第一篇：2011年數(shù)模A題城市表層土壤重金屬污染分析

A題城市表層土壤重金屬污染分析

隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市人口的不斷增加，人類活動(dòng)對(duì)城市環(huán)境質(zhì)量的影響日顯突出。對(duì)城市土壤地質(zhì)環(huán)境異常的查證，以及如何應(yīng)用查證獲得的海量數(shù)據(jù)資料開(kāi)展城市環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，研究人類活動(dòng)影響下城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式，日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

按照功能劃分，城區(qū)一般可分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道路區(qū)及公園綠地區(qū)等，分別記為1類區(qū)、2類區(qū)、……、5類區(qū)，不同的區(qū)域環(huán)境受人類活動(dòng)影響的程度不同。

現(xiàn)對(duì)某城市城區(qū)土壤地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行調(diào)查。為此，將所考察的城區(qū)劃分為間距1公里左右的網(wǎng)格子區(qū)域，按照每平方公里1個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)表層土（0~10 厘米深度）進(jìn)行取樣、編號(hào)，并用GPS記錄采樣點(diǎn)的位置。應(yīng)用專門儀器測(cè)試分析，獲得了每個(gè)樣本所含的多種化學(xué)元素的濃度數(shù)據(jù)。另一方面，按照2公里的間距在那些遠(yuǎn)離人群及工業(yè)活動(dòng)的自然區(qū)取樣，將其作為該城區(qū)表層土壤中元素的背景值。

附件1列出了采樣點(diǎn)的位置、海拔高度及其所屬功能區(qū)等信息，附件2列出了8種主要重金屬元素在采樣點(diǎn)處的濃度，附件3列出了8種主要重金屬元素的背景值。

現(xiàn)要求你們通過(guò)數(shù)學(xué)建模來(lái)完成以下任務(wù)：

(1)給出8種主要重金屬元素在該城區(qū)的空間分布，并分析該城區(qū)內(nèi)不同區(qū)域重金屬的污染程度。

(2)通過(guò)數(shù)據(jù)分析，說(shuō)明重金屬污染的主要原因。

(3)分析重金屬污染物的傳播特征，由此建立模型，確定污染源的位置。

(4)分析你所建立模型的優(yōu)缺點(diǎn)，為更好地研究城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式，還應(yīng)收集什么信息？有了這些信息，如何建立模型解決問(wèn)題？

第二篇：土壤重金屬污染危害及防治措施

土壤的重金屬污染危害及防治措施

長(zhǎng)沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 周 敏 王安群

1.前言

地球巖石圈經(jīng)歷了千百萬(wàn)年的漫長(zhǎng)的地質(zhì)變化后才形成了土壤。土壤和人類之間保持著一種自然平衡關(guān)系，土壤和其他環(huán)境因素一樣對(duì)人類起作用，人類活動(dòng)也可以影響土壤環(huán)境，他們之間互相依賴、互相制約、緊密地聯(lián)系在一起，人通過(guò)生產(chǎn)活動(dòng)從自然界取得資源和能量，再以“三廢”形式向土壤系統(tǒng)排放，造成土壤污染，然后被植物吸收并在體內(nèi)積累，人吃了污染的糧食、蔬菜等食物后，重金屬元素就在人體蓄積，產(chǎn)生各種危害，所以充分認(rèn)識(shí)土壤污染及危害，保護(hù)土壤，防治污染是十分重要的任務(wù)。

2.土壤重金屬污染 2.1.概論

在土壤的無(wú)機(jī)污染物中，突出表現(xiàn)為重金屬的污染。重金屬不能為土壤微生物所分解，而易于積累，轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物，甚至有的通過(guò)食物鏈以有害濃度在人體內(nèi)蓄積，嚴(yán)重危害人體健康。土壤重金屬污染物主要有鉛、鎘、汞、砷、鉻、銅、鐵、鋅等，砷雖不屬于重金屬，但因其行為與來(lái)源及危害都與重金屬相似，故通常列入重金屬類進(jìn)行討論。就對(duì)植物需要而言，可分為兩類：一類是植物生長(zhǎng)發(fā)育不需要的元素，而對(duì)人體健康危害比較明顯，如鎘、汞、鉛等，另一類是植物正常發(fā)育所需元素，且對(duì)人體又有一定生理功能，如銅、鋅等，但過(guò)多會(huì)發(fā)生污染，妨礙植物生長(zhǎng)發(fā)育。同種金屬，由于它們?cè)谕寥乐写嬖诘男螒B(tài)不同，其遷移轉(zhuǎn)化特點(diǎn)和污染性質(zhì)也不同，因此在研究土壤中重金屬的危害時(shí)，不僅要注意它們的總含量，還必須重視各種形態(tài)的含量。

2.2.汞

土壤的汞污染主要來(lái)自于污染灌溉、燃煤、汞冶煉廠和汞制劑廠(儀表、電氣、氯堿工業(yè))的排放。如一個(gè)700兆瓦的熱電站，每天可排放汞215公斤，估計(jì)全世界僅由燃煤而排放到大氣中的汞，一年就有3000噸左右。含汞顏料的應(yīng)用、用汞做原料的工廠、含汞農(nóng)藥的施用等也是重要的汞污染源。汞進(jìn)入土壤后95%以上能迅速被土壤吸持或固定，這主要是土壤的粘土礦物和有機(jī)質(zhì)有強(qiáng)烈的吸附作用，因此汞容易在表層積累，并沿土壤的縱深垂直分布遞減。土壤中汞的存在形態(tài)有金屬汞、無(wú)機(jī)態(tài)與有機(jī)態(tài)，并在一定條件下相互轉(zhuǎn)化。在正常EH和pH范圍內(nèi)，汞能以零價(jià)狀態(tài)存在是土壤中汞的重要特點(diǎn)。植物能直接通過(guò)根系吸收汞，在很多情況下，汞化合物可能是在土壤中先轉(zhuǎn)化為金屬汞或甲基汞后才能被植物吸收。無(wú)機(jī)汞有HgSO4、Hg OH

2、HgCl2、HgO，它們因溶解度低，在土壤中遷移轉(zhuǎn)化能力很弱，但在土壤微生物作用下，轉(zhuǎn)化為具有劇烈毒性的甲基汞，也稱汞的甲基化。微生物合成甲基汞在好氧或厭氧條件下都可以進(jìn)行。在好氧條件下主要形成脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收、積累而轉(zhuǎn)入食物鏈，造成對(duì)人體的危害；在厭氧有酶催化下，主要形成二甲基汞，它不溶于水，在微酸性環(huán)境中，二甲基汞也可轉(zhuǎn)化為甲基汞。汞對(duì)植物的危害因作物的種類不同而異，汞在一定濃度下使作物減產(chǎn)，較高濃度下甚至可使作物死亡。植物吸收和累積與汞的形態(tài)有關(guān)，其順序是：氯化甲基汞>氯化乙基汞>醋酸苯汞>氯化汞>氧化汞>硫化汞。不同植物對(duì)汞吸收能力是：針葉植物>落葉植物；水稻>玉米>高果>小麥；葉菜類>根菜類>果菜類。土壤中汞含量過(guò)高，汞不但能在植物體內(nèi)累積，還會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害，引起植物汞中毒，嚴(yán)重情況下引起葉子和幼蕾掉落。汞化合物侵入人體，被血液吸收后可迅速?gòu)浬⒌饺砀髌鞴?，?dāng)重復(fù)接觸汞后，就會(huì)引起腎臟損害。

2.3.鎘

鎘主要來(lái)源于鎘礦、冶煉廠。因鎘與鋅同族，常與鋅共生，所以冶煉鋅的排放物中必有ZnO、CdO，它們揮發(fā)性強(qiáng)，以污染源為中心可波及數(shù)千米遠(yuǎn)。鎘工業(yè)廢水灌溉農(nóng)田也是鎘污染的重要來(lái)源。鎘被土壤吸附，一般在0-15cm的土壤層累積，15cm以下含量顯著減少。土壤中的鎘以CdCO3、Cd PO4

2、及Cd OH 2的形態(tài)存在，其中以CdCO3為主，尤其是在pH>7的石灰性土壤中，土壤中的鎘的形態(tài)可劃分為可給態(tài)和代換態(tài)，它們易于遷移轉(zhuǎn)化，而且能被植物吸收，不溶態(tài)鎘在土壤中累積，不易被植物吸收，但隨環(huán)境條件的改變二者可互相轉(zhuǎn)化。如土壤偏酸時(shí)，鎘的溶解度增高，而且在土壤中易于遷移；土壤處于氧化條件下(稻田排水期及旱田)鎘也易變成可溶性，被植物吸收也多。土壤對(duì)鎘有很強(qiáng)的吸著力，因而鎘易在土壤中造成蓄積。鎘在土壤中吸附遷移還受伴隨離子如Zn2+、Pb2+、Cu2+、Fe2+、Ca2+等的影響，如鋅的存在就可抑制植物對(duì)鎘的吸收。

鎘是植物體不需要的元素，但許多植物均能從水中和土壤中攝取鎘，并在體內(nèi)累積。累積量取決于環(huán)境中的鎘的含量和形態(tài)。鎘在植物各部分分布基本上是：根>葉>枝的干皮>花、果、籽粒。水稻研究表明同樣規(guī)律，即主要在根部累積，為總量的82.5%，地上部分僅占17.5%，其順序：為根>莖葉>稻米>糙米。

土壤中過(guò)量的鎘，不僅能在植物體內(nèi)殘留，而且也會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生明顯的危害。鎘能使植物葉片受到嚴(yán)重傷害，致使生長(zhǎng)緩慢，植株矮小，根系受到抑制，造成生物障礙，降低產(chǎn)量，在高濃度鎘的毒害下發(fā)生死亡。

鎘對(duì)農(nóng)業(yè)最大的威脅是產(chǎn)生“鎘米”、“鎘菜”，人食用這種被鎘污染的農(nóng)作物，則會(huì)得骨痛病。另外，鎘會(huì)損傷腎小管，出現(xiàn)糖尿病，鎘還會(huì)造成肺部損害，心血管損害，甚至還有致癌、致畸、致突變[2]的報(bào)道。

2.4.鉛

鉛是土壤污染較普遍的元素。污染源主要來(lái)自汽油里添加抗爆劑烷基鉛，汽油燃燒后的尾氣中含大量鉛，飄落在公路兩側(cè)數(shù)百米范圍內(nèi)的土壤中。另外礦山開(kāi)采、金屬冶煉、煤的燃燒等也是重要的污染源。在礦山、冶煉廠附近土壤含鉛量高達(dá)1500mg/kg以上[3]。隨著我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的快速發(fā)展，“三廢”中的鉛也大量進(jìn)入農(nóng)田，一般進(jìn)入土壤中的鉛在土壤中易與有機(jī)物結(jié)合，不易溶解，土壤鉛大多發(fā)現(xiàn)在表土層，表土鉛在土壤中幾乎不向下移動(dòng)。

植物對(duì)鉛的吸收與積累，決定于環(huán)境中鉛的濃度、土壤條件、植物的葉片大小和形狀等。植物吸收的鉛主要累積在根部，只有少數(shù)才轉(zhuǎn)移到地上部分。積累在根、莖和葉內(nèi)的鉛，可影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，使植物受害。鉛對(duì)植物的危害表現(xiàn)為葉綠素下降。阻礙植物的呼吸及光合作用。谷類作物吸鉛量較大，但多數(shù)集中在根部，莖稈次之，籽實(shí)較少。因此，鉛污染的土壤所生產(chǎn)的禾谷類莖稈不易作飼料。

