污染源头控制主要从以下几个方面进行:1)控制排入大气的重金属含量,包括调整废气处理工艺、设备,减少排放烟气和粉尘中重金属含量;2)通过对含重金属废水回用、零排放工程(包括厂区地面清洗水和初期雨水收集处理)和高效净化、水质稳定技术应用,减少排入水体中的重金属含量;3)减少使用含重金属的肥料、农药;4)固定堆放废渣中重金属的溶出。
2.2土壤重金属污染工程治理
由于重金属对土壤的污染具有不可逆转性,已受污染的土壤利用价值受限制,只能主要通过调整种植品种来加以回避,或者采用化学清洗、置换,以及植物富集后进行集中处理等方式综合治理,消除重金属污染。
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1)原位修复技术。原位修复适用于轻度污染的土壤治理工程:(1)生物修复。利用微生物、植物和动物将土壤、地下水中的危险污染物降解、吸收或者富集的生物工程技术系统,适用于单一或特殊的污染土壤的修复。(2)重金属稳定剂。适量投加重金属稳定剂减缓重金属释放和植物吸收,将污染物固定在一定区域的土壤中,适用于难以吸收和浸出的污染土壤的修复。(3)抽取修复。抽取受污染地下水脱出重金属后就地回灌,必要时用特定溶剂注入土壤中洗脱出重金属污染物,适用于容易浸出的污染土壤的修复。(4)电动修复。主要是通过在包含污染土壤的电解池两侧施加直流电压形成电流梯度,将土壤中的污染物质通过电荷转移、电渗流或电泳等途径带到位于电解池两级处理室中并通过进一步处理实现污染土壤的解毒。该方法适用于毒性大、导电性强的污染土壤的修复。
2)异位修复。(1)挖掘换土。通过机械、人工等手段,使污染土壤离开原位置(与其他低含量土拌合稀释)进行处理(化学法或电动法等去除重金属)、利用(浸出回收重金属或者按标准作为生产建筑材料的原料配料)、处置(稳定化后安全填埋),同时用合格的土壤(客土)回填至原污染土的取土区域,恢复原有功能或符合规划的土壤环境质量标准要求。该方法适用于面积大、浓度略有超标、深度浅的污染土壤的修复。(2)化学淋洗。先挖出受污染土壤,用特定溶剂注入土壤中洗脱出污染物,再将包含重金属的液体抽取出来进行分离和净化处理。该方法适用于水利传导系数
2.3调整土地使用规划和用途
在环境风险可控的条件下,因地制宜变更土地使用方式或用途,减少治理工程投资和人力、物力的浪费。该方法适用于符合某些用途不致产生健康风险的污染土壤的修复。
3土壤重金属污染治理的对策建议
1)由政府国土和环境保护部门联合组织开展土壤环境质量日常普查,建立固定监测点和档案登记,各级政府对本辖区内土壤重金属状况进行年度报告。
2)根据全国涉及重金属污染的区域开展调查、实测资料统计,可由环境保护部门组织制定污染土壤的分区(按重金属来源)、分类(按土壤类别)、分级(按污染程度)的标准,以及土壤重金属污染治理规划,明确技术路线、治理的范围和目标。
3)制订可操作标准、规范体系,包括根据场地用途制订污染土壤的修复标准,按照土地利用规划确定治理目标。
4)国家统一部署开展土壤环境监测和环境风险预测与治理效果检验、效益的后评估等工作,实行中介化服务,采取资格考核认证,按照类别和技术能力认定服务范围,具体项目实行以抽签方式确定承担单位。中介服务费用按照收费标准,由省级财政审核、支付,或由造成土壤污染的企业支付。
5)建立以工业园、涉重工厂、矿山等周边和处于城镇污水灌溉区域为主的土壤重金属污染治理示范区。通过示范区平台,研发土壤修复新技术、新产品和新装备,形成系列化的修复技术、药剂、材料和设备,在示范区内建立兼具典型、集成、低成本、高效的修复技术体系和操作模式。
4结语
对于土壤污染,必须贯彻“以防为主,防治结合、综合治理”的方针。土壤修复应该采取政府主导,首先要制订颁布实施土壤污染防治法规体系,根据《土壤污染防治行动计划》(“土十条”),控制与消除土壤重金属污染源头,建立动态监控体系,按照规划目标以市场驱动的模式推动修复治理的开展;并进一步完善和制订实施规则、调查摸底、防治规划,考核治理目标落实情况,组织监测、验收;治理工程的实施和资金投入、开发利用、安全评估宜采取资格考核许可、市场公开招标方式选择,保障土壤修复能够因地制宜、经济适用、安全可靠的持续推进。
参考文献:
[1]高翔云. 国内土壤环境污染现状与防治措施.江苏环境科技2(2006):50-53.
[2]肖锦华. 中国城市土壤重金属污染研究进展及治理对策[J]. 环境科学与管理, 2009(4):25-28
论文作者:刘兴隆1,厉梅2
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/7/18
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