第16章 土壤重金属污染化学简化版
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土壤重金属污染土壤重金属是指由于人类活动将金属加入到土壤中,致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。
重金属是指比重等于或大于5.0的金属,如Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等;As是一种准金属,但由于其化学性质和环境行为与重金属多有相似之处,故在讨论重金属时往往包括砷,有的则直接将其包括在重金属范围内。
由于土壤中铁和锰含量较高,因而一般认为它们不是土壤污染元素,但在强还原条件下,铁和锰所引起的毒害亦引起足够的重视。
土壤一旦遭受重金属污染就很难恢复,因而应特别关注Cd、Hg、Cr、Pb、Ni、Zn、Cu等对土壤的污染,这些元素在过量情况下有较大的生物毒性,并可通过食物链对人体健康带来威胁。
1、重金属的土壤化学行为进入土壤中的重金属的归宿将由一系列复杂的化学反应和物理与生物过程所控制。
虽然不同重金属之间某些化学行为有相似之处,但它们并不存在完全的一致性。
当它们加入土壤后,最初的可动性将在很大程度上依赖添加重金属的形态,也就是说这将依赖于金属的来源。
在消化泥污中,与有机质相缔合的金属占有相当大的比例,仅有一小部分以硫化物、磷酸盐和氧化物而存在。
熔炼厂的颗粒排放物含有金属氧化物;燃烧石油时,铅以溴代氯化物形式排出,但在大气和土壤中容易转化为硫酸铅和含氧硫酸铅。
由于形态的不同,进入土壤中的金属离子的形态和量也很不相同,并直接影响重金属在土体的迁移、转化及植物效应。
在不同土壤条件下,包括土壤的重金属类型、土地利用方式(水田、旱地、果园、林地、草场等),土壤的物理化学性状(土壤的酸碱度、氧化还原条件、吸附作用、络合作用等)的影响,都能引起土壤中重金属元素存在形态的差异,从而影响重金属的转化和作物对重金属的吸收。
1)土壤氧化-还原条件与重金属的迁移转化:土壤是一个氧化-还原体系,土壤水分状况,土壤中有机质和硫的含量都处于动态变化之中。
土壤中的氧化还原体系是一个由众多无机的和有机的单质氧化-还原体系组成的复杂体系。
土壤中重金属污染的来源\危害与治理随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加,土壤重金属污染日益严重,污染程度在加剧,面积在逐年扩大。
重金属污染物在土壤中移动差、滞留时间长、不能被微生物降解,并可经水、植物等介质最终影响人类健康。
所谓土壤重金属污染,是指由于人类活动,土壤中的微量有害元在土壤中的含量超过背景值,过量沉积而引起的含量过高,统称为土壤重金属污染。
污染土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素,以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。
土壤重金属污染的主要来源是大气中重金属的沉降、农药、化肥和塑料薄膜的使用、污泥施肥、污水灌溉、含有重金属的废物的堆积、金属矿山的酸性废水污染等。
随着工业的日趋发展,国民经济的不断增长,土壤重金属污染也越来越严重.在经济发达地区,重金属则来自于工厂,国内三十几家环保组织联合发布的《2010IT品牌供应链重金属污染调研》称,IT企业重金属污染居首。
一项由原国家环保总局进行的土壤调查结果显示,广东省珠江三角洲近40%的农田菜地土壤遭重金属污染,且其中10%属严重超标。
据我国农业部进行的全国污灌区调查,在约140万hm2的污水灌区中,遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%,其中轻度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,严重污染的占8.4%。
我国每年因重金属污染而减产粮食1000多万倾,被重金属污染的粮食每年多达1200万倾,合计经济损失至少200亿元。
从目前重金属污染调查情况来看,我国大多数城市近郊土壤都遭受不同程度的污染。
国家相关部门最近的调查资料显示,江苏省某丘陵地区14000km范围内,铜、汞、铅和镉等的污染面积达35.9%。
广东省地勘部门土壤调查结果显示,西江流域的1万km2土地遭受重金属污染的面积达5500km2,污染率超过50%,其中,汞的污染面积达1257km2,污染深度达到地下40cm……那么,土壤重金属究竟有何危害?重金属不能为土壤微生物所分解, 而易于积累, 转化为毒性更大的甲基化合物, 甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积, 严重危害人体健康。
土壤重金属污染及其治理方法土壤,是我们生存的根基,它为植物提供养分,为生物提供栖息之所。
然而,近年来土壤重金属污染问题日益严重,给生态环境和人类健康带来了巨大威胁。
什么是土壤重金属污染呢?简单来说,就是一些重金属元素,如汞、镉、铅、铬、砷等,在土壤中的含量超过了正常水平。
这些重金属可能来自于工业活动,比如采矿、冶炼、电镀等;也可能来自农业生产,像过度使用含重金属的化肥和农药;还可能是生活垃圾、交通尾气等的排放。
土壤重金属污染带来的危害不容小觑。
首先,它会影响土壤的质量和肥力,导致土壤板结、酸化、碱化等问题,使得农作物生长受阻,产量和品质下降。
其次,重金属会在农作物中积累,通过食物链进入人体,对人体健康造成慢性毒害。
比如,镉中毒会引起肾脏损害,铅中毒会影响神经系统和智力发育,汞中毒则会损害中枢神经系统等。
此外,土壤重金属污染还会破坏生态平衡,影响土壤微生物的活性和多样性,降低土壤的生态服务功能。
那么,面对土壤重金属污染,我们有哪些治理方法呢?物理修复方法是常见的一种。
其中,客土法就是将被污染的土壤挖走,换上干净的土壤。
但这种方法工程量大,成本高,而且只适用于小面积污染的土壤。
电动修复法则是利用电场作用,将重金属离子迁移到电极附近,从而去除土壤中的重金属。
不过,这种方法对于土壤质地和污染物的类型有一定的限制。
化学修复方法也有应用。
化学淋洗法是通过向土壤中注入化学淋洗剂,将重金属溶解并冲洗出来。
但淋洗剂的选择要谨慎,以免造成二次污染。
化学固定法则是通过添加化学物质,使重金属转化为稳定的形态,降低其生物有效性。
然而,这种方法只是暂时固定了重金属,不能从根本上解决问题。
生物修复方法逐渐受到关注。
植物修复就是利用某些植物对重金属的吸收和积累能力,将土壤中的重金属转移到植物体内,然后收割植物进行处理。
例如,蜈蚣草对砷有很强的富集能力。
微生物修复则是利用微生物的代谢活动,降低土壤中重金属的毒性。
此外,动物修复也有一定的研究,但应用相对较少。