鉛對(duì)動(dòng)物的危害則是積累中毒。鉛是作用于人體各個(gè)系統(tǒng)和器官的毒物，能與體內(nèi)的一系列蛋白質(zhì)、酶和氨基酸內(nèi)的官能團(tuán)絡(luò)合，干擾機(jī)體多方面的生化和生理活動(dòng)，導(dǎo)致對(duì)全身器官產(chǎn)生危害。

2.5.鉻

鉻的污染源主要是鉻電鍍、制革廢水、鉻渣等。鉻在土壤中主要有兩種價(jià)態(tài)：Cr+6和Cr3+。土壤中主要以三價(jià)鉻化合物存在，當(dāng)它們進(jìn)入土壤后，90%以上迅速被土壤吸附固定，在土壤中難以再遷移。Cr+6毒性大，其毒害程度比Cr3+大100倍。而Cr3+則恰恰相反，Cr3+主要存在于土壤與沉積物中。土壤膠體對(duì)三價(jià)鉻具有強(qiáng)烈的吸附作用，并隨pH的升高而增強(qiáng)。土壤對(duì)六價(jià)鉻的吸附固定能力較低，僅有8.5%~36.2%。不過(guò)普通土壤中可溶性六價(jià)鉻的含量很小，這是因?yàn)檫M(jìn)入土壤中的六價(jià)鉻很容易還原成三價(jià)鉻，這其中，有機(jī)質(zhì)起著重要作用，并且這種還原作用隨著pH的升高而降低。值得注意的是，實(shí)驗(yàn)已證明，在pH6.5—8.5的條件下，土壤的三價(jià)鉻能被氧化為六價(jià)鉻，同時(shí)，土壤中存在氧化錳也能使三價(jià)鉻氧化成六價(jià)鉻，因此，三價(jià)鉻轉(zhuǎn)化成六價(jià)鉻的潛在危害不容忽視。

植物對(duì)鉻的吸收，95%蓄積于根部。據(jù)研究，低濃度Cr+6能提高植物體內(nèi)酶活性與葡萄糖含量，高濃度時(shí)，則阻礙水分和營(yíng)養(yǎng)向上部輸送，并破壞代謝作用。

鉻對(duì)人體與動(dòng)物也是有利有弊。人體含鉻過(guò)低會(huì)產(chǎn)生食欲減退等癥狀。而Cr+6具有強(qiáng)氧化作用，對(duì)人體主要是慢性危害，長(zhǎng)期作用可引起肺硬化、肺氣腫、支氣管擴(kuò)張，甚至引發(fā)癌癥[5]。

2.6.砷

土壤砷污染主要來(lái)自大氣降塵、尾礦與含砷農(nóng)藥，燃煤是大氣中砷的主要來(lái)源。通常砷集中在表土層10cm左右，只有在某些情況下可淋洗至較深土層，如施磷肥可稍增加砷的移動(dòng)性。土壤中砷的形態(tài)按植物吸收的難易劃分，一般可分為水溶性砷、吸附性砷和難溶性砷，通常把水溶性砷、吸附性砷總稱為可給性砷，是可被植物吸收利用的部分。土壤中砷大部分為膠體吸收或和有機(jī)物絡(luò)合——螯合或和磷一樣與土壤中鐵、鋁、鈣離子相結(jié)合，形成難溶化合物，或與鐵、鋁等氫氧化物發(fā)生共沉。pH和EH值影響土壤對(duì)砷的吸附，pH值高，土壤砷吸附量減少而水溶性砷增加；土壤在氧化條件下，大部分是砷酸，砷酸易被膠體吸附，而增加土壤固砷量。隨EH降低，砷酸轉(zhuǎn)化為亞砷酸，可促進(jìn)砷的可溶性，增加砷害。植物在生長(zhǎng)過(guò)程中，吸收有機(jī)態(tài)砷后可在體內(nèi)逐漸降解為無(wú)機(jī)態(tài)砷。砷可通過(guò)植物根系及葉片的吸收并轉(zhuǎn)移至體內(nèi)各部分，砷主要集中在生長(zhǎng)旺盛器官。作物根莖葉、籽粒含砷量差異很大，如水稻含砷量分布順序是稻根>莖葉>谷殼>糙米，呈自下而上遞降變化規(guī)律。

砷中毒可影響作物生長(zhǎng)發(fā)育，砷對(duì)植物危害的最初癥狀是葉片卷曲枯萎，進(jìn)一步是根系發(fā)育受阻，最后是植物根、莖、葉全部枯死。砷對(duì)人體危害很大，在體內(nèi)有明顯的蓄積性，它能使紅血球溶解，破壞正常的生理功能，并具有遺傳性、致癌性和致畸性等[5]。

3.治理措施

土壤受污染后，蓄積在土壤中的有害物質(zhì)能遷移到水、空氣和植物中，最終進(jìn)入人體。土壤污染一旦形成，就會(huì)造成長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響，而且難以消除。因此，我們應(yīng)以“預(yù)防為主”，積極做好土壤的保護(hù)工作。

土壤污染的防護(hù)要采取綜合措施，首先要控制和消除土壤的污染源，同時(shí)對(duì)已經(jīng)污染的土壤采取措施，消除土壤中的污染物或控制污染物遷移轉(zhuǎn)化，使其不能進(jìn)入食物鏈。

生物防治土壤污染物質(zhì)可通過(guò)生物降解或植物吸收而凈化土壤。如羊齒鐵角蕨屬的一種植物，有較強(qiáng)的吸收土壤重金屬能力，對(duì)土壤中鎘的吸收率可達(dá)到10%，連種多年可使土壤鎘含量降低50%。

施加抑制劑輕度污染的土壤，施加某種抑制劑，可改變污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化，減少作物吸收，如使用石灰可增加土壤pH，使銅、鋅、汞、鎘等金屬或氫氧化物沉淀。據(jù)實(shí)驗(yàn)，施用石灰后稻米含鎘量可降低30%。堿性磷酸鹽可與土壤中的鎘形成磷酸鎘沉淀，對(duì)消除鎘污染具有重要意義。

增施有機(jī)肥有機(jī)膠體和粘土礦物膠體，對(duì)土壤中重金屬和農(nóng)藥有一定吸附力。因此增加土壤有機(jī)質(zhì)，改良砂性土壤，能促進(jìn)土壤對(duì)土壤有毒物的吸附作用，增加土壤容量，提高土壤的自凈能力。

加強(qiáng)水漿管理水稻土壤的氧化還原狀態(tài)可影響水稻土中重金屬的遷移轉(zhuǎn)化。淹水可明顯抑制水稻對(duì)鎘、銅、鉛、鋅的吸收，落干將促進(jìn)水稻的吸收。

客土、深翻被重金屬嚴(yán)重污染的土壤，若面積不大，可用客土換土法，對(duì)換出土壤要妥善處理，防止次生污染。亦可將污染土壤翻到下層，深埋程度以不污染作物而定。

參考文獻(xiàn)

[1]吳沈春等環(huán)境與健康北京人民衛(wèi)生出版社1982.9 [2]陳炳卿等食品污染與健康北京化學(xué)工業(yè)出版社.環(huán)境科學(xué)與工程出版中心2002.7 [3]劉靜玲等環(huán)境污染與控制北京化學(xué)工業(yè)出版社.環(huán)境科學(xué)與工程出版中心2001.2 [4]胡望鈞等常見(jiàn)有毒化學(xué)品環(huán)境事故應(yīng)急處置技術(shù)與監(jiān)測(cè)方法北京中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社1993.3 [5]徐厚恩等中國(guó)污染物有毒危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)北京北京醫(yī)科大學(xué).中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合出版社1997.5

第三篇：土壤重金屬污染危害及防治措施

土壤的重金屬污染危害及防治措施

長(zhǎng)沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 周 敏 王安群

地球巖石圈經(jīng)歷了千百萬(wàn)年的漫長(zhǎng)的地質(zhì)變化后才形成 了土壤。土壤和人類之間保持著一種自然平衡關(guān)系, 土壤和其他 環(huán)境因素一樣對(duì)人類起作用, 人類活動(dòng)也可以影響土壤環(huán)境, 他 們之間互相依賴、互相制約、緊密地聯(lián)系在一起, 人通過(guò)生產(chǎn)活 動(dòng)從自然界取得資源和能量, 再以 “三廢” 形式向土壤系統(tǒng)排放, 造成土壤污染, 然后被植物吸收并在體內(nèi)積累, 人吃了污染的糧 食、蔬菜等食物后, 重金屬元素就在人體蓄積, 產(chǎn)生各種危害, 所 以充分認(rèn)識(shí)土壤污染及危害, 保護(hù)土壤, 防治污染是十分重要的 任務(wù)。土壤重金屬污染

在土壤的無(wú)機(jī)污染物中, 突出表現(xiàn)為重金屬的污染。重金屬不能為土壤微生物所分解, 而易于積累, 轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物, 甚至有的通過(guò)食物鏈以有害濃度在人體內(nèi)蓄積, 嚴(yán)重危害人體健康。土壤重金屬污染物主要有鉛、鎘、汞、砷、鉻、銅、鐵、鋅等, 砷雖不屬于重金屬, 但因其行為與來(lái)源及危害都與重金屬相似, 故通常列入重金屬類進(jìn)行討論。就對(duì)植物需要而言, 可分為兩類:一類是植物生長(zhǎng)發(fā)育不需要的元素, 而對(duì)人體健康危害比較明顯, 如鎘、汞、鉛等, 另一類是植物正常發(fā)育所需元素, 且對(duì)人體又有一定生理功能, 如銅、鋅等, 但過(guò)多會(huì)發(fā)生污染, 妨礙植物生長(zhǎng)發(fā)育。同種金屬, 由于它們?cè)谕寥乐写嬖诘男螒B(tài)不同, 其遷移轉(zhuǎn)化特點(diǎn)和污染性質(zhì)也不同, 因此在研究土壤中重金屬的危害時(shí), 不 僅要注意它們的總含量, 還必須重視各種形態(tài)的含量。汞 土壤的汞污染主要來(lái)自于污染灌溉、燃煤、汞冶煉廠和汞制劑廠(儀表、電氣、氯堿工業(yè))的排放。如一個(gè)700 兆瓦的熱電站, 每天可排放汞215 公斤, 估計(jì)全世界僅由燃煤而排放到大氣中的汞, 一年就有3000 噸左右。含汞顏料的應(yīng)用、用汞做原料的工廠、含汞農(nóng)藥的施用等也是重要的汞污染源。汞進(jìn)入土壤后95%以上能迅速被土壤吸持或固定, 這主要是土壤的粘土礦物和有機(jī)質(zhì)有強(qiáng)烈的吸附作用, 因此汞容易在表層積累, 并沿土壤的縱深垂直分布遞減。土壤中汞的存在形態(tài)有金屬汞、無(wú)機(jī)態(tài)與有機(jī)態(tài), 并在一定條件下相互轉(zhuǎn)化。在正常EH 和PH 范圍內(nèi), 汞能以零價(jià)狀態(tài)存在是土壤中汞的重要特點(diǎn)。植物能直接通過(guò)根系吸收汞, 在很多情況下, 汞化合物可能是在土壤中先轉(zhuǎn)化為金屬汞或甲基汞后才能被植物吸收。無(wú)機(jī)汞有HgSO

