砷污染土壤的危害与修复技术
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土壤砷基本原理什么是土壤砷?土壤砷指的是土壤中存在的砷元素。
砷是一种常见的地壳元素,存在于土壤中。
它的存在形式可以是无机砷或有机砷。
无机砷和有机砷的区别1.无机砷:无机砷是指砷以无机形式存在于土壤中,如砷酸盐和砷化物等。
无机砷通常与土壤颗粒结合,并以离子形式存在。
2.有机砷:有机砷是指砷以有机形式存在于土壤中,如有机砷酸盐和有机砷化合物等。
有机砷通常与有机质颗粒结合。
土壤砷的来源土壤砷的来源多种多样,主要包括以下几个方面: 1. 天然来源:地壳中存在着一定量的砷元素,地球内部的地壳活动、火山喷发、地下水溶解矿物等都会使天然砷释放到土壤中。
2. 人为来源:人类活动也是土壤砷的重要来源,如农药、燃煤、工业废料排放等都会导致土壤中砷元素的增加。
土壤砷对环境和生物的影响土壤砷对环境和生物有着重要的影响: 1. 环境影响:土壤砷的存在会对土壤的物理、化学和生物性质产生影响,砷元素的富集会导致土壤毒性的增加,影响土壤的生态功能。
2. 生物影响:土壤砷的富集会对土壤中的微生物、植物和动物产生毒害作用,对生物多样性和生态平衡产生不良影响。
土壤砷的迁移和转化过程土壤砷的迁移和转化过程包括以下几个方面: 1. 吸附和解吸:砷元素在土壤颗粒表面具有较强的吸附性,但同时也可通过解吸作用释放到土壤溶液中。
2. 迁移:土壤中的砷元素可以通过水分的迁移向下逐渐淋洗至地下水中,从而影响地下水水质。
3. 转化:土壤中的砷元素还会通过微生物的作用而发生转化,如还原、氧化、甲基化等反应。
土壤砷的分析方法为了准确检测土壤中的砷含量,科学家们发展了一系列的分析方法: 1. 原子吸收光谱法:原子吸收光谱法是最常用的砷分析方法之一,它能够准确测定土壤中砷的含量。
2. X射线荧光光谱法:X射线荧光光谱法利用砷元素的荧光发射特性进行分析,具有快速、无损伤等特点。
3. 等离子体质谱法:等离子体质谱法是一种高灵敏度的分析方法,可以对砷及其同位素进行定量分析。
土壤砷修复目标值标准
土壤中的砷是一种常见的污染物,对人类健康和环境造成严重影响。
因此,针对土壤中砷的修复目标值和标准是非常重要的。
在不同国家或地区,对于土壤中砷的修复目标值和标准可能会有所不同,这取决于当地的环境法规和土壤质量标准。
以下是一些常见的土壤砷修复目标值和标准的讨论:
1. 美国环保局(EPA)制定了土壤中砷的风险评估标准,根据不同土壤用途(如农业、工业或居住区),土壤中砷的允许浓度范围可能有所不同。
一般来说,对于居住区土壤,EPA规定土壤中砷的允许浓度为20至39毫克/千克。
而对于农业土壤,允许浓度可能更高,为41至140毫克/千克。
这些数值可以作为土壤砷修复的目标值。
2. 欧盟对土壤中的砷含量也有严格的监管标准。
根据欧盟土壤框架指令,土壤中砷的允许浓度为6至20毫克/千克,具体数值取决于土壤类型和用途。
3. 中国国家标准《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)规定了土壤中砷的允许浓度标准。
对于砷的限量标准为0.5至20毫克
/千克,具体数值根据土壤用途的不同而有所调整。
除了以上提到的国家和地区标准外,还有许多其他国家和地区都制定了针对土壤砷含量的修复目标值和标准。
这些标准的制定通常考虑了土壤用途、人体暴露途径、环境风险评估等因素。
在进行土壤砷修复时,需要根据当地的法规和标准来制定修复方案,以确保修复达到相应的目标值和标准。
同时,也需要考虑到修复成本、技术可行性等因素,综合考虑制定合理的修复策略。
