当土壤同时受铬砷（Cd As）污染后,应采取什么措施?

当土壤同时受铬砷（Cd As）污染后,应采取什么措施?
当土壤同时受铬砷（Cd As）污染后,应采取什么措施?

当土壤同时受铬砷（Cd As）污染后,应采取什么措施?
2 土壤重金属污染修复技术
土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点.土壤中有害重金属积累到一定程度,不仅会导致土壤退化,农作物产量和品质下降,而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水,恶化水文环境,并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体健康.目前,世界各国对土壤重金属污染修复技术进行广泛的研究,取得了可喜的进展.具体有如下几种修复措施.
2.1 工程措施
主要包括客土、换土和深耕翻土等措施.通过客土、换土和深耕翻土与污土混合,可以降低土壤中重金属的含量,减少重金属对土壤-植物系统产生的毒害,从而使农产品达到食品卫生标准.深耕翻土用于轻度污染的土壤,而客土和换土则是用于重污染区的常见方法,在这方面日本取得了成功的经验.工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施,它具有彻底、稳定的优点,但实施工程量大、投资费用高,破坏土体结构,引起土壤肥力下降,并且还要对换出的污土进行堆放或处理.
2.2 物理化学修复
2.2.1 电动修复 是通过电流的作用,在电场的作用下,土壤中的重金属离子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输,然后进行集中收集处理.研究发现,土壤pH、缓冲性能、土壤组分及污染金属种类会影响修复的效果.
该方法特别适合于低渗透的粘土和淤泥土,可以控制污染物的流动方向.在沙土上的实验结果表明,土壤中Pb2+、Cr3+等重金属离子的除去率也可达90%以上.电动修复是一种原位修复技术,不搅动土层,并可以缩短修复时间,是一种经济可行的修复技术.
2.2.2 电热修复 是利用高频电压产生电磁波,产生热能,对土壤进行加热,使污染物从土壤颗粒内解吸出来,加快一些易挥发性重金属从土壤中分离,从而达到修复的目的.该技术可以修复被Hg和Se等重金属污染的土壤.另外可以把重金属污染区土壤置于高温高压下,形成玻璃态物质,从而达到从根本上消除土壤重金属污染的目的.
2.2.3 土壤淋洗 土壤固持金属的机制可分为两大类：一是以离子态吸附在土壤组分的表面；二是形成金属化合物的沉淀.土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去,再把富含重金属的废水进一步回收处理的土壤修复方法.该方法的技术关键是寻找一种既能提取各种形态的重金属,又不破坏土壤结构的淋洗液.目前,用于淋洗土壤的淋洗液较多,包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂.Blaylock等检验了柠檬酸、苹果酸、乙酸、EDTA、DTPA对印度芥菜吸收Cd和Pb 的效应.吴龙华研究发现EDTA可明显降低土壤对铜的吸收率,吸收率与解吸率与加入的EDTA量的对数呈显著负相关.土壤淋洗以柱淋洗或堆积淋洗更为实际和经济,这对该修复技术的商业化具有一定的促进作用.
2.3 化学修复
化学修复就是向土壤投入改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,以降低重金属的生物有效性.该技术关键在于选择经济有效的改良剂,常用的改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐和促进还原作用的有机物质,不同改良剂对重金属的作用机理不同.施用石灰或碳酸钙主要是提高土壤 pH值,促使土壤中Cd、Cu、Hg、Zn等元素形成氢氧化物或碳酸盐结合态盐类沉淀.如当土壤pH>6.5时,Hg就能形成氢氧化物或碳酸盐沉淀.廖敏等研究发现,在低石灰水平下,土壤有机质的羟基和羧基与 OH-反应,促使土壤可变电荷增加,有机结合态的重金属增多,并且Cd2+与CO2-3结合生成难溶于水的 CdCO3.在沈阳张士污灌区的试验表明,每公顷土壤施用1500～1875kg石灰,籽实含镉量下降50%.关于磷酸盐和硅酸盐固化土壤重金属的技术研究报道较多,一般认为该物质可使土壤中重金属形成难溶性的沉淀.如向土壤中投放硅酸盐钢渣,对 Cd、Ni、Zn离子具有吸附和共沉淀作用.水田土壤中的Cd以磷酸镉的形式沉淀,磷酸汞的溶解度也很小.沸石是碱金属或碱土金属的水化铝硅酸盐晶体,含有大量的三维晶体结构和很强的离子交换能力,从而能通过离子交换吸附和专性吸附降低土壤中重金属的有效性.有机物可促使重金属以硫化物的形式沉淀,同时有机物中的腐殖酸能与重金属离子形成络合或螯合物以降低其活性.有人研究指出,利用一些对人体无害或有益的金属元素的拮抗作用,也可以减少土壤中重金属元素的有效性.