4、Hg(OH)

2、HgCL

2、HgO , 它們因溶解度低, 在土壤中遷移轉(zhuǎn)化能力很弱, 但在土壤微生物作用下, 轉(zhuǎn)化為具有劇烈毒性的甲基汞, 也稱汞的甲基化。微生物合成甲基汞在好氧或厭 氧條件下都可以進(jìn)行。在好氧條件下主要形成脂溶性的甲基汞,可被微生物吸收、積累而轉(zhuǎn)入食物鏈, 造成對(duì)人體的危害;在厭氧有酶催化下, 主要形成二甲基汞, 它不溶于水, 在微酸性環(huán)境中, 二甲基汞也可轉(zhuǎn)化為甲基汞。汞對(duì)植物的危害因作物的種類不同而異, 汞在一定濃度下使作物減產(chǎn), 較高濃度下甚至可使作物死亡。植物吸收和累積與汞的形態(tài)有關(guān), 其順序是: 氯化甲基汞 > 氯化乙基汞 > 醋酸苯汞 > 氯化汞 > 氧化汞 > 硫化汞。不同植物對(duì)汞吸收能力是: 針葉植物 > 落葉植物;水稻 >玉米 > 高果 > 小麥;葉菜類 > 根菜類 > 果菜類。土壤中汞含量過(guò)高, 汞不但能在植物體內(nèi)累積, 還會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害, 引起植物汞中毒, 嚴(yán)重情況下引起葉子和幼蕾掉落。汞化合物侵入人體, 被血液吸收后可迅速?gòu)浬⒌饺砀髌鞴? 當(dāng)重復(fù)接觸汞后, 就會(huì)引起腎臟損害。鎘 鎘主要來(lái)源于鎘礦、冶煉廠。因鎘與鋅同族, 常與鋅共生, 所以冶煉鋅的排放物中必有ZnO、CdO , 它們揮發(fā)性強(qiáng), 以污 染源為中心可波及數(shù)千米遠(yuǎn)。鎘工業(yè)廢水灌溉農(nóng)田也是鎘污染的重要來(lái)源。鎘被土壤吸附, 一般在0-15cm 的土壤層累積, 15cm 以下含量顯著減少。土壤中的鎘以CdCO

3、Cd(PO 4)

2、及Cd(OH)2 的形態(tài)存在, 其中以CdCO 3 為主, 尤其是在PH> 7 的石灰性土壤 中, 土壤中的鎘的形態(tài)可劃分為可給態(tài)和代換態(tài), 它們易于遷移轉(zhuǎn)化, 而且能被植物吸收, 不溶態(tài)鎘在土壤中累積, 不易被植物吸收, 但隨環(huán)境條件的改變二者可互相轉(zhuǎn)化。如土壤偏酸時(shí), 鎘的溶解度增高, 而且在土壤中易于遷移;土壤處于氧化條件下(稻田排水期及旱田)鎘也易變成可溶性, 被植物吸收也多。土壤對(duì)鎘有很強(qiáng)的吸著力, 因而鎘易在土壤中造成蓄積。鎘在土壤中吸附遷移還受伴隨離子如Zn2+、Pb2、Cu2+、Fe2+、Ca2+等的影響, 如鋅的存在就可抑制植物對(duì)鎘的吸收。

鎘是植物體不需要的元素, 但許多植物均能從水中和土壤

中攝取鎘, 并在體內(nèi)累積。累積量取決于環(huán)境中的鎘的含量和形 態(tài)。鎘在植物各部分分布基本上是: 根 > 葉 > 枝的干皮 > 花、果、籽粒。水稻研究表明同樣規(guī)律, 即主要在根部累積, 為總 量的8215% , 地上部分僅占1715% , 其順序: 為根 > 莖葉 > 稻 米 > 糙米。

土壤中過(guò)量的鎘, 不僅能在植物體內(nèi)殘留, 而且也會(huì)對(duì)植物 的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生明顯的危害。鎘能使植物葉片受到嚴(yán)重傷害, 致 使生長(zhǎng)緩慢, 植株矮小, 根系受到抑制, 造成生物障礙, 降低產(chǎn) 量, 在高濃度鎘的毒害下發(fā)生死亡。

鎘對(duì)農(nóng)業(yè)最大的威脅是產(chǎn)生 “鎘米”、“鎘菜” , 人食用這種被 鎘污染的農(nóng)作物, 則會(huì)得骨痛病。另外, 鎘會(huì)損傷腎小管, 出現(xiàn)糖 尿病, 鎘還會(huì)造成肺部損害, 心血管損害, 甚至還有致癌、致畸、致突變[2 ] 的報(bào)道。

鉛 鉛是土壤污染較普遍的元素。污染源主要來(lái)自汽油里添 加抗爆劑烷基鉛, 汽油燃燒后的尾氣中含大量鉛, 飄落在公路兩 側(cè)數(shù)百米范圍內(nèi)的土壤中。另外礦山開(kāi)采、金屬冶煉、煤的燃燒 等也是重要的污染源。在礦山、冶煉廠附近土壤含鉛量高達(dá) 1500cm? kg 以上[3 ]。隨著我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的快速發(fā)展,“三廢” 中的鉛也大量進(jìn)入農(nóng)田, 一般進(jìn)入土壤中的鉛在土壤中易與有機(jī)物

結(jié)合, 不易溶解, 土壤鉛大多發(fā)現(xiàn)在表土層, 表土鉛在土壤中幾乎不向下移動(dòng)。植物對(duì)鉛的吸收與積累, 決定于環(huán)境中鉛的濃度、土壤條

件、植物的葉片大小和形狀等。植物吸收的鉛主要累積在根部, 只有少數(shù)才轉(zhuǎn)移到地上部分。積累在根、莖和葉內(nèi)的鉛, 可影響 植物的生長(zhǎng)發(fā)育, 使植物受害。鉛對(duì)植物的危害表現(xiàn)為葉綠素 下降。阻礙植物的呼吸及光合作用。谷類作物吸鉛量較大, 但多 數(shù)集中在根部, 莖稈次之, 籽實(shí)較少。因此, 鉛污染的土壤所生產(chǎn) 的禾谷類莖稈不易作飼料。

鉛對(duì)動(dòng)物的危害則是積累中毒。鉛是作用于人體各個(gè)系統(tǒng)

和器官的毒物, 能與體內(nèi)的一系列蛋白質(zhì)、酶和氨基酸內(nèi)的官能 團(tuán)絡(luò)合, 干擾機(jī)體多方面的生化和生理活動(dòng), 導(dǎo)致對(duì)全身器官產(chǎn) 生危害。

鉻 鉻的污染源主要是鉻電鍍、制革廢水、鉻渣等。鉻在土壤 中主要有兩種價(jià)態(tài): Cr 6+ 和Cr 3+。土壤中主要以三價(jià)鉻化合物存

在, 當(dāng)它們進(jìn)入土壤后, 90%以上迅速被土壤吸附固定, 在土壤 中難以再遷移。Cr 6+ 很穩(wěn)定, 毒性大, 其毒害程度比Cr 3+ 大100 倍。而Cr 3+ 則恰恰相反, Cr 3+ 主要存在于土壤與沉積物中。土壤

膠體對(duì)三價(jià)鉻具有強(qiáng)烈的吸附作用, 并隨PH 的升高而增強(qiáng)。土 壤對(duì)六價(jià)鉻的吸附固定能力較低, 僅有815%—3612%。不過(guò)普 通土壤中可溶性六價(jià)鉻的含量很小, 這是因?yàn)檫M(jìn)入土壤中的六 價(jià)鉻很容易還原成三價(jià)鉻, 這其中, 有機(jī)質(zhì)起著重要作用, 并且 這種還原作用隨著PH 的升高而降低。值得注意的是, 實(shí)驗(yàn)已證 明, 在PH 615—815 的條件下, 土壤的三價(jià)鉻能被氧化為六價(jià) 鉻, 同時(shí), 土壤中存在氧化錳也能使三價(jià)鉻氧化成六價(jià)鉻, 因此, 三價(jià)鉻轉(zhuǎn)化成六價(jià)鉻的潛在危害不容忽視。

植物對(duì)鉻的吸收, 95%蓄積于根部。據(jù)研究, 低濃度Cr6+能提高植物體內(nèi)酶活性與葡萄糖含量, 高濃度時(shí), 則阻礙水分和營(yíng) 養(yǎng)向上部輸送, 并破壞代謝作用。

鉻對(duì)人體與動(dòng)物也是有利有弊。人體含鉻過(guò)低會(huì)產(chǎn)生食欲 減退等癥狀。而Cr 6+ 具有強(qiáng)氧化作用, 對(duì)人體主要是慢性危害, 長(zhǎng)期作用可引起肺硬化、肺氣腫、支氣管擴(kuò)張, 甚至引發(fā)癌癥[5 ]。

砷 土壤砷污染主要來(lái)自大氣降塵、尾礦與含砷農(nóng)藥, 燃煤 是大氣中砷的主要來(lái)源。通常砷集中在表土層10cm 左右, 只有 在某些情況下可淋洗至較深土層, 如施磷肥可稍增加砷的移動(dòng) 性。土壤中砷的形態(tài)按植物吸收的難易劃分, 一般可分為水溶性 砷、吸附性砷和難溶性砷, 通常把水溶性砷、吸附性砷總稱為可 給性砷, 是可被植物吸收利用的部分。土壤中砷大部分為膠體吸 收或和有機(jī)物絡(luò)合——螯合或和磷一樣與土壤中鐵、鋁、鈣離子 相結(jié)合, 形成難溶化合物, 或與鐵、鋁等氫氧化物發(fā)生共沉。PH 和 EH 值影響土壤對(duì)砷的吸附, PH 值高, 土壤砷吸附量減少而 水溶性砷增加;土壤在氧化條件下, 大部分是砷酸, 砷酸易被膠 體吸附, 而增加土壤固砷量。隨EH 降低, 砷酸轉(zhuǎn)化為亞砷酸, 可 促進(jìn)砷的可溶性, 增加砷害。植物在生長(zhǎng)過(guò)程中, 吸收有機(jī)態(tài)砷 后可在體內(nèi)逐漸降解為無(wú)機(jī)態(tài)砷。砷可通過(guò)植物根系及葉片的 吸收并轉(zhuǎn)移至體內(nèi)各部分, 砷主要集中在生長(zhǎng)旺盛器官。作物根

莖葉、籽粒含砷量差異很大, 如水稻含砷量分布順序是稻根 >莖葉 > 谷殼 > 糙米, 呈自下而上遞降變化規(guī)律。

砷中毒可影響作物生長(zhǎng)發(fā)育, 砷對(duì)植物危害的最初癥狀是

葉片卷曲枯萎, 進(jìn)一步是根系發(fā)育受阻, 最后是植物根、莖、葉全 部枯死。

砷對(duì)人體危害很大, 在體內(nèi)有明顯的蓄積性, 它能使紅血球 溶解, 破壞正常的生理功能, 并具有遺傳性、致癌性和致畸性 等[5 ]。治理措施

土壤受污染后, 蓄積在土壤中的有害物質(zhì)能遷移到水、空氣 和植物中, 最終進(jìn)入人體。土壤污染一旦形成, 就會(huì)造成長(zhǎng)遠(yuǎn)的