《我国农田土壤重金属污染现状·来源及修复技术研究综述》篇一我国农田土壤重金属污染现状、来源及修复技术研究综述一、引言随着工业化和城市化的快速发展,我国农田土壤面临着日益严重的重金属污染问题。
重金属污染不仅对农产品质量安全构成威胁,也对人类健康和生态环境安全产生严重影响。
因此,对我国农田土壤重金属污染的现状、来源及修复技术进行深入研究,具有极其重要的现实意义和科学价值。
本文将对目前我国农田土壤重金属污染的现状进行概述,分析其主要来源,并综述现有的修复技术研究成果。
二、我国农田土壤重金属污染现状目前,我国农田土壤重金属污染问题日益严重,尤其是镉、铅、汞、砷等重金属的污染尤为突出。
这些重金属通过大气沉降、污水灌溉、固体废弃物堆放等多种途径进入土壤,导致土壤质量下降,农产品安全受到威胁。
据相关研究显示,我国受重金属污染的耕地面积已占到全国耕地总面积的近五分之一,且呈逐年上升趋势。
三、农田土壤重金属污染来源农田土壤重金属污染的来源主要包括以下几个方面:1. 工业排放:工业生产过程中产生的含有重金属的废水、废气、废渣等未经处理或处理不当直接排放到环境中,通过大气沉降和污水灌溉等方式进入农田土壤。
2. 农业活动:过度使用化肥、农药等农业投入品,以及不合理的灌溉方式,也可能导致重金属在土壤中积累。
3. 城市生活垃圾和污水:城市生活垃圾和污水中含有大量的重金属,如果不经过妥善处理而直接排放或倾倒到农田中,将导致重金属污染。
四、农田土壤重金属污染修复技术研究针对农田土壤重金属污染问题,国内外学者进行了大量的研究,提出了一系列修复技术。
这些技术主要包括物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术等。
1. 物理修复技术:主要包括换土法、电动修复法、热解吸法等。
这些技术主要通过物理手段将重金属从土壤中去除或分离,从而达到修复目的。
2. 化学修复技术:主要包括化学淋洗法、化学固定法等。
化学淋洗法是通过使用适当的淋洗剂将土壤中的重金属淋洗出来,然后进行回收处理;化学固定法则是通过向土壤中添加改良剂,将重金属固定在土壤中,降低其生物可利用性。
农业资源与环境NONGYEZIYUANYUHUANJING耕地土壤重金属污染现状及治理修复措施袁雄辉 王 乐 万里平(江西正合生态农业有限公司,江西新余 338000)摘 要 耕地土壤重金属污染是我国农业生产和农村生态文明建设所面临的主要环境问题。
耕地土壤重金属污染不仅会降低耕地自净能力,减少农作物产量,同时重金属离子还会通过农作物根系的富集,导致粮食作物重金属超标,最终进入人体引发疾病,影响人们身体健康。
因此,及时地治理修复耕地土壤重金属污染已成为保障粮食作物安全生产的现实需求。
基于此,分析了耕地土壤污染现状及来源,并系统地介绍了耕地土壤重金属污染的治理修复措施,以期为耕地土壤保护提供参考。
关键词 耕地土壤;重金属污染;污染成因;修复措施1 耕地土壤重金属污染现状目前,耕地污染形势严峻,全国受污染的耕地约2 000万hm2,约占耕地总面积的1/5,不同程度的受镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)、硒(Se)、锌(Zn)及铜(Cu)等重金属污染[1]。
据2014年国家环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,我国耕地土壤的点位超标率为19.40%,镉、镍、砷是排在前三位的主要重金属污染物,主要以无机型重金属污染物为主。
其中,镉污染点位超标率最为严重,达7.00%,但其重度污染点位相对较少,大多仍处于中、轻度或轻微Cd污染状态[2]。
