2023年《安全环境环保技术》之论环境污染之重金属污染的理论现状及防治措施.docx

论环境污染之重金属污染的理论现状及防治措施 【内容】     随着我国经济的快速开展，人口的日益增多，受污染的土壤面积在逐步增加，据不完全统计，从1980年至1998年，受污染土壤面积已增加至约占耕地总面积的1/5。值得注意的是，我国乡镇工业的“三废〞排放对土壤环境带来的污染问题，在乡镇工业兴旺地区，局部土壤环境污染十分严重。据调查，我国土壤环境污染中危害比较严重的是重金属铜和汞的污染，有些地区居民已出现“骨痛症〞的病症。此外，城市污水中污泥的农业利用，以及城市垃圾、废矿渣、有毒废弃物的堆存、处置，花化肥农药以及农用地膜的大量使用，公路两旁土壤的多环芳烃及铅污染等，对土壤环境产生极大的威胁。因此，深入研究各种环境污染物质在土壤环境中的迁移、转化、降解、残留等行为特征和变化规律，探寻经济合理、有效的综合防治措施，加强立法与管理，保护土壤资源，是一项复杂而艰巨的任务。 【关键词】 土壤环境污染  重金属污染及其修复与防治         随着我国经济的快速开展，人口的日益增多，受污染的土壤面积在逐步增加，据不完全统计，从1980年至1998年，全国受污染土壤面积逐年增加，到1998年，已达耕地总面积的约1/5。值得注意的是，我国乡镇工业的“三废〞排放对土壤环境带来的污染问题。在乡镇工业兴旺地区，局部土壤环境污染十分严重。据调查，我国土壤环境污染中危害比较严重的是重金属铜和汞的污染，有些地区居民已出现“骨痛症〞的病症。此外，城市污水中污泥的农业利用，以及城市垃圾、废矿渣、有毒废弃物的堆存、处置，化肥农药以及农用地膜的大量使用，公路两旁土壤的多环芳烃及铅污染等，对土壤环境产生极大的威胁。因此，深入研究各种环境污染物质在土壤环境中的迁移、转化、降解、残留等行为特征和变化规律，探寻经济合理、有效的综合防治措施，加强立法与管理，保护土壤资源，是一项复杂而艰巨的任务。     土壤环境是地球环境系统的重要组成局部之一，具有特殊的空间地位，上界面与大气圈和生物圈相接，下界面与岩石圈和地下水相接。因此，土壤环境成为各种物理的、化学的以及生物过程、界面反响、物质与能力交换、迁移转换过程最为复杂和频繁的地带，也是环境变化信息较为敏感和丰富的子环境系统，在整个地表系统中起着重要的稳定与缓冲作用。正是由于土壤环境的复杂性，土壤污染不像大气污染和水体污染那么容易被人发现，有时直到土壤中的污染物通过食物链进入动物和人体，并且对人体或动物造成毒害时，土壤污染才被发现，而此时，土壤污染往往已经十分严重了。早在1877年日本枥木县就发生了足尾铜山公害事件，铜矿山排出的含铜污水污染了附近的农田，致使数千公顷土壤和作物受害，造成严重减产。这是早期土壤环境污染的典型案例。 土壤环境还起着重要的净化、稳定和缓冲作用。土壤环境具有较强的净化能力、较大的环境容量，人类很早就把它作为处理动物粪便、有机废物和垃圾的天然场所，现代开展起来的污水灌溉、污泥施田等各种土地处理系统，更是在有意识、有目的地利用土壤的环境功能和环境容量。然而土壤环境的净化、稳定与缓冲作用是有限度的，如果输入土壤环境的污染物质的数量和速度超过了土壤的自净能力和容纳能力，土壤环境将会遭到严重破坏；而一旦土壤环境受到污染，不但土壤本身的治理难度大、周期长，污染物质还会通过各种迁移途径向大气、水和生物环境中迁移，产生“次生污染〞。  因为土壤环境中各种元素的生物地球化学循环，不但包括各种营养元素的循环，也包括重金属和化学农药等污染物质的循环，所以，土壤环境元素生物地球化学循环对整个地球生态系统和人类的影响既有有利的一面，也有不利的一面。     土壤中重金属元素和化学农药的生物地球循环一直是土壤环境学研究的重点领域。作为地表环境系统中的重要缓冲带，土壤可以吸收和容纳大气圈和水圈中的污染物质，但如果进入土壤的污染物超过了土壤的自净能力，长期积累后形成的污染将会十分严重。