影響, 而且難以消除。因此, 我們應(yīng)以 “預(yù)防為主” , 積極做好土壤 的保護(hù)工作。

土壤污染的防護(hù)要采取綜合措施, 首先要控制和消除土壤 的污染源, 同時(shí)對(duì)已經(jīng)污染的土壤采取措施, 消除土壤中的污染 物或控制污染物遷移轉(zhuǎn)化, 使其不能進(jìn)入食物鏈。

生物防治 土壤污染物質(zhì)可通過(guò)生物降解或植物吸收而凈

化土壤。如羊齒鐵角蕨屬的一種植物, 有較強(qiáng)的吸收土壤重金屬 能力, 對(duì)土壤中鎘的吸收率可達(dá)到10% , 連種多年可使土壤鎘含 量降低50%。

施加抑制劑 輕度污染的土壤, 施加某種抑制劑, 可改變污

染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化, 減少作物吸收, 如使用石灰可增加土

壤PH, 使銅、鋅、汞、鎘等金屬或氫氧化物沉淀。據(jù)實(shí)驗(yàn), 施用石 灰后稻米含鎘量可降低30%。堿性磷酸鹽可與土壤中的鎘形成 磷酸鎘沉淀, 對(duì)消除鎘污染具有重要意義。

增施有機(jī)肥 有機(jī)膠體和粘土礦物膠體, 對(duì)土壤中重金屬和農(nóng)藥有一定吸附力。因此增加土壤有機(jī)質(zhì), 改良砂性土壤, 能促

進(jìn)土壤對(duì)土壤有毒物的吸附作用, 增加土壤容量, 提高土壤的自 凈能力。

加強(qiáng)水漿管理 水稻土壤的氧化還原狀態(tài)可影響水稻土中

重金屬的遷移轉(zhuǎn)化。淹水可明顯抑制水稻對(duì)鎘、銅、鉛、鋅的吸 收, 落干將促進(jìn)水稻的吸收。

客土、深翻 被重金屬嚴(yán)重污染的土壤, 若面積不大, 可用客 土換土法, 對(duì)換出土壤要妥善處理, 防止次生污染。亦可將污染 土壤翻到下層, 深埋程度以不污染作物而定。參考文獻(xiàn)

[1 ]吳沈春等 環(huán)境與健康 北京 人民衛(wèi)生出版社 1982.9 [2 ]陳炳卿等 食品污染與健康 北京 化學(xué)工業(yè)出版社.環(huán)境 科學(xué)與工程出版中心 2002.7 [3 ]劉靜玲等 環(huán)境污染與控制 北京 化學(xué)工業(yè)出版社.環(huán)境 科學(xué)與工程出版中心 2001.2 [4 ]胡望鈞等 常見(jiàn)有毒化學(xué)品環(huán)境事故應(yīng)急處置技術(shù)與監(jiān) 測(cè)方法 北京 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社 1993.3 [ 5 ]徐厚恩等 中國(guó)污染物有毒危險(xiǎn)性評(píng)價(jià) 北京 北京醫(yī)科 大學(xué).中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合出版社 1997.5

第四篇：土壤修復(fù)和重金屬污染治理

土壤修復(fù)技術(shù)

學(xué)科：環(huán)境科學(xué)

詞目：土壤修復(fù)技術(shù)

英文：contaminated soil remediation

釋文：土壤修復(fù)技術(shù)是使遭受污染的土壤恢復(fù)正常功能的技術(shù)措施。污染物進(jìn)人生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，如果超過(guò)土壤的自凈作用的負(fù)荷，即形成土壤污染。土壤因吸附能力、氧化還原作用及土壤微生物分解作用，可緩沖污染物所造成的危害，以上統(tǒng)稱為土壤自凈能力。土壤自凈作用的機(jī)理，既是土壤環(huán)境容量的理論依據(jù)，又是選擇針對(duì)土壤環(huán)境污染調(diào)控與污染修復(fù)措施的理論基礎(chǔ)。盡管土壤環(huán)境具有多種凈化作用，而且也可通過(guò)多種措施來(lái)提高土壤環(huán)境的凈化能力，但其凈化能力畢竟是有限的，預(yù)防土壤污染是保護(hù)土壤環(huán)境的根本措施。[1]

污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)分類：

污染場(chǎng)地的修復(fù)技術(shù)可按暴露情景和處置地點(diǎn)分類。

按暴露情景分類：

可以按“污染源-暴露途徑-受體”對(duì)修復(fù)技術(shù)分類。對(duì)污染源進(jìn)行處理的技術(shù)有生物修

復(fù)、植物修復(fù)、生物通風(fēng)、自然降解、生物堆、化學(xué)氧化、土壤淋洗、電動(dòng)分離、氣提技

術(shù)、熱處理、挖掘等；對(duì)暴露途徑進(jìn)行阻斷的方法有穩(wěn)定/固化、帽封、垂直/水平阻控系統(tǒng)

等；降低受體風(fēng)險(xiǎn)的制度控制措施有增加室內(nèi)通風(fēng)強(qiáng)度、引入清潔空氣、減少室內(nèi)外揚(yáng)塵、減少人體與粉塵的接觸、對(duì)裸土進(jìn)行覆蓋、減少人體與土壤的接觸、改變土地或建筑物的使

用類型、設(shè)立物障、減少污染食品的攝入、工作人員及其他受體轉(zhuǎn)移等。

按處置地點(diǎn)分類：

可分為原位修復(fù)技術(shù)和異位修復(fù)技術(shù)。原位修復(fù)技術(shù)又可分為原位處理技術(shù)和原位控制

技術(shù)，常用的原位處理技術(shù)包括物理、化學(xué)和生物方法等。異位修復(fù)技術(shù)可分為挖掘和異位

處理處置技術(shù)。

原位處理：在污染區(qū)原地鉆一組注水井，用泵注入微生物、水和營(yíng)養(yǎng)物，通入空氣。另外鉆一組抽水井，用抽水泵抽取地下水，使地下水呈流動(dòng)狀態(tài)，促使微生物和營(yíng)養(yǎng)物均勻分布。此工藝簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，但處理速度慢。原位處理也可用于污染河流底泥的生物修復(fù)。

土壤與土壤污染

環(huán)境污染是指由于人類活動(dòng)引起環(huán)境質(zhì)量下降而有害于人類以及其他生物正常生存和發(fā)展的現(xiàn)象。環(huán)境污染按環(huán)境要素可分為大氣污染、水體污染、土壤污染和生物污染。大氣污染了，人們無(wú)法呼吸；水體污染了，人們不能飲水；土壤污染了，我們沒(méi)有糧食吃；生物污染了，人類可能沒(méi)有肉食吃，或者人直接病死。所以說(shuō)，環(huán)境污染非?？膳?。這里我們只談土壤污染。

土壤是環(huán)境中特有的組成部分，它是一個(gè)復(fù)雜的物質(zhì)體系，組成的物質(zhì)有無(wú)機(jī)物和有機(jī)物。在地球表面，土壤處于大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈之間的過(guò)渡地帶，是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)交換和物質(zhì)循環(huán)的中心環(huán)節(jié)，是連接地理環(huán)境各組成要素的樞紐。

植物直接生長(zhǎng)土壤上，土壤是植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的最主要的供應(yīng)地?！捌ぶ淮妫珜⒀筛健?；“民以食為天，食以土為本”。沒(méi)有土壤，就長(zhǎng)不出植物，更別提莊稼了。巖石上至多生長(zhǎng)一些地衣、苔蘚，水里還有一些浮游生物，人類能靠地衣、苔蘚、浮游生物養(yǎng)活嗎？

所以說(shuō)，土壤是最寶貴的自然資源之一，是人類賴以生存的必要條件。土壤，或者說(shuō)是土地，還是人類社會(huì)演替發(fā)展的關(guān)鍵因素。封建地主控制了土地，統(tǒng)治了農(nóng)民；共產(chǎn)黨通過(guò)土地革命，贏得了廣大人民的擁護(hù)。

然而，各種人為與自然的因素使人類賴以生存的土壤遭受不同程度的破壞，致使原有土壤理化性質(zhì)退化、喪失耕作價(jià)值，并危及食物鏈安全與人類自身健康。這種喪失了耕作價(jià)值的土壤稱為污染土壤。土壤本來(lái)是各類廢棄物的天然收容所和凈化處理場(chǎng)所，土壤接納污染物，并不表示土壤即受到污染，只有當(dāng)土壤中收容的各類污染物過(guò)多，影響和超過(guò)了土壤的自凈能力，從而在衛(wèi)生學(xué)上和流行病學(xué)上產(chǎn)生了有害的影響，才表明土壤受到了污染。

造成土壤污染的原因很多，如工業(yè)污泥、垃圾農(nóng)用、污水灌溉、大氣中污染物沉降，大量使用含重金屬的礦質(zhì)化肥和農(nóng)藥等等。

目前，我國(guó)土壤污染防治面臨的形勢(shì)十分嚴(yán)峻，部分地區(qū)土壤污染嚴(yán)重，土壤污染類型多樣，呈現(xiàn)新老污染物并存、無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合污染的局面，土壤污染途徑多，原因復(fù)雜，控制難度大，由土壤污染引發(fā)的農(nóng)產(chǎn)品安全和人體健康事件時(shí)有發(fā)生，成為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、群眾健康和社會(huì)穩(wěn)定的重要因素。

第一次全國(guó)土地調(diào)查顯示，截至1996年10月31日，我國(guó)耕地面積為19.5億畝；到2006年10月31日，這個(gè)數(shù)字銳減為18.27億畝，10年凈減少1.24億畝，平均每年凈減少1240萬(wàn)畝！國(guó)家《政府工作報(bào)告》指出，一定要守住全國(guó)耕地不少于18億畝這條紅線。

而土壤污染防治，是深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的重要舉措，是建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的重要內(nèi)容，是構(gòu)建國(guó)家生態(tài)安全體系的重要部分，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要保障。

編輯本段土壤污染原因分析

城市土壤承載著一定的生態(tài)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)功能，關(guān)系到城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和人類健康。然而，隨著工業(yè)的發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，城市土壤環(huán)境質(zhì)量日益惡化。世界各國(guó)對(duì)此問(wèn)題開(kāi)始予以高度重視，德國(guó)土壤學(xué)會(huì)在1988年成立了城市土壤工作組；美國(guó)在上世紀(jì)90年代對(duì)紐約等城市開(kāi)始了一系列有關(guān)城市土壤污染的研究。

城市工業(yè)化的發(fā)展及與之相伴的工業(yè)排污，使城市土壤化學(xué)性質(zhì)發(fā)生重要變化。煙塵、汽車尾氣的排放、工業(yè)超標(biāo)排污等，使重金屬大量沉積于土壤中，其中以鉛、鋅等金屬元素污染最為嚴(yán)重，在我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程較快的城市，土壤的鉛含量都非常高。

另外，污水所含成分復(fù)雜，污水性質(zhì)不同，對(duì)土壤危害程度也不同，如含有三氯乙醛等有機(jī)物的污水極易引起急性中毒；含有無(wú)機(jī)物如重金屬、氟化物、硝酸鹽和有機(jī)氯農(nóng)藥等的污水往往在土壤、植被以至地下水中形成殘留和累積，造成植被受害，甚至寸草不生，并會(huì)間接引起人畜慢性中毒。