2 耕地土壤重金属污染成因2.1 大气中重金属沉降 工矿企业生产、汽车尾气排放产生的大量含重金属的有害气体及汽车轮胎磨损产生的粉尘等是大气中重金属的主要来源。
大气中重金属主要分布在工矿企业的周围和公路、铁路的两侧,在全国土壤状况调查的267条干线公路两侧的1 578个土壤点位中超标点位占20.30%[3]。
有些较细微的含重金属粉尘颗粒可随风扩散至周边地区成条带状分布,距污染源越远重金属污染强度越弱。
大气中的重金属经过自然沉降和雨淋沉降可进入周边耕地土壤,随着时间的推移,重金属在耕地土壤中叠加累积造成污染。
砷超富集植物及其对砷污染土壤的
修复机理
砷超富集植物(ARS)是一类能够吸收大量砷的植物,其具有比其他植物更强的砷吸收能力,可以从污染土壤中吸收更多的砷。
它们可以在不影响正常植物生长的情况下,通过把污染的砷从土壤中吸收出来,从而减少砷的污染。
砷超富集植物的修复机理包括:
1. 促进根系分泌物的产生:砷超富集植物可以促进根系分泌物的产生,如植物激素、酸性多糖、酚类物质等,从而影响土壤微生物的活性,促进砷的降解和迁移,使得砷污染的土壤变得更加活性,并促进砷的转化。
2. 改变土壤pH值:砷超富集植物可以改变土壤的酸碱度,从而影响砷的溶解度和土壤微生物的活性,进而促进砷的降解和迁移。
3. 促进砷的结合:砷超富集植物可以促进砷与土壤粒子结合,将砷转变为不溶性形式,降低砷的活性,避免砷在生物体内的吸收和转化,从而减少砷的污染。
4. 降低土壤渗透性:砷超富集植物可以降低土壤的渗透性,阻止砷污染土壤中活性砷的扩散和流失。
重金属污染土壤修复生物炭对重金属污染土壤修复的研究1.土壤重金属污染现状重金属就是指比重大于5.0g/cm3的金属元素,主要包含锌(zn)、银(pb)、镉(cd)、铜(cu)、铬(cr)、镍(ni)、汞(hg)和科东俄金属砷(as)等。
近年来,随着工业化、城市化的不断发展,工业活动、矿产的采矿和炼钢、城市垃圾的处置、污水烧概、农药和化肥的不合理杀灭、机动车尾气的排放量等人类活动引致大量重金属以各种相同的形式步入土壤,引发环境质量轻微转差。
由于重金属难于在生物物质循环和能量互换中水解,土壤重金属污染不仅遏制作物生长发育,催生作物早衰,减少产量,并且还可以通过食物链的天然、传达,危害人体身心健康。
尤为轻微的就是,有害重金属在土壤系统中所产生的污染过程具备隐蔽性、长期性和不可逆性等特点,一旦有害污染物步入土壤,则极难清扫出。
随着土壤重金属污染不断激化,因土壤重金属污染导致的病原体事件频发,重金属污染土壤的复原问题逐渐引发了人们的高度关注,逐渐沦为土壤及环境领域的研究热点和难点。
目前,人类活动是造成重金属在土壤中累积的主要来源。
比如,金属矿产资源的开发利用通常会使矿区及周边地区土壤重金属含量累积;农业活动中肥料和农药的不合理施用也会造成土壤污染,以磷肥为例,由于磷矿石成分复杂,含有多种重金属,比如zn、cr、pb、cu等,在施入过程中一同被带入土矗进而在土壤中富集。
2.重金属污染土壤修复研究进展土壤重金属的生物有效性及其对环境危害程度不仅与其总量相关,还与其在土壤中的赋存形态有关。
而重金属污染土壤修复的主要技术手段是更大程度的减少土壤中重金属的总量和降低其在环境中的有效性。
根据修复手段,土壤重金属修复技术大致可以分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。
其中,物理修复是指通过物理手段对土壤重金属进行稀释、热挥发或者移除等,比如客土法、电热法等;化学修复是指通过外源添加修复材料或土壤自身物质改变土壤环境引起化学反应来达到治理的效果,比如淋洗法、添加改良剂等(凯迪电厂的炭化物就属改良剂的一种,属生物炭);生物复原即为利用生物体去同时实现土壤重金属的搬迁转变,比如说微生物复原、植物复原等。