例如，重金属在土壤中一般不易随水淋滤，也不能被土壤微生物所分解，使得重金属常常先在土壤环境中积累，有的重金属元素在土壤中还能转化为毒性更强的存在形态，再通过食物链等途径进入动植物甚至人类体内。污染物在土壤环境中积累的初期通常没有明显征兆，不易为人们觉察和警惕，而一旦污染到达一定危害程度而表现出来时那么很难消除。日本在20世纪五六十年代发生的土壤重金属污染，至今仍没有有效的去处方法。土壤环境中的农药可以通过挥发、扩散和迁移进入大气而引起大气污染，或随水迁移、扩散（包括淋溶和水土流失）进入水体而引起水体污染，进而导致化学农药在全球范围内的扩散。人们甚至在北极圈的冰层中发现了早已被禁止使用的DDT农药的残留物，可见土壤生物地球化学循环所传送的污染物质早已遍布全球各个角落。这些重金属和化学农药等有害物质极易通过食物链在生物体内浓缩，对动植物和人类造成危害。 由此可见，我们应该充分认识土壤环境生物地球化学循环对人类影响的两面性，利用其有利的一面，防止其不利的一面。利用土壤的环境容量和自净能力来缓解和治理当前面临的一些污染问题，同时也要看到土壤污染的潜在危害性。在环境污染防治中，只有对包括土壤环境在内的整个地表环境系统进行综合整治，才是解决各种环境问题的可持续开展之路。     土壤环境污染物确实定和来源的分析是实施土壤污染治理的重要依据。通过土壤环境污染物分析和污染源分析可以确定土壤污染类型、污染程度、污染事件和主要污染物，是实现土壤污染的科学治理和控制的根底。     根据土壤环境污染物性质，土壤环境污染物可分为有机污染物、无机污染物、放射性污染物和病原菌污染物等。     土壤环境中主要无机污染物有重金属污染物、酸碱污染物和化学肥料3大类。其中，重金属污染物是土壤中最难以治理的一种，主要通过农田污水灌溉、重金属冶炼厂废气的沉降等过程进入土壤。重金属形态稳定、不会分解、容易富集，对其的治理无论从本钱投入还是从对土壤本身的损伤来说都是难以承受的。镉、汞、铅、铜等是几种常见的污染物。     土壤环境污染源主要由人类活动引起，根据污染源的性质将其划分为工业污染源、农业污染源、生物污染源、交通污染源、放射性污染源和生活污染源。     由于污染物复杂、污染源多样，土壤结构特殊，土壤污染机制复杂，发生类型多样，而且表现特征也很突出，因此，具有多种类型的土壤污染。     根据污染物划分，土壤环境污染可以划分为有机物污染、重金属污染、放射性元素污染以及病原微生物污染。重金属一般通过水体和大气的沉降进入土壤中，工业“三废〞是重金属的重要来源，重金属主要有汞、镉、铜、锌、鉻、镍、钴等。重金属不能被微生物分解，而且可为生物富集，因此，土壤一旦被重金属污染那么其自然净化过程和人工治理都非常困难。此外，重金属可以被生物富集，因而对人类有较大的潜在危害。重金属污染目前已经成为土壤污染研究的一个热点问题。     根据污染途径划分，土壤环境污染可以划分为水体污染型、大气污染型、农业污染型以及固体废弃物污染型。固体废弃物通常是指生产和生活中丢弃的固体和泥状物质，包括工业废渣、城市垃圾、从废水和废气中别离出来的固体颗粒物等。堆放在土壤外表大量固体废弃物中的污染物会随雨水淋滤进入土壤造成污染。固体废弃物中含有重金属、有毒化学物质 油类 细菌等，固体废弃物污染的特点是，以污染物堆放地或填埋地为中心放射性向周围扩散的点源污染。   土壤环境污染具有以下两点危害： （一）土壤污染对农业的危害     土壤是农业最重要的生产资料，是人类的食物来源。农田污染直接影响植物生长和人类健康与生存质量，所以农田污染历来是人们比较关注的一种土壤污染。     污染物浓度到达一定水平时农作物就会遭受灾害，导致农作物大量减产甚至死亡。例如，铜等重金属被植物吸收后集中后在植物的根部，很少向植物地上局部转移，致使植物根部重金属浓度过高，植物还没有成熟就已经被毒害 枯萎甚至死亡。     如果污染物在农作物收获时仍然在植物可以忍受的限度之内，植物仍然可以成熟，但是植物的细胞 组织或某一器官已经遭到毒害。