人類活動(dòng)是影響城市土壤污染程度的一個(gè)重要因素。不同的土地利用狀況、人類活動(dòng)強(qiáng)度、污染累計(jì)時(shí)間的長(zhǎng)短和距離污染源的遠(yuǎn)近，在不同程度上影響重金屬污染狀況。對(duì)北京城市公園土壤的鉛污染研究發(fā)現(xiàn)，歷史悠久，客流量大且距離市中心較近的公園土壤鉛含量明顯偏高；對(duì)大多數(shù)開(kāi)放歷史較短、客流量小且相對(duì)偏僻的公園而言，表土一般都未見(jiàn)明顯的鉛污染。研究發(fā)現(xiàn):公路兩側(cè)土壤中鉛的99％以上累積量分布在50米的范圍內(nèi)。城市建設(shè)初期建立的化學(xué)、工業(yè)企業(yè)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，企業(yè)廠區(qū)的土地受到了嚴(yán)重污染，尤以重金屬土壤污染為主。土地中的重金屬經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的遷移，對(duì)廠區(qū)周圍的土壤環(huán)境也產(chǎn)生了一定的影響。

編輯本段土壤污染物分類

土壤中污染物的種類按性質(zhì)分主要有：1）有機(jī)物質(zhì)，其中數(shù)量較大而又比較重要的是化學(xué)農(nóng)藥，尤其是有機(jī)氯、有機(jī)磷農(nóng)藥；2）氮素和磷素化學(xué)肥料；3）鉻、銅、鋅、鉛、汞、鎘、砷等重金屬；4）放射性元素，尤其是長(zhǎng)壽命的放射性核素137Cs；5）腸細(xì)菌、炭疽桿菌、破傷風(fēng)桿菌、腸寄生蟲(chóng)、霍亂弧菌、結(jié)核桿菌等有害微生物類。

另外，土壤中有機(jī)物分解產(chǎn)生的CO2、CH4、H2S、H2、NH3等氣體，在某些條件下也可能成為土壤的污染物。

根據(jù)污染土壤中污染物的來(lái)源，可將污染土壤劃分為無(wú)機(jī)物污染土壤、有機(jī)物污染土壤、放射性污染土壤以及復(fù)合污染土壤等類型。多數(shù)污染土壤以重金屬為主，局部地方以金屬-有機(jī)廢棄物的形式出現(xiàn)。污染土壤中重金屬的來(lái)源很多，如工廠固體廢棄物、污泥、大氣沉降物、農(nóng)用化肥等。

各種加工業(yè)活動(dòng)都有可能產(chǎn)生大量的工業(yè)固體廢棄物，如礦渣、飛塵、模沙、研磨劑、離子交換樹(shù)脂、廢催化劑和活性炭、耐火磚等。有些金屬，如砷、鎘和鉛在高溫加工過(guò)程中可產(chǎn)生氣化現(xiàn)象，轉(zhuǎn)化成氧化物并以微粒的形式冷凝，沉降下來(lái)。

石油工業(yè)的各種有機(jī)污染物，己成為環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)住ｋS著人工合成的有機(jī)物越來(lái)越多，在已知的700萬(wàn)余種有機(jī)物中人工合成的有機(jī)物種類達(dá)10萬(wàn)種以上，且以每年2000種的速度遞增。其中具有“三致”（致癌、致畸、致突變）的有機(jī)污染物如石油烴類、多氯聯(lián)苯（PCBs）、多環(huán)芳烴（PAHs）、含氯溶劑、炸藥、農(nóng)藥等越來(lái)越多。它們一旦進(jìn)入土壤環(huán)境，不僅使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕收，而且可通過(guò)動(dòng)植物轉(zhuǎn)移到食物鏈中，成為人類的隱形殺手。

土壤有機(jī)污染物的種類繁多，包括各種酚類和氰類物質(zhì)以及人工合成的各種農(nóng)藥。酚類和氰類物質(zhì)的來(lái)源很廣，如某些石化企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢水含有烴類、有機(jī)酸、醛類、氰化物、氨、各類聚合物、焦油等污染物。

編輯本段技術(shù)研發(fā)

1、“863”計(jì)劃將研發(fā)石油污染土壤生態(tài)修復(fù)技術(shù)

國(guó)家863計(jì)劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域辦公室發(fā)布“十一五”863計(jì)劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域2007第二批重點(diǎn)項(xiàng)目申請(qǐng)指南的通知，“油田區(qū)石油污染土壤生態(tài)修復(fù)技術(shù)與示范”位列本批7個(gè)項(xiàng)目首位。這個(gè)項(xiàng)目指南提到，近年來(lái)，中國(guó)土壤污染問(wèn)題日益凸現(xiàn)，對(duì)生態(tài)環(huán)境、食品安全和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。其中，重金屬、石油、多環(huán)芳烴等污染物導(dǎo)致的土壤污染尤為突出。研發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的污染土壤修復(fù)技術(shù)是改善我國(guó)環(huán)境質(zhì)量的迫切要求，也是世界科技的研究熱點(diǎn)。

項(xiàng)目總體目標(biāo)為，針對(duì)中國(guó)油田區(qū)土壤石油污染問(wèn)題，采用生物、物化方法與技術(shù)，研制高效修復(fù)功能材料與關(guān)鍵設(shè)備；開(kāi)發(fā)具有復(fù)合技術(shù)協(xié)同的修復(fù)工藝，集成適合中低濃度石油污染土壤的植物—微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、高濃度石油污染土壤的物化—生物耦合修復(fù)技術(shù)；建立油田區(qū)石油污染土壤生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系并開(kāi)展工程示范，制定石油污染土壤修復(fù)技術(shù)規(guī)范。通過(guò)項(xiàng)目研究，培養(yǎng)高水平的科技人才和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，建立具有國(guó)際先進(jìn)水平和引領(lǐng)作用的技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，為中國(guó)油田區(qū)污染土壤生態(tài)功能恢復(fù)和環(huán)境質(zhì)量改善提供技術(shù)支撐。

項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容是，針對(duì)油田區(qū)中低濃度石油污染土壤，篩選適合不同區(qū)域、不同石油組分的微生物降解菌株，研制高效復(fù)合修復(fù)菌劑，選育適合油田區(qū)生態(tài)環(huán)境條件的高效修復(fù)植物，構(gòu)建植物—微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。針對(duì)油田區(qū)高濃度石油污染土壤，開(kāi)發(fā)環(huán)境友好的脫附制劑，研發(fā)石油污染物高效物化脫附、分解技術(shù)，開(kāi)發(fā)重組分石油污染物生物降解工藝，構(gòu)建物化—生物耦合修復(fù)技術(shù)。研制物化、生物修復(fù)關(guān)鍵設(shè)備，開(kāi)展植物—微生物聯(lián)合修復(fù)、物化—生物耦合修復(fù)工程示范，進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，制定油田區(qū)石油污染土壤修復(fù)技術(shù)規(guī)范。

據(jù)悉，“十一五”863計(jì)劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域戰(zhàn)略目標(biāo)是：研究大幅度增加資源儲(chǔ)備技術(shù)，提高資源綜合利用效率；研究區(qū)域性環(huán)境污染綜合防治技術(shù)，逐步形成與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)的資源環(huán)境科技創(chuàng)新體系，為保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)提供強(qiáng)有力的科技支撐。

2、蜈蚣草修復(fù)砷污染

蜈蚣草修復(fù)砷污染土壤技術(shù)在湖南、廣西、云南等地運(yùn)用，成效顯著。

廣西、云南等地遇到洪水時(shí)，上游堆積的開(kāi)采礦產(chǎn)中高濃度重金屬的污水就順勢(shì)蔓延下來(lái)，造成下游上百公里的河道和農(nóng)田受到污染，從而大面積稻田絕收或嚴(yán)重減產(chǎn)。人長(zhǎng)時(shí)間暴露在含砷環(huán)境中可誘發(fā)癌癥，高劑量砷可導(dǎo)致死亡。

陳同斌的重金屬污染土壤植物修復(fù)團(tuán)隊(duì)從1997年開(kāi)始在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行土壤污染狀況調(diào)查，1999年在中國(guó)本土發(fā)現(xiàn)了世界上第一種砷的超富集植物——蜈蚣草，至今已開(kāi)發(fā)出3套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與植物修復(fù)的成套技術(shù)，并鑒別出在中國(guó)生長(zhǎng)的16種能夠吸收土壤重金屬污染物的植物。

休復(fù)前：湖南郴州蘇仙區(qū)鄧家塘鄉(xiāng)因砷污染導(dǎo)致600多畝稻田棄耕、2人死亡、400多人集體住院，誘發(fā)嚴(yán)重糾紛和暴力沖突，曾引起國(guó)務(wù)院高度重視，中央電視臺(tái)《焦點(diǎn)訪談》專門報(bào)道。

在國(guó)家高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃(863項(xiàng)目)、973前期專項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的支持下，陳同斌研究員在湖南郴州建立了世界上第一個(gè)砷污染土壤植物修復(fù)基地。修復(fù)后：在田間種植條件下，蜈蚣草葉片含砷量高達(dá)0.8%，有力證明了蜈蚣草在砷污染土壤的治理方面具有極大的應(yīng)用潛力。

中科院地理資源所陳同斌研究組應(yīng)廣西人事廳邀請(qǐng)，受當(dāng)?shù)卣羞M(jìn)行污染土地的修復(fù)工作。修復(fù)前：廣西某縣因洪災(zāi)造成超過(guò)5000畝農(nóng)田土壤被嚴(yán)重污染，部分土壤甚至寸草不生，這已成為廣西當(dāng)前最突出的環(huán)境問(wèn)題。修復(fù)后：建立污染土地的植物修復(fù)示范工程，目前已開(kāi)始種植超富集植物進(jìn)行土壤重金屬污染修復(fù)試驗(yàn)，取得初步成效。

中科院地理科學(xué)與資源所陳同斌研究小組在云南開(kāi)展植物修復(fù)與植物采礦技術(shù)研究與推廣應(yīng)用，有效解決了當(dāng)?shù)貒?yán)重的土壤及農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染超標(biāo)問(wèn)題，提高了礦產(chǎn)資源利用率，保障了人民的安全健康。

3、日本開(kāi)發(fā)出簡(jiǎn)易無(wú)害的土壤消毒法

日本農(nóng)業(yè)環(huán)境技術(shù)研究所宣布，千葉縣農(nóng)業(yè)綜合研究中心等機(jī)構(gòu)的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種簡(jiǎn)易土壤消毒方法，消毒效果好且不會(huì)危害環(huán)境。

據(jù)報(bào)道，這種土壤消毒法的具體操作步驟是，在土壤上噴灑用水調(diào)和的濃度為2%左右的酒精，然后用塑料薄膜覆蓋1到2周。研究人員介紹說(shuō)，酒精能降低土壤內(nèi)含氧量，從而起到滅蟲(chóng)效果。

據(jù)報(bào)道，新方法可輕松殺滅害蟲(chóng)和病原菌，消毒效果幾乎等同于溴甲烷，而后者因?yàn)闀?huì)破壞臭氧層被禁用。酒精幾天后就會(huì)在土壤中分解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。