砷在土地和水体中的环境归趋砷是一种广泛存在于自然界中的元素,它存在于土壤、岩石和水体中。
然而,砷在环境中的富集和污染已经成为全球范围的一个重要环境问题。
本文将讨论砷在土地和水体中的环境归趋,以及其对人类健康和生态系统的潜在影响。
1. 砷在土壤中的归趋砷的含量和分布在土壤中具有很大的空间变异性。
砷主要以矿物形态存在于土壤中,如砷矿物、氧化砷和硫化砷等。
砷的富集主要取决于土壤的来源和地质背景,受到地球化学和土壤形成过程的影响。
当土壤中存在过高的砷含量时,可能会对植物和生物产生负面影响。
植物吸收土壤中的砷,并通过食物链传递给动物和人类。
因此,砷在土壤中的归趋对农业生产和人类健康具有重要影响。
为了解砷在土壤中的归趋,研究人员通常使用土壤采样和分析方法。
这些方法可以帮助我们确定土壤中砷的含量和分布。
此外,土壤修复技术也可以被应用来减轻土壤中砷污染带来的影响,如土壤重金属污染修复技术和植物修复技术等。
2. 砷在水体中的归趋砷在水体中的归趋也是一个重要的环境问题。
砷可以通过天然过程(如岩石风化)或人类活动(如煤矿开采、矿石加工和电池制造等)进入水体中。
当水体中的砷含量超过环境质量标准时,可能会对人类健康产生严重影响。
长期饮用富含砷的水可能导致砷中毒,引发一系列健康问题,包括皮肤病变、癌症和心血管疾病等。
因此,了解和掌握砷在水体中的归趋对于保护人类健康至关重要。
砷在水体中的归趋可以受到多种因素的影响,包括水体的pH、氧化还原条件、溶解有机质和与其他元素之间的相互作用等。
研究人员使用水样采集和分析方法来测量水体中砷的含量,并通过水体修复技术来降低砷污染。
对于水体中砷污染的管控,监测和规范是必不可少的。
政府机构应制定相关法律法规,监测和限制工业废水和农业排水中的砷含量。
此外,公众也应提高对用水安全的意识,选择可靠和安全的饮用水源。
3. 砷对人类健康和生态系统的影响砷在土地和水体中的富集和污染可能对人类健康和生态系统产生危害。
砷元素的防治措施砷元素的概述砷(As)是一种广泛存在于自然界的元素,同时也是一种有毒物质。
砷元素在环境中的存在主要是由于自然界的地质活动、矿产开采、农业活动和工业污染等造成的。
长期暴露于砷元素会对人体健康造成严重影响,包括慢性中毒、致癌性和生殖毒性等。
因此,对于砷元素的防治措施非常必要。
砷元素的来源砷元素主要有以下几个来源:1.地质活动:地壳中含有一定量的砷元素,地壳的运动和地质活动会导致砷元素的释放和扩散。
2.环境污染:工业生产、燃煤和石油燃烧等过程会产生大量的有机砷和无机砷,这些污染物对环境和人体健康都有害。
3.农业活动:土壤中的砷元素主要来自于农药、化肥和农业废弃物等。
4.饮用水:地下水中可能含有一定量的砷元素,长期饮用含有砷元素的水源会对人体造成危害。
砷元素的防治措施为了保护环境和人体健康,针对砷元素的防治可以采取以下措施:监测和评估定期监测和评估土壤、空气、水源、农产品和人体健康,以便及时发现和防止砷元素污染带来的风险。
控制砷元素污染源1.工业控制:加强工业污染源的监测和管理,采取合理的净化措施,减少砷元素的排放。
2.农业控制:合理使用农药和化肥,控制农业废弃物的处理,避免砷元素进入土壤和水源中。
3.水源控制:进行水源的监测和评估, 若发现含有砷元素的水源,应采取相应的处理措施,包括使用过滤器、反渗透和加热等方式。
土壤修复针对砷元素污染的土壤区域,应采取措施进行修复,可采用以下方法:1.土壤固化剂:使用土壤改良材料进行固化,如石灰、硫酸铁等,能够有效减少砷元素的迁移和释放。
2.生物修复:通过植物的吸收和土壤微生物的降解来修复砷元素污染的土壤。
