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重金属污染土壤的来源及如何治理

访问量:65 次发布时间:2018-02-09

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土壤重金属污染来源: 
 
<1>、随着大气沉降进入土壤的重金属 
 
大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和粉尘。除汞以外,重金属基本上是以气溶胶的形态进入大气,经过自然沉降和降水进人土壤。据Lisk报道,煤含Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金属,石油中含有相当量的Hg(O.02~30mg/kg),这类燃料在燃烧时,部分悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气,其中1O%~30%沉降在距排放源十几公里的范围内,据估计全世界每年约有1600吨的汞是通过煤和其它石化燃料燃烧而排放到大气中去的。例如比利时每年从大气进入每公顷土壤的重金属量就有Pb 250g、Cd 19g、As 15g、Zn 3750g。运输,特别是汽车运输对大气和土壤造成严重污染。主要以Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等的污染为主。它们来自于含铅汽油的燃烧和汽车轮胎磨损产生的粉尘,据有关材料报导,汽车排放的尾气中含Pb量多达20~50 μg/L,它们成条带状分布,因距离公路、铁路、城市中心的远近及交通量的大小有明显的差异。Вериня等研究发现在公路两侧50m的距离有被污染的痕迹,每月每平方米累积的易溶性污染物在4~40 g。进入环境的强度顺序为:Cu、Pb、Co、Fe和Zn。在宁-杭公路南京段两侧的土壤形成Pb、Cr、Co污染带,且沿公路延长方向分布,自公路两侧污染强度减弱。经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染,与重工业发达程度、城市的人口密度、土地利用率、交通发达程度有直接关系,距城市越近污染的程度就越重,污染强弱顺序为:城市-郊区-农村。 
 
<2>、随污水进入土壤的重金属 
 
利用污水灌溉是灌区农业的一项古老的技术,主要是把污水作为灌溉水源来利用。污水按来源和数量可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。生活污水中重金属含量很少,但是,由于我国工业迅速发展,工矿企业污水未经分流处理而排人下水道与生活污水混合排放,从而造成污灌区土壤重金属Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量逐年增加。淮阳污灌区土壤Hg、Ca、Cr、Pb、As等重金属1995年已超过警戒线。其它灌区部分重金属含量也远远超过当地背景值。随着污水灌溉而进入土壤的重金属,以不同的方式被土壤截留固定。95%的Hg被土壤矿质胶体和有机质迅速吸附,一般累积在土壤表层,自上而下递减。郑州污水灌区水中Hg的浓度达到O.242mg/kg,而土壤Hg含量O.194 mg/kg就会造成重度污染。污水中的As多以3价或5价状态存在,进入土壤后被铁、铝氢氧化物及硅酸盐粘土矿物吸附,也可以和铁、铝、钙、镁等生成复杂的难溶性砷化合物。而Cd很容易被水中的悬浮物吸附,水中Cd的含量随着距排污口距离的增加而迅速下降,因此污染的范围较少。Pb很容易被土壤有机质和粘土矿物吸附。Pb的迁移性弱,污灌区Pb的累积分布特点是离污染源近土壤含量高,距离远则土壤含量低。污水中Cr有4种形态,一般以3价和6价为主,3价Cr很快被土壤吸附固定,而6价Cr进入土壤中被有机质还原为3价Cr,随之被吸附固定。因此,污灌区土壤Cr会逐年累积。 
 
<3>、随固体废弃物进入土壤的重金属
 
固体废弃物种类繁多,成分复杂,不同种类其危害方式和污染程度不同。其中矿业和工业固体废弃物污染最为严重。这类废弃物在堆放或处理过程中,由于日晒、雨淋、水洗重金属极易移动,以辐射状、漏斗状向周围土壤、水体扩散。沈阳冶炼厂冶炼锌的过程中产生的矿渣主要含Zn、Cd,1971年开始堆放在一个洼地场所,其浸入液中Zn、Cd含量分别达6.6 g/L和75mg/L,目前已扩散到离堆放场700米以外的范围,重金属污染物浓度是以同心圆状分布。对武汉市垃圾堆放场,杭州铬渣堆放区附近土壤中重金属含量的研究发现,这些区域土壤中Cd、Hg、Cr、 Cu、Zn、Pb、As等重金属含量均高于当地土壤背景值。有一些固体废弃物被直接或通过加工作为肥料施入土壤,造成土壤重金属污染。如随着我国畜牧生产的发展,产生大量的家畜粪便及动物加工产生的废弃物,这类农业固体废弃物中含有植物所需N、P、K和有机质,同时由于饲料中添加了一定量的重金属盐类,因此作为肥料施入土壤增加了土壤Zn、Mn等重金属元素的含量。磷石膏属于化肥工业废物,由于其有一定量的正磷酸以及不同形态的含磷化合物,并可以改良酸性土壤,从而被大量施入土壤,造成了土壤中Cr、 Pb、Mn、As含量增加。磷钢渣作为磷源施入土壤时,土壤中发现有Cr的累积。随着工业的发展以及城镇环境建设的加快,污水处理正在不断加强。我国现有80余座污水处理厂,估计污泥产生量在400万吨以上,由于污泥含有较高的有机质和氮、磷养分,因此土壤成为污泥处理的主要场所。一般来说,污泥中Cr、Pb、Cu、Zn、As极易超过控制标准。北京褐土施用燕山石化污泥一年后Hg、Cd浓度分别达到O.94mg/kg、O.22mg/kg。许多研究指出,污泥的施用可使土壤重金属含量有不同程度的增加。其增加的幅度与污泥中的重金属含量、污泥的施用量及土壤管理有关。固体废弃物也可以通过风的传播而使污染范围扩大,土壤中重金属的含量随距污染源的距离增大而降低。如大冶冶炼厂,每年排放数千吨的粉尘,引起大冶县广大农田的污染,直径20km范围内的土壤Cr、Zn、 Pb、Cd含量均大大高于背景值。 <4>、随农用物资进入土壤的重金属 
农药、化肥和地膜是重要的农用物资,对农业生产的发展起着重大的推动作用,但长期不合理施用,也可以导致土壤重金属污染。绝大多数的农药为有机化合物,少数为有机-无机化合物或纯矿物质,个别农药在其组成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金属。如随着西力生消毒种子进入每公顷土壤的Hg为6~9g;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 As农药,土壤中As的残留量明显增加,美国的密执安州土壤中As含量达到112mg/kg。杀真菌农药常含有Cu和Zn,被大量地用于果树和温室作物,常常会造成土壤Cu、Zn累积达到有毒的浓度。如在莫尔达维亚,葡萄生长季节要喷5~12次波尔多液或类似的制剂,每年约有6000~8000吨的铜施入土壤。重金属元素是肥料中报道最多的污染物质。氮、钾肥料中重金属含量较低,磷肥中含有较多的有害重金属,复合肥的重金属主要来源于母料及加工流程所带入。肥料中重金属含量一般是磷肥>复合肥>钾肥>氮肥。Cd是土壤环境中重要的污染元素,随磷肥进入土壤的Cd一直受到人们的关注。许多研究表明,随着磷肥及复合肥的大量施用,土壤有效Cd的含量不断增加,作物吸收Cd量也相应增加。据马耀华等对上海地区菜园土研究发现,施肥后,Cd的含量从 O.13mg/kg上升到O.32mg/kg。美国橘园每年每公顷施磷量为175kg,36年后土壤Cd量由O.07mg/kg提高到1.0 mg/kg。
 
 
 
 
 
 
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