研究人員在黃瓜地內(nèi)進(jìn)行了1周左右的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，未灑酒精溶液的土壤所培育的黃瓜根部有寄生蟲(chóng)，而經(jīng)酒精處理的土壤中的黃瓜生長(zhǎng)正常，根部未發(fā)現(xiàn)寄生蟲(chóng)。

土壤修復(fù)和重金屬污染治理

目前在中國(guó)大陸重金屬污染治理領(lǐng)域，沒(méi)有一家從事商業(yè)化治理的專業(yè)公司。

大部分的土壤修復(fù)和重金屬治理公司都是在利用國(guó)家撥款做示范工程，大部分的專業(yè)公司無(wú)法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行。造成這種局面的主要原因是土地修復(fù)沒(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，利用物理法、化學(xué)法等技術(shù)和工藝進(jìn)行土地修復(fù)，投資太大，而采用植物修復(fù)技術(shù)和工藝導(dǎo)致的主要問(wèn)題是收集到的修復(fù)植物的后續(xù)處理問(wèn)題。

北京天地德科技有限公司引進(jìn)德國(guó)先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)的土壤修復(fù)和重金屬污染治理方案可以徹底解決這個(gè)問(wèn)題。

北京天地德科技有限公司重金屬污染治理方案是利用沼氣能源植物修復(fù)重金屬污染土地，同時(shí)生產(chǎn)生物天然氣的技術(shù)和工藝路線，可以解決重金屬污染植物修復(fù)的收獲物后續(xù)處理的難題，實(shí)現(xiàn)重金屬污染治理與生物質(zhì)能源協(xié)調(diào)發(fā)展。該技術(shù)對(duì)收集到的修復(fù)植物進(jìn)行資源化利用。即便在沒(méi)有國(guó)家的補(bǔ)貼的情況下，企業(yè)也是可以生存的。重金屬植物修復(fù)和沼氣生產(chǎn)都是成熟技術(shù)，因此對(duì)二者進(jìn)行技術(shù)集成和創(chuàng)新，將開(kāi)創(chuàng)中國(guó)土壤修復(fù)和重金屬污染治理的新時(shí)代。

北京天地德科技有限公司利用耐重金屬污染的沼氣專用能源作物，在重金屬污染土地、水面建立生物能源基地，通過(guò)反復(fù)的種植和刈割富集重金屬的能源植物的地上部分，可以有效地降低生長(zhǎng)環(huán)境中土壤、水體或水體沉積物的重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)．實(shí)現(xiàn)土地修復(fù)；同時(shí)收集物做為生產(chǎn)沼氣的原料，生產(chǎn)沼氣。

重金屬不比一般的污染物質(zhì)，在化學(xué)上元素是不滅的，所以要降低污染最重要的步驟就是降低它在環(huán)境中過(guò)度集約和累積的濃度。可以通過(guò)種植對(duì)可耐受重金屬植物，利用反復(fù)的種植和刈割的方法，便可平分(淡化)原污染地重金屬的含量，并降低重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)。

生物質(zhì)能源是一種清潔的、可替代石化燃料的新型能源，但發(fā)展生物質(zhì)能源勢(shì)必要占用大量耕地，而依靠農(nóng)用地開(kāi)發(fā)此類植物不符合我國(guó)人多地少的實(shí)際情況。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，利用邊緣土壤進(jìn)行能源植物的開(kāi)發(fā)將是解決生物質(zhì)能源原料問(wèn)題的一條有效途徑。我國(guó)有大量重金屬污染的土壤，因其對(duì)生物的毒害作用不適宜種植進(jìn)入食物鏈的作物，如果利用這些土壤種植能源植物，既可以解決能源用地問(wèn)題，對(duì)環(huán)境也具有一定的修復(fù)意義。

1、能源植物選擇

（1）可以治理重金屬污染的能源植物

導(dǎo)致土壤污染的重金屬主要包括 As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb和 Zn 等 ,一般為幾種重金屬的復(fù)合污染。根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、植物生長(zhǎng)季節(jié)和土地實(shí)際情況可以選擇以下植物，能源高粱、苧麻、能源甘蔗、能源玉米、苜蓿和柳樹(shù)、向日葵、能源油菜、能源黑麥、馬鈴薯、紅薯。

在污染濕地水體或沉積物治理可以選擇能源水稻、互花米草、水葫蘆、蘆葦?shù)饶茉粗参?。?）沼氣專用能源作物

目前在歐洲以整株青貯的玉米、能源型甜菜和若干牧草，如虉草、冬黑麥和芒均為理想的原料，生產(chǎn)沼氣，被特稱為“沼氣專用能源作物”，專用能源作物成為制沼氣的新原料。

對(duì)玉米收獲前后的秸稈成分的分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)于秸稈厭氧發(fā)酵性能至關(guān)重要的 4 項(xiàng)指標(biāo)，在秸稈變干后都發(fā)生了非常不利于沼氣發(fā)酵和其他生物能轉(zhuǎn)化方式的變化。例如木質(zhì)素含量幾乎提高了 1 倍，使木質(zhì)素大量與纖維素和半纖維素結(jié)晶，嚴(yán)重阻礙了后兩者在生化轉(zhuǎn)化過(guò)程中的降解。其次，對(duì)于在中國(guó)被寄與很大希望、但又存在著致命性技術(shù)障礙的“非糧”能源作物甜高粱而言，其收獲后加工期過(guò)短（不到 2 個(gè)月）是當(dāng)前難以克服的制約因素。但如果變甜高粱直接加工酒精的技術(shù)路線為甜高粱整株青貯再發(fā)酵加工成沼氣，則由于青貯料易于保存,可常年隨取隨用,問(wèn)題即迎刃而解，而且能量?jī)舢a(chǎn)出還可能增高。另外，嚴(yán)重萎縮的北方甜菜可能會(huì)因改種能源甜菜而迎來(lái)重新振興的好機(jī)遇。

產(chǎn)氣植物的碳氮比,一般選用植物體的碳氮比為25～30.5/1；碳氮比過(guò)高和過(guò)低都不利于沼氣發(fā)酵細(xì)菌生長(zhǎng)分裂，而某些有害菌則成優(yōu)勢(shì)菌群，造成沼氣池產(chǎn)氣少甚至不產(chǎn)氣。

農(nóng)村的一些水生植物，如水葫蘆、水花生、水草等，作為沼氣原料的碳氮比合適，2、能源植物種植

重金屬污染土地修復(fù)以能源植物種植為目標(biāo)，將農(nóng)藝措施、土壤重金屬鈍化技術(shù)、耐重金屬的麻類和生物質(zhì)能源作物種植技術(shù)、超富集植物等生物技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，在田間進(jìn)行綜合應(yīng)用。

一是修復(fù)輕度污染土壤。采取控制土壤水分、改變耕作制度、調(diào)整部分作物種類、合理施肥、灌溉等農(nóng)藝措施和施用土壤改良劑等物理、化學(xué)措施修復(fù)重金屬輕度污染的土壤。

二是中度污染土壤改種。開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，對(duì)中度污染的土壤，采用適宜的治污模式和技術(shù)，以發(fā)展生物質(zhì)能源作物、經(jīng)濟(jì)作物苧麻和薯類為主。三是重度污染土壤變性。對(duì)于重度污染型土壤，采用重金屬鈍化技術(shù)和植物修復(fù)技術(shù)相結(jié)合或變性改為綠化用地。

對(duì)于江河流域水污染治理，可以采用氧化塘和人工濕地結(jié)合處理的方法、由于植物生長(zhǎng)受季節(jié)控制，而且重金屬累積過(guò)多，會(huì)對(duì)植物造成毒害，采用氧化塘和人工濕地結(jié)合處理的方法可以利用多種植物，在不同季節(jié)對(duì)污水進(jìn)行凈化，達(dá)到更好的凈化效果。

3、種苗繁育

植物在種子成熟后，收獲的秸桿碳氮比過(guò)高，不利于沼氣的產(chǎn)生。因此能源植物收獲期不是在種子成熟后，而是在種子成熟前收割，因此種苗繁育的問(wèn)題必須解決，除了異地制種外，可以采用非試管快繁技術(shù)，利用植物嫩鞘、葉片、莖桿進(jìn)行無(wú)性繁殖的育苗。利用植物法修復(fù)污染土地，需要建設(shè)種苗無(wú)性繁育基地。

4、能源植物收獲

能源植物的收割要根據(jù)使用目的來(lái)確定，作為以沼氣生產(chǎn)為目標(biāo)的沼氣專用植物臘熟期是最佳收獲期。

栽培沼氣專用能源作物生產(chǎn)沼氣這樣一種新原料和生物能利用新的轉(zhuǎn)化技術(shù)路線，充分發(fā)揮了能源作物（特別是專用玉米等）能夠高效轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能的優(yōu)勢(shì)，獲得最大的單位土地面積生物量（biomass）和生物能產(chǎn)出（而非傳統(tǒng)育種追求的最大籽粒量產(chǎn)出）；

由于能源植物種植的目的是獲得最大的單位土地面積生物量（biomass）和生物能產(chǎn)出，而且積累在莖、葉中的碳水化合物，在作物完全成熟前，仍以可溶態(tài)保留于青貯料中，易于高效轉(zhuǎn)化為沼氣或其他形式生物質(zhì)能源（如生物乙醇、沼氣）。而一般情況下，隨著作物完全成熟及秸稈變干，碳水化合物轉(zhuǎn)化為難以分解的成分。因此沼氣專用能源作物不能在作物完全成熟及秸稈變干后收割。

5、后續(xù)處理

如何處理富集植物是植物修復(fù)的難題。因?yàn)橹亟饘俚幕钚蕴珡?qiáng)，如果處理不當(dāng)，富集植物就又可能再一次成為污染源”。目前還沒(méi)有一種處理這種“吸毒植物”的有效辦法。植物成熟后，只有填埋或焚燒兩種選擇，本方案采用利用污染土地或水面建設(shè)能源作物種植基地。種植沼氣專用能源作物，一方面通過(guò)植物修復(fù)治理重金屬污染。另一方面對(duì)富集重金屬的生物量通過(guò)生物煉制技術(shù)生產(chǎn)生物能源和回收重金屬。首先對(duì)收獲的沼氣專用能源作物采用整株青貯，以備生產(chǎn)沼氣使用。然后采用生物拆解技術(shù)，將植物拆解分離，固態(tài)部分主要是纖維素和木質(zhì)素，及基本不含有可溶性重金屬鹽。固態(tài)部分可以加工成生物成型燃料，生物成型燃料是一種清潔燃料。

液態(tài)部分主要是半纖維素和各種糖類以及可溶性重金屬鹽。對(duì)于液態(tài)部分通過(guò)發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行處理。生產(chǎn)生物燃料沼氣，在發(fā)酵過(guò)程中可溶性重金屬鹽轉(zhuǎn)化為重金屬硫酸鹽沉淀被分離。

能源植物生產(chǎn)沼氣，沼氣提純后就是生物天然氣，可以替代汽車用天然氣。也可以直接用來(lái)發(fā)電。

德國(guó)利用沼氣專用植物生產(chǎn)沼氣采用2 個(gè)厭氧反應(yīng)罐容積各 1 500 m3，采用高溫（49.5℃）發(fā)酵工藝。年耗青貯原料 5940 t，每天沼氣產(chǎn)量 5150 m 3/d。