3.土壤深采或迁移:将受到砷元素污染的土壤深度开采或迁移到其他地方,放置于专门的污染区域进行处理。
健康教育和宣传加强砷元素的健康教育和宣传,提高公众对于砷元素污染的认知水平,掌握防护知识并采取相应的预防措施。
监管和法规建立健全的砷元素防治法规和标准,加强对污染源的监管,严禁非法排放和违规行为。
砷污染土壤的危害与修复技术研究 摘要 本文简要的论述了土壤中 As 污染的主要来源,土壤中砷及其化合物对生物和人类的危害,探讨了土壤砷污染的不同修复技术研究现状及特点。最后展望了 As 污染土壤生物挥发研究的未来。
关键词 砷 污染土壤 修复技术 引 言 砷(As)是亲 S 元素,在地壳中以硫砷矿(雌黄As2S3,雄黄 As4S4,砷硫铁矿 FeAsS)存在或者伴生于 Cu、Pb、Zn 等硫化物。由于 As 在许多行业的广为应用,通过开采、加工、使用、废弃等过程使其大量残留到土壤中,造成世界范围内土壤中 As 污染普遍存在 [1-2] 。据统计 , 目前世界上有 19 个国家发生较大区域的砷污染。在孟加拉国、印度的西孟加拉邦、阿根廷和越南,由于地下水污染导致 3900 万以上的人口受到不同程度的砷毒害 ,700 万人口受到严重伤害 [3-4],由于饮用高砷井水,在我国的内蒙古、山西、新疆等地居民发生了不同程度的砷中毒,导致皮肤病理损害 [5-6]。. 随着工农业的发展和含砷化学物质的不断应用 ,砷污染已成为一个世界性的严重问题 。土壤、大气和水体中的砷污染也正危胁着作物生产和人类的健康 。因此 ,研究砷的污染和修复技术具有重要的现实意义 ,减少或者消除砷的污染和毒害也是一个亟待解决的重要课题。本文就土壤中As 污染的来源和土壤中砷及其化合物污染对生物和人类的危害,探讨了土壤砷污染的不同修复技术研究。
1 土壤砷污染的来源 土壤中As的本底主要来源于成土母质,其浓度大小和分布由成土过程的环境因素所决定;虽然相对于成土母质有了明显的富集,但一般不会超过15 mg/kg(除一些特殊的富As地区外)[7-8]。造成土壤污染的高浓度As主要来源:来自于大气中的砷:大气中的重金属含量变化对土壤中砷含量具有明显的影响。比利时每年从大气进入土壤中的砷为15g/ha[9]。在湖南省石门县雄黄矿附近的 3 个村调查发现 , 土壤含砷量为 84~296mg/kg[10], 超过我国一级土壤环境质量标准( 15mg/kg) 的 6~19 倍。在我国贵州省某些地区 , 煤中砷含量高达 100~9000mg/kg [11]。煤的燃烧可向大气中排放大量的砷,煤炭中含As 2 ~ 82 mg/kg,但褐煤中可高达1500 mg/kg,一方面它们在露天堆放中会直接释放一部分到大气中;另一方面 在使用中产生As污染,如火电厂燃煤产生的飞灰和灰渣中含有大量的As,特别是粒径较小的飞灰 [12-14]。随农药和化肥进入土壤中的砷:砷化物曾经或正被广泛用于农业中做杀虫剂、消毒液、杀菌剂和除草剂;另外一些化肥中也含有一定量的As。无机砷化物被用作广谱的土壤杀菌剂和除草剂,由于难降解和毒性,现已被有机As除草剂如甲基胂酸取代,虽然它们对哺乳动物毒性较少,但能在土壤中持久存在并且可为植物所利用[15]。在农业地区 , 特别是在西方国家的家庭园林中由于经常施用含砷农药 , 使得土壤中砷的残留量明显增加 , 个别情况下土壤砷含量达到 112mg/kg[9]。据估计[16]在美国新泽西州 , 1900~1980 年 , 大约有 6840t 的砷以农药的形式进入土壤中 , 未施过含砷农药的土壤砷含量极少超过 10mg/kg, 而重复施用含砷农药的土壤 , 砷含量可高达 2000mg/kg 以上。磷肥中砷含量一般在 20~50mg/kg, 高的可达几百mg/kg[17],若长期大量施用可使土壤中的砷不断积累 ,造成土壤砷严重污染。随污水进入土壤中的砷:砷化物可作为某些工业生产中的添加剂、脱毛剂、防腐剂、脱色剂, 在生产过程中砷主要以废水形式向环境中释放 , 亚砷酸钠曾被用来作为动物皮毛处理的杀虫剂,使用后的废弃液排放到土地上,可造成表层土和亚表层土分别高达435和1010 mg/kg的污染[18]