化学修复是在土壤原位上进行的,简单易行.但并不是一种永久的修复措施,因为它只改变了重金属在土壤中存在的形态,金属元素仍保留在土壤中,容易再度活化危害植物.
2.4 生物修复
生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新方法.利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性.由于该方法效果好,易于操作,日益受到人们的重视,成为污染土壤修复研究的热点.
2.4.1 植物修复技术 是一种利用自然生长或遗传培育植物修复重金属污染土壤的技术.根据其作用过程和机理,重金属污染土壤的植物修复技术可分为植物提取、植物挥发和植物稳定三种类型.
(1)植物提取即利用重金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物,随后收割地上部并进行集中处理,连续种植该植物,达到降低或去除土壤重金属污染的目的.目前已发现有 700多种超积累重金属植物,积累Cr、Co、Ni、Cu、Pb的量一般在0.1%以上,Mn、Zn可达到1%以上.遏蓝菜属是一种已被鉴定的Zn和Cd 超积累植物,Baker和NcGrath研究发现,土壤含Zn 444mg/kg时,遏蓝菜地上部Zn的含量可达到土壤的16倍.柳属的某些物种能大量富集Cd；印度芥菜对Cd、Ni、Zn、Cu富集可分别达到58、 52、31、17和7倍；芥子草等对Se、Pb、Cr、Cd、Ni、Zn、Cu具有较强的累积能力；Robinson报告了高生物量Ni超累积植物,每公顷吸收提取Ni量可达168kg；高山萤属类可吸收高浓度的Cu、Co、Mn、Pb、Se、Cd和Zn.我国学者对植物提取也进行了一些研究,如在我国南方发现一批As超累积植物；刘云国等利用10种超积累植物对Cd污染土壤进行修复研究；蒋先军等发现,印度芥菜对Cu、Zn、Pb污染的土壤有良好修复效果. ’
(2)植物挥发其机理是利用植物根系吸收金属,将其转化为气态物质挥发到大气中,以降低土壤污染.目前研究较多的是Hg和Se.湿地上的某些植物可清除土壤中的Se,其中单质占75%,挥发态占20～25%.挥发态的Se主要是通过植物体内的ATP硫化酶的作用,还原为可挥发的CH3SeCH3和 CH3SeSeCH3；Meagher等把细菌体中的Hg还原酶基因导入芥子科植物,获得耐Hg转基因植物,该植物能从土壤中吸收Hg并将其还原为挥发性单质Hg.
(3)植物稳定利用耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活性,从而减少重金属被淋洗到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性.其机理主要是通过金属在根部的积累、沉淀或根表吸收来加强土壤中重金属的固化.如,植物根系分泌物能改变土壤根际环境,可使多价态的Cr、Hg、As的价态和形态发生改变,影响其毒性效应.植物的根毛可直接从土壤交换吸附重金属增加根表固定.
2.4.2 微生物修复技术 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；Macaskie等分离的柠檬酸菌,分解有机质产生的HPO2-4与Cd形成 CdHPO4沉淀；李志超发现有些微生物能把剧毒的甲基汞降解为毒性小、可挥发的单质Hg；Frankenber等以Se的微生物甲基化作为基础进行原位生物修复.耿春女等利用菌根吸收和固定重金属Fe、Mn、 Zn、Cu取得了良好的效果.
2.5 农业生态修复
农业生态修复主要包括两个方面：一是农艺修复措施.包括改变耕作制度,调整作物品种,种植不进入食物链的植物,选择能降低土壤重金属污染的化肥,或增施能够固定重金属的有机肥等措施,来降低土壤重金属污染.二是生态修复.通过调节诸如土壤水分、土壤养分、土壤pH值和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因子,实现对污染物所处环境介质的调控.我国在这一方面研究较多,并取得了一定的成效.但利用该技术修复污染土壤周期长,效果不显著.