沼氣直接發(fā)電，發(fā)電產(chǎn)能 500 kW（熱電聯(lián)產(chǎn)）。年發(fā)電和供熱量分別為 415 萬(wàn) kW*h 和 4 220 MW*h；電全部售給電網(wǎng)（14.5 歐分/KW*h）；熱量出售 1/3。

6、植物修復(fù)后續(xù)處理為什么選擇生產(chǎn)沼氣（1）沼氣是最有效的生物燃料

英國(guó)國(guó)立農(nóng)業(yè)合約聯(lián)盟（NAAC）2007會(huì)上提出生物燃料占據(jù)重要地位此會(huì)大會(huì)上，TimEvans所作的報(bào)告給大家留下了深刻印象，介紹了他經(jīng)營(yíng)的RenewableZukunft公司進(jìn)行的一個(gè)“小測(cè)試”（MiniTest），其中使用了生物燃料的對(duì)比試驗(yàn)，以展示由1公頃能源作物制成的各生物燃料可使汽車行駛的距離，而沼氣是當(dāng)之無(wú)愧的勝者。

在測(cè)試中生物柴油表現(xiàn)最差，車輛僅行使2萬(wàn)公里（5,030英里/英畝）；生物乙醇使車輛行使3萬(wàn)公里/公頃（7,540英里/英畝）；人造生物柴油（一種由生物質(zhì)氣化制成的新一代生物燃料，可通過(guò)費(fèi)—托法（Fisher-TropschProcess）轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w燃料）則有顯著提高，車輛可行使7萬(wàn)公里（13,960英里/英畝）；但由厭氧發(fā)酵的農(nóng)作物、泥漿、有機(jī)廢物產(chǎn)生的沼氣——生物沼氣可使車輛行使將近9.7萬(wàn)公里/公頃（24,390英里/英畝），幾乎是生物柴油的5倍。（2）技術(shù)成熟，生產(chǎn)穩(wěn)定 沼氣生產(chǎn)與第二代生物燃料（如纖維素乙醇、液體生物燃料）相比，沼氣是一種成熟的技術(shù)。

首先在原料預(yù)處理技術(shù)上———它是在秸稈發(fā)酵前的預(yù)處理過(guò)程中引入畜牧業(yè)的青貯技術(shù)，既解決了秸稈的保存及消化問(wèn)題，又能促進(jìn)其后期發(fā)酵；

在進(jìn)料方式上，該技術(shù)通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)飼料行業(yè)敞開(kāi)式的氣動(dòng)輸送設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了大粒徑物料的密閉輸送；

（3）規(guī)模可大，可小，便于發(fā)展分布式能源系統(tǒng)

由于生物量收集半徑可以控制，降低原料收集成本，加工后的產(chǎn)品方便長(zhǎng)途運(yùn)輸，可以滿足下游產(chǎn)業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)需求。（4）市場(chǎng)無(wú)限，產(chǎn)品沒(méi)有市場(chǎng)準(zhǔn)入的限制

天然氣是最重要的理想潔凈燃料，但我國(guó)天然氣的儲(chǔ)量較為不足，而且工業(yè)用（發(fā)電，合成氨等）需求量非常大。截止到2006年1月，探明的天然氣儲(chǔ)量只占全世界總量的0.9%。天然氣貢獻(xiàn)的能量只占能源總消費(fèi)量的2.5%（而世界平均是25%）。據(jù)《中國(guó)可持續(xù)發(fā)展油氣資源戰(zhàn)略研究》報(bào)告預(yù)測(cè)，到2020年我國(guó)天然氣的年需求量達(dá)2500億 m3，缺口將達(dá)到900億m3。需要強(qiáng)調(diào)指出的是，這個(gè)預(yù)測(cè)還是在完全排除8億農(nóng)村人口使用天然氣的情況下作出的。否則，屆時(shí)我國(guó)天然氣的缺口將會(huì)是極為驚人的數(shù)量。

沼氣可以直接向用戶出售，如果加工生產(chǎn)天然氣，可以直接作為汽車燃料銷售，不需要與其他燃油混合（5）經(jīng)濟(jì)效益好，產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)。

可以深加工，生產(chǎn)甲烷和二氧化碳?xì)?，殘?jiān)梢跃C合利用。沼氣夜可以做液態(tài)肥料/由于產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)綜合經(jīng)濟(jì)效益高

7、沼氣利用及安全

厭氧消化產(chǎn)生的沼氣中含有水分（H2O）和硫化氫（H2S），H2S氣體不僅對(duì)人的身體健康有很大的危害，對(duì)管道、儀表及設(shè)備還具有很強(qiáng)的腐蝕性。脫水通常利用脫水裝置進(jìn)行，一般采用重力法進(jìn)行分離。對(duì)污泥厭氧消化最主要的問(wèn)題涉及沼氣脫硫和尾氣有效控制。脫硫的目的也在于減少對(duì)大氣環(huán)境的污染物的排放。

沼氣中的硫化氫對(duì)于管道和設(shè)備具有很強(qiáng)的腐蝕作用，同時(shí)其在燃燒時(shí)將產(chǎn)生二氧化硫等有害氣體污染環(huán)境。因此，規(guī)范中規(guī)定硫化氫含量必須低于20mg/m3。污泥厭氧消化池中沼氣的硫化氫含量為沼氣中 H2S 濃度為 0.1％～2％，超過(guò)規(guī)范規(guī)定的質(zhì)量指標(biāo)，必須進(jìn)行脫硫處理。用于沼氣脫硫的方法有兩種，即生物法和物化法。生物法主要分為生物洗滌和生物過(guò)濾兩種方式。20 世紀(jì) 80 年代在德國(guó)、日本、荷蘭等國(guó)家有相當(dāng)數(shù)量工業(yè)規(guī)模的各類生物凈化裝置投入使用。目前，許多發(fā)達(dá)國(guó)家如日本、德國(guó)、美國(guó)、荷蘭等對(duì)生物脫硫技術(shù)和設(shè)備的開(kāi)發(fā)已經(jīng)商品化。2004年5月，宜興協(xié)聯(lián)熱電有限公司引進(jìn)了帕克公司的生物脫硫技術(shù)并率先用于沼氣脫硫，將沼氣的硫化氫含量從14g/Nm3 降到200μg/ｍ3。我國(guó)這方面的研究才剛起步。

干法脫硫：沼氣經(jīng)過(guò)水封和脫水裝置后，常溫下經(jīng)過(guò)干式脫硫塔，沼氣通過(guò)噴嘴或擴(kuò)散板進(jìn)入脫硫塔底部，通過(guò)脫硫劑床層，然后從頂部排出。固體脫硫劑使用一定的時(shí)間需要進(jìn)行再生或更換，所以至少要 2 個(gè)脫硫塔輪流使用。干式脫硫劑一般為氧化鐵，來(lái)源于經(jīng)過(guò)活化處理的煉鋼赤泥或硫化鐵礦灰，配以一定比例的助催化劑、堿、粘結(jié)劑、燒失劑，制成球形、環(huán)形等；也有顆粒直徑為0.6～2.4mm的鑄鐵屑。

濕法脫硫：沼氣通過(guò)噴嘴或擴(kuò)散板進(jìn)入脫硫塔底部，與吸收劑逆流接觸，然后從頂部排出，經(jīng)過(guò)濕法脫硫的沼氣需要再次冷凝去除水分。濕法吸收劑主要為NaOH或Na2CO3溶液，沼氣中的H2S與NaOH或Na2CO3反應(yīng)，由于反應(yīng)消耗，需要定期投加堿性溶液。

物化法是我國(guó)目前普遍使用的方法。物化法脫硫主要有干法和濕法兩種，根據(jù) H2S含量可以設(shè)計(jì)成單級(jí)和多級(jí)脫硫。沼氣中H2S含量高，且氣體量較大時(shí)，適用濕式脫硫；如果用地面積小，則可用干式脫硫。也可以采用干式、濕式串聯(lián)形式，增加脫硫效果，濕式脫硫塔可以作為粗脫，干式脫硫塔可以作為細(xì)脫。

貯氣柜對(duì)整個(gè)系統(tǒng)具有氣量調(diào)蓄和穩(wěn)壓的作用。沼氣的主要用途還是在處理廠內(nèi)進(jìn)行綜合利用，利用的方式主要有沼氣發(fā)電或沼氣鍋爐等。沼氣發(fā)電

沼氣發(fā)電適用于建立污泥厭氧消化的污水處理廠，沼氣發(fā)電是目前我國(guó)污泥厭氧消化沼氣的主要利用方式。減少了污水處理廠電能的消耗，并能對(duì)污泥消化池提供熱源。投資成本隨各廠不同，但是沼氣發(fā)電會(huì)節(jié)省運(yùn)行成本，對(duì)于厭氧消化產(chǎn)氣量較大的污水處理廠經(jīng)濟(jì)性更加明顯。沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)沼氣中的能量 20%～30%轉(zhuǎn)化為了機(jī)械能，還有 60%～70%轉(zhuǎn)化成了熱能（冷卻水、煙氣中的熱能，這部分熱量一般被回收作為消化池加熱的熱源），冷卻水中熱量的90%以上，煙氣中熱量的60%～70%可被回收，可見(jiàn)沼氣中能量的實(shí)際總效率為67%～85%。

國(guó)產(chǎn)沼氣發(fā)電機(jī)電效率 30%～36%，總效率 70%～80%，1 方沼氣可以發(fā)電 1.5～1.6千瓦時(shí)；進(jìn)口沼氣發(fā)電機(jī)電效率30%～40%，總效率可以到90%，1方沼氣可以發(fā)電2千瓦時(shí)。我們根據(jù)國(guó)內(nèi)沼氣發(fā)電機(jī)的電效率和熱效率平均水平，制定出沼氣發(fā)電機(jī)的效率指標(biāo)要求。捷克 Tedom 公司生產(chǎn)的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)目前已遍布?xì)W洲地區(qū)。其產(chǎn)品的顯著特點(diǎn)是將發(fā)電、供熱于一體，機(jī)體內(nèi)部包含了發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、余熱回收換熱裝置，及自控系統(tǒng)。它的顯著特點(diǎn)是:系統(tǒng)簡(jiǎn)單，且節(jié)省許多配套設(shè)備，可相應(yīng)降低工程造價(jià)；機(jī)體采用了隔音罩等措施，距機(jī)體1 m噪聲小于70 dB；在煙道上安裝了煙氣催化凈化裝置，NOx及CO排放均符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)電效率可達(dá)到40%，熱效率50%，綜合效率可達(dá)到90%。國(guó)產(chǎn)發(fā)電機(jī)沒(méi)加隔聲罩時(shí)，1m 范圍噪聲值 110dB（A），所以在工作時(shí)需要專門的工作間，并進(jìn)行墻體隔聲。另外可以生產(chǎn)生物天然氣。每個(gè)燃料加工中心生產(chǎn)天然氣需要增加的設(shè)備（按1000萬(wàn)方/年）。

第五篇：土壤重金屬污染的危害以及防治措施

土壤重金屬污染的危害以及防治措施

摘要：環(huán)境保護(hù)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，人們對(duì)各種污染 的治理力度逐漸加強(qiáng)。土壤重金屬污染是當(dāng)前我國(guó)主要的環(huán)境污染之一，會(huì)改變土壤化學(xué)成分，危害農(nóng)產(chǎn)

品質(zhì)量安全，進(jìn)而影響人們的身體健康。因此，本文分析了土壤重金屬污染的危害和防治措施，旨在引導(dǎo)