2土壤中砷对植物和人类的危害 2.1土壤中砷的价态和形态 As 主要有-3、0、+3、+5 等 4 种价态,形成 AsO2-、AsO43-、HAsO42-、H2AsO3这四种形态[19-20],以及硫化物、甲基化的 As 化合物等。砷在土壤中的存在形态决定着砷对生物的有效性和毒性[21 ]. 土壤中砷以无机态为主 ,而无机态砷又以 As ( Ⅴ)为主,土壤中的 As ( Ⅴ)和 As ( Ⅲ)之间可以通过氧化 - 还原反应而发生价态转变 ,二者之间保持动态平衡[22-23 ]. 进入土壤的砷 , 通过径流机械作用、物理化学作用和生物作用 , 部分水溶性砷和粘土颗粒吸附砷随径流进入水体 ; 但是绝大部分砷通过吸附 - 沉淀、离子交换、络合、氧化还原反应等作用滞留在土壤中 [ 24 ]。 2.2砷及其化合物对植物的危害 砷是植物强烈累积的元素,同时砷是生物生长过程中的有害元素。由于土壤中含有砷, 所以植物生长过程中都吸收了一定数量的砷。砷对作物毒害的外观症状十分明显 ,表现为根条数减少 ,根系发褐、发黑 ,根重量、根体积下降 ,植株矮小 ,叶片失绿发黄 ,植株长势弱 ,生长发育延迟 ,严重时不能开花结实 ,甚至死亡[25-26]。植物吸收 As 主要通过根系,通过共质体途径进人体 内的[27] 过量的砷可降低伤流和蒸腾速率抑制根系的活性、阻碍对水分、氮、磷、钾 、镁、钙等养分的吸收和运输 植物表现为叶片脱落 根部伸长受阻 ,直至植物枯死 不同种类植物对土壤中砷污染的抗性不同 ,早生植物抗性大于水生植物 禾谷类植物抗性大于豆类、黄瓜等蔬菜。 2.3砷及其化合物对人体的危害 砷对人类健康的危害很大, 高浓度时可立即杀死细胞, 一次误服0 . 1 克AS2O 3; 可危及生命。因此美国环境保护机构己于2001 年1 月将饮用水砷限量从50 个pp b 降低到10 个pp b。通常人体平均含砷量小于0 . 1 克或小于干重的 1 . 4×10- 4 % 。人体平均每日交换砷0 . 5 毫克, 其中随食物摄取0 . 3 毫克, 随水摄入0 . 2 毫克。 如果摄入量超标(每日平均交换砷 0 . 5mg)砷就会在人体内蓄积, 过量的砷对人有明显的危害或产生中毒。砷化物的毒性作用, 主要是与人体细胞中酶系统的流基相结合, 致使细胞酶系统作用障碍, 从而影响细胞的正常代谢, 砷进入血循环后, 还可直接损害毛细血管, 同时可使心、 肝、 肾等实质性器官发生脂肪性变。 急性中毒症状初期为恶心、 呕吐、 腹泻、 继之出现中毒性神经炎和肾炎等症状。砷有致癌作用, 接触砷的人常有肺癌和皮肤癌发生。
3砷污染土壤的修复技术 3.1工程措施法 工程措施主要包括客土、 换土和深耕翻土等。换土就是把污染土壤取走, 换入新的干净土壤。客土法是向污染土壤内加入大量的干净土壤, 覆盖在表层或混匀, 使污染物浓度降低。翻土可以使聚集在表层的污染物分散到深层, 达到稀释和自处理的目的。深耕翻土主要用于轻度污染的土壤, 而客土和换土主要用于重度污染的土壤。工程措施治理重金属污染土壤具有彻底、 稳定的特点, 但工程量大、 投资费用高, 破坏土体结构, 引起土壤肥力下降。 3.2物理化学修复法 物理化学修复主要包括了土壤淋洗法、玻璃化法、电化学法等。土壤淋洗法利用淋洗剂淋洗污染土壤, 使土壤固相中的重金属转移到土壤液相中, 降低污染物毒性。