土壤汞污染的来源及修复方法

作者:未知

  [摘 要] 土壤中汞污染日趋严重,而汞具有很强的毒性、持久性、迁移性以及高度生物富集性。文章系统分析了土壤汞污染的来源和汞污染土壤的修复技术,指出了目前治理汞污染土壤存在的问题,并提出了相关建议,为后续修复与治理汞污染问题提供了借鉴。
  [关键词] 土壤;汞污染;来源;修复方法
  [中图分类号] X53 [文献标识码] A [文章编号] 1674-7909(2019)08-113-2
  随着现代技术的迅速发展,重金属污染问题越来越严重。2014年4月18日,环保部与国土部联合发布土壤污染状况调查公报。公报显示,全国土壤总的超标率是16.1%,以无机污染为主,其中重金属镉、汞、砷是污染前3的无机污染物。汞被EPA(美国环保署)列为优先控制污染物之一,具有持久性、迁移性和高度生物富集性,对人与生物均具有很强的毒性[1]。
  汞会通过食物链进入人体,对人体产生危害,对人体的危害具有典型的累积性质[2]。其中,对人体产生毒害作用的是无机汞和有机汞。汞对植物体也有一定影响,低浓度可以促进植物生长,但是当浓度过高时会对植物有毒害作用,影响植物的生长发育,严重会导致枯萎死亡。土壤是陆地上具有肥力并能生长植物的疏松表层,是污染物很好的蓄积场所。但是,当土壤污染过高时,超过其自净能力后会释放污染物,成为污染物潜在的污染源。因此,清楚汞污染的来源,有针对性地对土壤污染汞进行修复治理至关重要。
  1 土壤中重金属汞的来源
  土壤中汞的污染来源为自然来源和人为来源2种[1]。其中,自然来源指的是土壤母质本身含的汞;人为来源包括污水灌溉、大气汞的干湿沉降、农田耕作中不合理使用有机汞农药和含汞化肥以及含汞固体废弃物的堆积等。
  1.1 自然来源-土壤母质
  地表岩石经过风化作用形成土壤母质,岩石中的汞部分残留在土壤母质中,构成了土壤中汞最基本的来源[3]。研究表明,不同地区不同类型土壤中汞的背景含量不同,平均值约为1.1 mg/kg,且有机质土和新成土中汞含量偏高[4]。由于土壤母质汞的来源复杂多样、形成周期长且易受自然环境的影响,因此很难精准估算汞来源释放量。
  1.2 人为来源
  1.2.1 污水灌溉。污水灌溉是土壤中污染的一个重要因素。在天津、西安、淮阳以及贵州等地区,仍有因为污水灌溉引起的土壤汞污染。尤其林凯[1]在贵阳清镇地区某化工厂下游附近污灌农田土壤中的总汞含量高达24~347 mg/kg。可见,由污水灌溉引起的土壤汞污染问题不容忽视。
  1.2.2 大气中汞的干湿沉降。大气沉降是土壤汞含量增加的又一重要原因。全球每年向大气中释放的汞含量为6 000~7 500 t,其中50%~75%是人为造成的[5]。由于干湿沉降进入土壤中的汞约占93.7%,进入到土壤的汞迅速被土壤有机质与黏性物质吸附在土壤表层富集,从而使土壤汞浓度超标[6]。资料显示,每年由大气沉降进入农田的汞为3.54 g/hm2,约为灌溉污水输入汞的2倍[7]。
  1.2.3 农药与化肥污染。含汞农药可以防治植物病虫害,但同时使土壤中的汞浓度增加,其中汞杀菌剂由于含有各种不同的汞化合物,是汞污染土壤的主要來源。同时,农田施用的肥料也含有一定量的汞,因此施肥过程也会将肥料中的汞带入土壤[8]。
  2 土壤中汞的修复技术
  修复土壤汞的方法主要有物化法和生物法。
  2.1 物化法
  物化法是发展较早的修复方法之一,采用一定工程手段对污染汞土壤进行修复。
  2.1.1 客土法。客土法是将被污染的土壤翻新、深埋换上新鲜的土壤,优点是稳定彻底,缺点是工程量大、投资费用高,且在换土中存在漏渗、污染环境等问题,还会破坏土体结构,引起土壤肥力下降,故而不适宜进行大面积推广。