人們運(yùn)用物理防治、化學(xué)防治、生物防治等手段，對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行綜合治理，提高污染防治水平。

關(guān)鍵詞：土壤；重金屬污染；危害；防治

當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提升，環(huán)境污染卻越來(lái)越嚴(yán)重，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)是以犧牲環(huán)境為代價(jià)的。土壤污染是最常見(jiàn)的環(huán)境污染之一，人類活動(dòng)導(dǎo)致土壤中的微量元素越來(lái)越多，其數(shù)量超過(guò)了土壤環(huán)境質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)值和土壤的自凈能力。土壤環(huán)境遭受嚴(yán)重的破壞，對(duì)人體健康、其他生物生存等都帶來(lái)嚴(yán)重危害。例如，土壤重金屬含量劇增，使得農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)受到極大威脅，農(nóng)產(chǎn)品出現(xiàn)重金屬殘留，嚴(yán)重危害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和人們的身體健康[1]。因此，加強(qiáng)土壤重金屬污染的防治已經(jīng)刻不容緩，我國(guó)被重金屬污染的土壤面積較大，為了進(jìn)一步提高土壤污染防治水平，人們必須從多方面著手，積極加強(qiáng)對(duì)土壤重金屬污染的有效防治，從源頭上加強(qiáng)土壤問(wèn)題的處理。1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀以及危害 1.1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀

土壤重金屬污染指的是土壤中的各種重金屬元素超標(biāo)，超過(guò)土壤能夠承受的極限值，重金屬超標(biāo)對(duì)于土壤的自循環(huán)能力有很大影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前我國(guó)被污染的土壤面積達(dá)到 5 000 萬(wàn)畝，土壤中出現(xiàn)的重金屬元素主要有汞、鎘、鉛、鉻、鋅、銅等元素。近年來(lái)，土壤中的重金屬元素含量還呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。影響土壤中重金屬元素含量變化的主要因素有兩個(gè)，第一，由于自然環(huán)境的影響，成土母質(zhì)在風(fēng)化過(guò)程中會(huì)自然積累一些重金屬元素，在風(fēng)和水的作用下，經(jīng)過(guò)物理變化和化學(xué)變化，土壤中的重金屬元素含量會(huì)發(fā)生改變。第二，人類活動(dòng)導(dǎo)致土壤中的重金屬含量逐漸增加，尤其是隨著工業(yè)發(fā)展速度逐漸加快，其對(duì)土壤帶來(lái)的危害越來(lái)越嚴(yán)重。例如，化學(xué)工業(yè)制造、金屬礦山開(kāi)采、日常生活廢水排放以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)藥和化肥的不規(guī)范使用等，導(dǎo)致土壤的重金屬含量逐漸增加。1.2 土壤重金屬污染的特點(diǎn) 1.2.1 隱蔽性

土壤污染與其他環(huán)境污染不同，具有一定的隱蔽性，而大氣污染、水污染等都十分明顯，一旦出現(xiàn)污染會(huì)立即表現(xiàn)出來(lái)。土壤污染的呈現(xiàn)速度緩慢，單憑肉眼很難觀察出土壤污染的情況以及程度，人們必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)才能知曉土壤污染情況。1.2.2 不可逆性

在土壤污染中最主要的就是重金屬污染，重金屬對(duì)土壤的污染是一個(gè)不可逆的過(guò)程，受到污染的土壤需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間才能將重金屬元素消解。1.2.3 長(zhǎng)期性

在土壤被重金屬元素污染的過(guò)程中，這些污染元素一般都呈現(xiàn)垂直遞減分布，很難從根本上進(jìn)行治理。隨著時(shí)間的推移，土壤的重金屬污染深度會(huì)逐漸加深，影響更加惡劣。1.2.4 難治理性 與大氣污染和水污染相比，土壤污染的治理難度更大。通常，人們需要通過(guò)物理手段、化學(xué)手段和生物手段的綜合治理才能達(dá)到比較良好的治理效果。1.3 土壤污染的危害

土壤重金屬污染的危害十分嚴(yán)重，部分重金屬元素可以被農(nóng)作物吸收，在長(zhǎng)期生長(zhǎng)過(guò)程中，農(nóng)作物中的重金屬元素會(huì)逐漸富集起來(lái)，然后經(jīng)過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，對(duì)人體的健康造成極大威脅。另外，我國(guó)土壤資源有限，土壤污染使得可以利用的土壤資源變得越來(lái)越少，極大地影響了我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。土壤污染的治理時(shí)間十分長(zhǎng)，其產(chǎn)生的危害不可逆，嚴(yán)重影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。土壤重金屬污染的防治措施

土壤重金屬污染防治是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)任務(wù)。由于土壤重金屬污染十分嚴(yán)重，人們想要對(duì)土壤污染進(jìn)行根治，一方面要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有污染的治理，另一方面要加強(qiáng)對(duì)土壤污染的防范，從根本上減少土壤污染危害，做到防治結(jié)合。2.1 土壤重金屬污染的預(yù)防措施 2.1.1 加大環(huán)境監(jiān)管和治理力度 土壤污染的防治要從預(yù)防著手，提高社會(huì)大眾的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，從根本上減少各種污染物的排放，從而不斷減少土壤重金屬污染。監(jiān)督部門應(yīng)加大環(huán)境監(jiān)管力度，查找土壤重金屬污染的主要污染源，對(duì)癥下藥，從根本上杜絕土壤重金屬污染，嚴(yán)格控制各種污染物的隨意排放[2]。另外，人們必須加強(qiáng)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)，尤其是針對(duì)土壤污染灌溉區(qū)，必須要加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與管理，充分了解土壤中的重金屬污染成分以及各種污染元素的含量變化情況，為污染防治做好準(zhǔn)備。

2.1.2 科學(xué)地開(kāi)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的不規(guī)范操作是造成土壤重金屬污染的重要原因。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，人們必須加強(qiáng)科學(xué)種植理念的推廣，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能夠做到安全、規(guī)范，減少對(duì)土壤的危害。例如，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門要加強(qiáng)對(duì)農(nóng)民的教育，引導(dǎo)他們樹(shù)立綠色無(wú)公害生產(chǎn)理念，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中減少對(duì)農(nóng)藥、化肥的使用，即使使用這些物質(zhì)也要了解用量和使用方法，按照規(guī)范使用，防止對(duì)土壤帶來(lái)危害。另外，農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)各種低毒、高效、環(huán)境友好型農(nóng)藥的研發(fā)，嚴(yán)格控制農(nóng)藥的使用方法，減少重金屬污染。2.1.3 加強(qiáng)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)共享

環(huán)境污染是經(jīng)濟(jì)建設(shè)過(guò)程中必須要解決的問(wèn)題，人們必須要加強(qiáng)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)，不斷完善土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)管理體系，提高土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)水平。在具體的實(shí)施過(guò)程中，人們可以從以下方面著手：第一，建立統(tǒng)一的管理機(jī)制。在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中，可以建立統(tǒng)一的工作機(jī)制，由環(huán)境監(jiān)管部門承擔(dān)主要責(zé)任，對(duì)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行總體安排，然后對(duì)各個(gè)部門的責(zé)任進(jìn)行明確，使得土壤污染防治工作可以順利開(kāi)展[3]。第二，要建立土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)管理數(shù)據(jù)的共享平臺(tái)。在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中，不同的部門承擔(dān)的責(zé)任不同，比如，農(nóng)業(yè)部門有責(zé)任加強(qiáng)對(duì)農(nóng)民的教育，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)土壤的危害，工業(yè)監(jiān)管部門要加強(qiáng)對(duì)工廠的監(jiān)管，防止污水隨意排放。不同的部門應(yīng)該從不同角度對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以獲得更加全面的監(jiān)測(cè)信息，同時(shí)，各個(gè)部門要加強(qiáng)溝通與合作，實(shí)現(xiàn)信息共享，為各個(gè)部門制定土壤環(huán)境保護(hù)方案提供充足的數(shù)據(jù)支持。

2.2 土壤重金屬污染的治理措施 當(dāng)前，人們可以綜合運(yùn)用物理防治技術(shù)、化學(xué)防治技術(shù)和生物防治技術(shù)等手段對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行處理。

2.2.1 土壤物理修復(fù)技術(shù)

土壤物理修復(fù)技術(shù)指的是根據(jù)土壤自身的理化特性以及重金屬污染情況，通過(guò)物理方法對(duì)各種污染進(jìn)行處理的過(guò)程。其中最常見(jiàn)的方法是換土、深耕翻土。這些措施需要耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力和物力，卻只能實(shí)現(xiàn)表面治理，不能達(dá)到根治目的。電動(dòng)修復(fù)法也是比較常用的方法，指的是利用電池原理，在電場(chǎng)作用下讓重金屬離子開(kāi)始遷移，使得重金屬離子可以富集到電極，即處在土壤表層，然后將這些金屬離子去除。此外，在土壤處理過(guò)程中，人們還可以使用固定 / 穩(wěn)定化修復(fù)方法對(duì)各種無(wú)機(jī)污染雜質(zhì)進(jìn)行清除，這種方法的成本較低，處理設(shè)備便于移動(dòng)，穩(wěn)定性很強(qiáng)。2.2.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)技術(shù)指的是將修復(fù)劑添加到土壤中使得重金屬元素和化學(xué)修復(fù)劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將重金屬元素去除，或者降低土壤中的重金屬元素含量的方法?；瘜W(xué)修復(fù)法技術(shù)的種類也有很多，如土壤淋法、原位化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)、溶劑浸提法等。其中，土壤淋洗能夠?qū)Υ竺娣e污染進(jìn)行清理，但是對(duì)于一些滲透效果不佳的土壤，其處理效果不好；原位化學(xué)氧化修復(fù)技 術(shù)主要利用各種化學(xué)試劑與重金屬元素進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到污染治理的目的，這種方法雖然可以對(duì)土壤中的重金屬元素進(jìn)行處理，但是很可能會(huì)產(chǎn)生有毒氣體[4]。2.2.3 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)指的是利用生物的生命代謝活動(dòng)對(duì)土壤中的各種有毒物質(zhì)進(jìn)行清除的過(guò)程，治理成本較低，管理技術(shù)也比較簡(jiǎn)單，其中用于土壤修復(fù)的物質(zhì)有微生物、植物等。近年來(lái)，我國(guó)還積極加強(qiáng)對(duì)動(dòng)物修復(fù)技術(shù)的研究，如蚯蚓。人們發(fā)現(xiàn)，蚯蚓對(duì)重金屬元素有一定的忍耐能力，可以不斷吞食土壤中的有機(jī)質(zhì)，而且蚯蚓利用自身的酶系統(tǒng)，可以產(chǎn)生有利于土壤環(huán)境的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥，很好地促進(jìn)土壤金屬形態(tài)的轉(zhuǎn)換，使得土壤的養(yǎng)分得到循環(huán)，還改善了土壤環(huán)境。3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)環(huán)境污染十分嚴(yán)重，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，人們必須加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)力度。土壤重金屬污染的危害廣泛而嚴(yán)重，人們要積極加強(qiáng)對(duì)土壤環(huán)境污染的防治，綜合運(yùn)用物理、化學(xué)和生物等防治手段，對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行綜合治理，同時(shí)要加強(qiáng)對(duì)群眾的教育，從根本上減少土壤重金屬污染。