玻璃化法是在现场使用电加热, 将污染土壤熔化, 冷却后形成化学惰性的、 非扩散的坚硬玻璃体技术。电化学法是利用外加电场所产生的动电效应驱动土壤中的污染物沿电场方向定向迁移。富集的污染物可在电极区得到集中处理或分离。对于渗透性不高, 传导性差的粘性土壤中的砷, 根据电流能破坏金属- 土壤键的原理, 可应用电化学法予以去除。 3.3微生物法 微生物不仅种类繁多,数量极大,分布广泛,而且具有繁殖迅速,个体微小,比表面积大,对环境适应能力强等特点,因而成为人类最宝贵、最具开发潜力的资源库之一[28]。微生物参与了砷在环境中循环的多个环节,如土壤/水体中砷的相互转化、砷由地表向地下和水体的迁移、生物甲基化产生的气态砷和微生物对砷的吸附、固定等。砷虽然对人体有毒,但微生物对砷的适应性极强,甚至有的微生物以砷作为其生长的能源[29]。细菌对砷的抗性和代谢系统有三种模式:一是最为广泛存在的为砷操纵子,它们存在于大多数细菌的基因组和质粒中;二是最近发现的arr基因,这是周质区的As(Ⅴ)还原酶,它在厌氧呼吸中起作用,使 As(Ⅴ)作为末端电子受体;三是 aso 基因编码周质 As(Ⅲ)氧化酶,它在好氧环境下发挥抗耐 As(Ⅲ)作用,使 As(Ⅲ)成为电子供体,转化为低毒的 As(Ⅴ)[29]。鉴于这三种模式,我们可以从受砷污染或者未受砷污染的环境中筛选得到抗耐砷菌, 把环境中的砷吸附和解毒。例如日本研究人员利用微生物对砷的吸附特性将砷从水体中去除[30]。最近还有被提到微生物甲基化砷,由于砷甲基化三甲基砷最终产物是无毒的,因此微生物甲基化砷成为了新的研究热点。 3.4植物修复法 植物修复是利用某种植物来净化受重金属及/或有机污染物如原油、溶剂以及聚合碳氢化学物(PAHs)污染的土壤、沉淀和水体[31]。植物修复按其修复的机理和过程可分为植物萃取、植物固定、植物挥发、根系过滤、植物降解。其中,植物萃取(Phytoextraction)是指利用植物根系吸收土壤污染物质并运送至植物地上部,通过收割地上部物质而达到去除土壤中污染物的一种方法。 对于不同的要修复的污染点要选择适当的植物和条件。适当的植物有两种,一种是转基因植物,另一种是超富集植物。陈同斌[32]等人在中国境内找到砷的超富集植物凤尾蕨属的蜈蚣草(Pteris vittata L.),经野外调查表明,蜈蚣草对砷具有很强的富集作用,在含砷9 mg/kg 的正常土壤中,蜈蚣草地下部和地上部对砷的生物富集系数分别高71和80。除了蜈蚣草,还有大叶井口边草(Pteris creticaL.)。大叶井口边草地上部的平均含砷量418 mg/kg(干重,下同),最大含砷量可达694 mg/kg;地下部(根)的平均含砷量293 mg/kg,最大含砷量552 mg/kg,地上部含砷量均大于土壤砷含量,且随土壤砷含量的增加而增加,其生物富集系数为1.3~4.8[33]。我们可以通过利用种植砷超富集植物来提取受砷污染土壤中的砷,并通过收割其地上部并进行处置来净化土壤。至于转基因植物就是利用改变植物的基因,使得某种植物具备抗耐砷并且能够富集砷的基因。Dhankher[34]等将细菌的砷还原酶基因arsC和谷氨酰半胱氨酸合成酶基因γ-gcs同时转入拟南芥植株中, 得到了砷高耐受和高积累的转基因植株。转基因植物虽然当前尚无实用价值,但为植物修复开辟了新途径。 3.5土壤动物修复法 土壤中的某些低等动物如蚯蚓、 鼠类等可吸收土壤中的重金属, 进而降低了污染土壤中重金属的含量。杨居荣等[35]用威廉环毛蚯蚓进行试验, 当土壤投加 As100~ 300、Cd10、Cu300、Pb300mg/kg 时, 蚯蚓对砷的富集系数最大。因此在砷污染的土壤上放养蚯蚓, 待其富集砷后, 采用电击、 灌水等方法驱除蚯蚓,集中处理, 修复砷污染土壤。