  2.1.2 热处理修复技术。热处理法是通过加热或向污染土壤中通入热蒸气,将土壤中污染物移出土壤并进行集中处理的技术。汞会在高温(600~800 ℃)时成为元素汞,从而使汞污染土壤得到修复[9]。热处理法对土壤汞污染的修复十分有效,向土壤中通入热蒸汽或用变频加热土壤即可使废物析出土壤[10]。热处理法可以快速去除土壤中汞,且可以在修复过程中进行汞的回收。但是,温度是热处理法最关键的因素,因此能耗高,可能对土壤造成较大影响。
  2.1.3 电动修复技术。电动修复技术是在土壤外加直流电场,使土壤中的重金属在电场的作用下向一极移动而对汞进行工程化收集的技术[10]。该方法适合于低渗透性勃土和淤泥土,优点是可回收多种重金属,费用低、经济合理,可以实现原位修复,且不影响土壤肥力,不会产生二次污染;缺点是对渗透性高、传导性差的砂质土壤清除重金属效果较差,处理时间长,受土壤的基本性质(有机质、碳酸盐、酸碱情况)影响较大[11]。
  2.1.4 淋滤法修复技术。淋滤法是通过淋滤液与土壤中的重金属离子发生化学反应,从而去除土壤中的重金属,并回收淋滤液的一种方法。该方法的关键在于找到既不破坏土壤理化性质又能够富集各形态重金属的淋滤液。对于重金属汞的修复研究表明,碘化物、硫代硫酸盐化合物、EDTA在对土壤理化性质影响小的情况下,对汞的去除达到30%;利用H2O2、Na2S2O3与Na2S联合修复时,可以使土壤中的汞降低80%多。该方法的优点为可以永久性治理土壤重金属污染,实现重金属的回收,较其他提取重金属的方法耗时少,治理后的土壤可以被重新利用[2]。同时,淋滤液可能会对土壤环境造成损坏,淋滤液也需要经过处理才能够排放。淋滤法对黏土和腐殖质含量高的土壤处理比较困难。
  2.1.5 固化技术。固化法分为物理固化和化学固化,是向土壤中加入固化剂,使固化剂与重金属发生反应形成渗透性较低的固体混合物。优点是可以迅速减少土壤中重金属毒性,而常用的固化剂水泥也较便宜。   2.2 生物修复法
  生物修复分为植物修复和微生物修复2种。
  2.2.1 植物修复法。植物修复法主要是通过植物的固定、吸收、蒸腾、转移、转化和降解污染物,从而使之转变为对周围环境无害的物质[12]。研究发现,苎麻、加拿大杨以及小叶黄杨等都可以降低土壤中的汞含量。目前,由于植物修复法运行成本低、回收与处理富集汞的植物比较容易,因此植物修复法修复汞污染土壤渐渐得到了研究者的青睐。
  2.2.2 微生物修复法。微生物修复法是利用微生物的新陈代谢作用降低汞在土壤的亲和吸附。科学家利用蒸发、活性炭吸附的方法去除土壤中汞。李梅等[13]研究施肥和栽种植物条件下土壤中微生物对汞污染情况,探讨了微生物对汞污染土壤的修复可行性。
  3 结语
  对于土壤汞的污染防治问题,我国目前掌握了一定处理技术,但也存在一部分问题。首先,汞污染来源复杂,源头判断不清;其次,我国还未建立统一正规的汞污染检测网,汞污染统计数据不完整;最后,修复技术较西方发达国家单一、修复设备落后以及工艺简单。这些原因使得我国修复汞污染土壤的成功案例不多,制约着我国汞污染土壤修复技术的发展。因此,针对土壤汞的污染需要弄清其污染来源,需研究一种修复周期短、稳定性好以及费用低廉的修复技术。
  参考文献
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  [12]李银.浅析铬污染土壤的修复技术[J].科技创新导报,2018(19):128.
  [13]李梅,侯彦林,皮广洁.施肥及种植作物对汞污染土壤中微生物生态的修复[J].生态环境,2004(40):560-564.
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