土壤重金屬污染與生物修復(fù)

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1、土壤重金屬的污染與生物修復(fù)摘要：土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一，也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。隨著工業(yè)、城市污染的加劇和農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)種類、數(shù)量的增加，土壤重金屬污染日益嚴(yán)重。本文通過微生物修復(fù)技術(shù)與植物來修復(fù)土壤中的重金屬污染。由近年的實(shí)驗(yàn)情況看來用生物修復(fù)土壤重金屬污染已成為一種十分有效的方法，具有良好的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：土壤重金屬；微生物修復(fù)；植物修復(fù)引言：土壤重金屬污染是由于廢棄物中重金屬在土壤中過量沉積而引起的土壤污染。污染土壤的重金屬主要包括汞、鎘、鉛、鉻和類金屬砷等生物毒性顯著的元素，以及有一定毒性的鋅、銅、鎳等元素[1]。主要來

2、自農(nóng)藥、廢水、污泥和大氣沉降等，如汞主要來自含汞廢水，鎘、鉛污染主要來自冶煉排放和汽車廢氣沉降，砷則被大量用作殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑和除草劑。過量重金屬可引起植物生理功能紊亂、營(yíng)養(yǎng)失調(diào)，鎘、汞等元素在作物籽實(shí)中富集系數(shù)較高，即使超過食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，也不影響作物生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量，此外汞、砷能減弱和抑制土壤中硝化、氨化細(xì)菌活動(dòng)，影響氮素供應(yīng)。重金屬污染物在土壤中移動(dòng)性很小，不易隨水淋濾，不為微生物降解，通過食物鏈進(jìn)入人體后，潛在危害極大，應(yīng)特別注意防止重金屬對(duì)土壤污染。1土壤重金屬來源1.1隨著大氣沉降進(jìn)入土壤的重金屬大氣中的重金屬主要來源于能源、運(yùn)輸、冶

3、金和建筑材料生產(chǎn)產(chǎn)生的氣體和粉塵。除汞以外，重金屬基本上是以氣溶膠的形態(tài)進(jìn)入大氣，經(jīng)過自然沉降和降水進(jìn)人土壤。煤含Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金屬，這類燃料在燃燒時(shí)，部分懸浮顆粒和揮發(fā)金屬隨煙塵進(jìn)入大氣，其中1O%～30%沉降在距排放源十幾公里的范圍內(nèi)，據(jù)估計(jì)全世界每年約有1600噸的汞是通過煤和其它石化燃料燃燒而排放到大氣中去的[2]。例如比利時(shí)每年從大氣進(jìn)入每公頃土壤的重金屬量就有Pb：250g、Cd：19g、As：15g、Zn：3750g。其中運(yùn)輸，特別是汽車運(yùn)輸對(duì)大氣和土壤造成嚴(yán)重污染。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)汽車排放的尾氣中含Pb量多達(dá)20～50μg

4、/L，它們成條帶狀分布，沿公路延長(zhǎng)方向分布，自公路兩側(cè)污染強(qiáng)度減弱[3]。故土壤重金屬污染與重工業(yè)發(fā)達(dá)程度、城市的人口密度、土地利用率、交通發(fā)達(dá)程度有直接關(guān)系，距城市越近污染的程度就越重，而污染強(qiáng)弱順序?yàn)椋撼鞘?郊區(qū)-農(nóng)村。1.2隨污水進(jìn)入土壤的重金屬利用污水灌溉是灌區(qū)農(nóng)業(yè)的一項(xiàng)古老的技術(shù)，主要是把污水作為灌溉水源來利用。污水按來源和數(shù)量可分為城市生活污水、石油化工污水、工業(yè)礦山污水和城市混合污水等。生活污水中重金屬含量很少，但是，由于我國(guó)工業(yè)迅速發(fā)展，工礦企業(yè)污水未經(jīng)分流處理而排人下水道與生活污水混合排放，從而造成污灌區(qū)土壤重金屬Hg、Cd、Cr、

5、Pb、Cd等含量逐年增加。隨著污水灌溉而進(jìn)入土壤的重金屬，以不同的方式被土壤截留固定。95%的Hg被土壤礦質(zhì)膠體和有機(jī)質(zhì)迅速吸附，一般累積在土壤表層，自上而下遞減。1.3隨固體廢棄物進(jìn)入土壤的重金屬固體廢棄物種類繁多，成分復(fù)雜，不同種類其危害方式和污染程度不同。其中礦業(yè)和工業(yè)固體廢棄物污染最為嚴(yán)重。這類廢棄物在堆放或處理過程中，由于日曬、雨淋、水洗重金屬極易移動(dòng)，以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤、水體擴(kuò)散。生活中固體廢物以各種渠道排放到土壤中，有一些固體廢棄物被直接或通過加工作為肥料施入土壤，有些則作為污水處理產(chǎn)生的污泥排放點(diǎn)存在，一般來說，污泥中Cr、P

6、b、Cu、Zn、As極易超過控制標(biāo)準(zhǔn)[4]。2土壤重金屬污染的微生物修復(fù)技術(shù)2.1微生物修復(fù)技術(shù)2.1.1原位修復(fù)技術(shù)：　　原位修復(fù)技術(shù)是在不破壞土壤基本結(jié)構(gòu)的情況下的微生物修復(fù)技術(shù)。有投菌法、生物培養(yǎng)法和生物通氣法等,主要用于被有機(jī)污染物污染的土壤修復(fù)。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同時(shí)投加微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),通過微生物對(duì)污染物的降解和代謝達(dá)到去除污染物的目的。生物培養(yǎng)法是定期向土壤中投加過氧化氫和營(yíng)養(yǎng)物,過氧化氫則在代謝過程中作為電子受體,以滿足土壤微生物代謝,將污染物徹底分解為CO2和H2O[5]。生物通氣法是一種加

7、壓氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上幾眼深井,安裝鼓風(fēng)機(jī)和抽真空機(jī),將空氣強(qiáng)行排入土壤中,然后抽出,土壤中的揮發(fā)性有機(jī)物也隨之去除。在通入空氣時(shí),加入一定量的氨氣,可為土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率[6]。2.1.2異位修復(fù)技術(shù)：　　異位修復(fù)處理污染土壤時(shí),需要對(duì)污染的土壤進(jìn)行大范圍的擾動(dòng),主要技術(shù)包括預(yù)制床技術(shù)、生物反應(yīng)器技術(shù)、厭氧處理和常規(guī)的堆肥法。預(yù)制床技術(shù)是在平臺(tái)上鋪上砂子和石子,再鋪上15-30cm厚的污染土壤[7],加入營(yíng)養(yǎng)液和水,必要時(shí)加入表面活性劑,定期翻動(dòng)充氧,以滿足土壤微生物對(duì)氧的需要,處理

8、過程中流出的滲濾液,即時(shí)回灌于土層,以徹底清除污染物。生物反應(yīng)器技術(shù)是把污染的土壤移到生物反應(yīng)器,加水混合成