这样的农作物被食用后，会直接对人体产生毒害。     （二）土壤环境污染与人类健康     土壤环境污染一旦形成，对人类健康就会产生很大的影响。一方面，土壤中有机污染物分解时可能会产生使人感官极为不愉快的恶臭气体，而且有些有机物降解时会产生危害动植物和人类的有毒气体；另一方面，土壤中的重金属和某些有机物也可以在植物体内富集，通过食物链影响动物和人类健康。     金属元素在自然界是广泛存在的，金属对生物和人类的生存尤为重要。例如，铁元素是合成血红蛋白的必要元素，血液中铁的浓度过低会导致缺铁性贫血。锌元素能增强食欲，促进生长发育，具有重要的生理功能，增强创伤组织的再生能力，加速组织愈合等作用。人体缺锌，将引起锌酸活力减退而产生营养不良，嗅觉、味觉丧失，视力下降，贫血、肝脾肿大、生殖器官发育不全等症，还可以引起心血管疾病。 金属元素是人类祖先最早利用的元素之一，但是由于古代的冶金规模较小，很少造成大面积的重金属污染。随着人类采矿、冶炼技术、现代工业的开展，重金属污染已经成为很严重而且极难治理的污染之一。早在20世纪50年代前后出现的〞八大公害〞事件中，日本九州的水俣病、富山的骨痛病、四日的呼吸道疾病等都是由重金属污染所导致。 在土壤环境中，重金属污染源主要来自矿业、工业、农业和交通等方面： （一）矿业污染源：在重金属矿山开采过程中，尾矿未加处理或者处理不当都会使土壤环境遭受重金属污染，洗矿用水如果未经处理直接排放也会造成土壤环境重金属污染，此外矿山开采的粉尘随大气沉降也会造成土壤重金属污染。矿业污染源的特点是，以矿山开采点为起点沿矿石运输方向、水流下游方向及下风向分布，污染面积较大。 （二）工业污染源：一般来说，工业中各个行业都会有重金属废料排放，其中冶炼业、电镀业、加工业、化学工业以及其他大量使用金属作为原材料或生产资料的行业都是重金属污染比较严重的行业。工业污染源的主要特点是，污染排放浓度较高、成分复杂、难于治理，大局部工业污染源排放的污染物都可以直接影响到周围居民，“三废〞的处理不当均可以进入土壤环境造成污染事故。 （三）农业污染源：农业污染源中的重金属污染主要来自农药和化肥以及污水灌溉。农药和化肥中会含有少量的重金属，随着农药和化肥的施用进入农田土壤环境；用含重金属的污水灌溉农田也会导致土壤重金属污染。污染物危害农作物生长，影响产量。富集重金属的农作物进入食物链那么会影响人类健康。农业污染源的主要特点是，污染的主要土壤环境是农田，农田周边的土壤也会受到影响，对人类健康有着直接的影响。 （四）交通污染源：交通污染源是指交通运输中，尤其是汽车运输中所排出的尾气中含有重金属，导致周边土壤环境受到重金属污染。汽车使用的汽油中一般含有重金属铅，随尾气的排放，会在公路两侧造成铅污染。交通污染的特点是：沿公路两侧分布，主要污染物是铅。 在土壤环境中，重金属污染特点可以分为两个局部，一是土壤环境中重金属自身的特点；二是区别与水体和大气等介质中的特点： （一）形态变化较为复杂；（二）有机态比无机态的毒性大；（三）毒性与价态和化合物的种类有关；（四）环境中的迁移转化形式多样化；（五）生物毒性效应的浓度较低；（六）在生物体内积累和富集；（七）在土壤环境中不易被觉察；（八）在环境中不会降解和消除；（九）在人体中呈现慢性毒性过程；（十）土壤环境分布呈现区域性。 常见的有害重金属元素污染有汞污染、镉污染、铅污染、鉻污染等。 重金属是对生态环境危害极大的一类污染物。重金属在土壤中的残留时间长，植物或微生物很难降解，且重金属在作物的可食部位过量积累后易于通过食物链传递给人或动物，给人类健康带来严重危害。如何消除土壤环境中的重金属污染物已成为国际性难题。目前，重金属污染修复技术主要有物理、化学和生物治理方法，但这些方法绝大局部尚处于试验模拟阶段。 适合重金属污染的物力修复方法主要有：改土法、清洗法、电动修复法、热处理法等。这些方法适用于治理面积小、污染较轻的土壤，而对于污染面积较大、污染严重的土壤需要消耗大量的人力和财