cx煤礦區(qū)土壤重金屬污染及其防治-文庫吧
2025-06-13 08:01 本頁面
【正文】 害方式和污染程度都不一樣,污染的范圍一般以廢棄堆為中心向四周擴(kuò)散,其重金屬的含量明顯高于礦區(qū)的土壤背景值。如一般的有色金屬礦區(qū)附近的土壤中,鉛含量為正常土壤中含量10～40 倍,銅含量為5～20 倍,鋅含量為5～10 倍[19] 。3 礦區(qū)重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)目前,對于礦區(qū)重金屬污染土壤的修復(fù)主要采用物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)和植物修復(fù)技術(shù)。物理化學(xué)修復(fù)是改變重金屬賦存狀態(tài),降低其活性,使其鈍化,脫離食物鏈,減小其毒性,主要包括化學(xué)固化、土壤淋洗和電動(dòng)修復(fù)等技術(shù)。植物修復(fù)是利用特殊植物吸收土壤中的重金屬,然后將該植物除去,主要包括植物提取、植物揮發(fā)和植物穩(wěn)定。 重金屬污染土壤的微生物修復(fù)研究和應(yīng)用較少報(bào)道，僅在近幾年才引起人們的廣泛重視。重金屬污染土壤的微生物修復(fù)主要有生物吸附和生物氧化還原方法，前者是重金屬唄微生物吸附的處置方法，后者則是利用微生物改變重金屬離子的氧化還原狀態(tài)以降低環(huán)境和水體中的重金屬水平的方法。3. 1 物理化學(xué)技術(shù)3. 1. 1 化學(xué)固化化學(xué)固化就是加入土壤添加劑(固化劑) 改變土壤的理化性質(zhì),通過重金屬的吸附或(共) 沉淀作用改變其在土壤中的存在形態(tài),從而降低其生物有效性和遷移性。污染土壤中的重金屬被固定后,不僅可減少向土壤深層和地下水遷移,而且有可能重建植被。固化的關(guān)鍵在于成功地選擇一種經(jīng)濟(jì)而有效的固化劑,常用的主要有石灰、磷灰石、沸石、磷肥、海綠石、含鐵氧化物材料和鋼渣等[20] 。不同固化劑固定重金屬的機(jī)理不同,如石灰主要通過重金屬自身的水解反應(yīng)及其與碳酸鈣的共沉淀反應(yīng)機(jī)制降低土壤中重金屬的移動(dòng)性[21] 。固化方法能在原位固化重金屬,從而大大降低成本。但固化方法并不是一個(gè)永久措施,重金屬只是改變其在土壤中的存在形態(tài),仍存留在土壤中,土壤很難恢復(fù)到原始狀態(tài),不適宜進(jìn)一步利用。3. 1. 2 土壤淋洗土壤淋洗是通過提取劑將土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移至液相中,含有提取劑的土壤經(jīng)清水淋洗除去殘留的提取劑,處理后的土壤可歸還原位再利用,富含重金屬的廢水可進(jìn)一步處理回收重金屬和提取劑。淋洗的關(guān)鍵在于提取劑的選擇,可用來提取土壤重金屬的主要有:硝酸、鹽酸、磷酸、硫酸、氫氧化鈉、草酸、檸檬酸、EDTA 等。EDTA 能在很寬的pH范圍內(nèi)與大部分金屬形成穩(wěn)定的復(fù)合物,現(xiàn)已證明EDTA 是最有效的螯合提取劑。但EDTA 價(jià)格昂貴,對EDTA 的回收還存在許多未解決的技術(shù)問題。有機(jī)酸(如檸檬酸、草酸) 是天然有機(jī)螯合劑,對環(huán)境無污染,易被生物降解,對重金屬的清除能力也比較穩(wěn)定[22] 。3. 1. 3 電動(dòng)修復(fù)電動(dòng)修復(fù)是指通過對污染土壤施加直流電壓,憑借土壤的天然導(dǎo)電性加載電流形成電場梯度,土壤中的污染物質(zhì)在電場作用下通過電遷移、電滲流或電泳的方式遷移到電極兩端從而去除土壤中的重金屬。研究結(jié)果表明,土壤中的重金屬如鎘、鉛、鋅、鉬、銅、鎳、鈾及有機(jī)化合物(如多氯聯(lián)苯等)都適合電動(dòng)力學(xué)修復(fù),在低滲透性土壤中去除效果更好,最高去除率可達(dá)90 %以上[23] 。其主要有Lasagna 技術(shù)、陽極陶土外罩法和電動(dòng)力學(xué)生物修復(fù)等方法。(1)Lasagna 技術(shù)。Lasagna 技術(shù)是一種綜合的土壤原位修復(fù)技術(shù)。該工藝是在污染土壤中建立近似斷面的滲透性區(qū)域,通過向里面加入適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)(吸附劑、催化劑微生物、緩沖劑) 將其變成處理區(qū),然后采用電動(dòng)力學(xué)法使污染物(如重金屬) 從土壤遷移至處理區(qū),在吸附、固定等作用下得到去除。適用于低滲透性土壤或者是包含低滲透性區(qū)域的非均相土壤。已應(yīng)用在美國肯塔基州Paducah 現(xiàn)場,其成本(50～120 美元/ m3 ) 較土壤化學(xué)氧化法(130 ～ 200 美元/ m3 )低[24] 。另外還可用于修復(fù)不同污染物引起的復(fù)合污染,但其最大缺點(diǎn)是容易捕獲電極反應(yīng)產(chǎn)生的氣體,產(chǎn)生電極極化現(xiàn)象。為提高Lasagna 技術(shù)的效率,一些研究者開始研究將Lasagna 與生物修復(fù)法聯(lián)合起來處理土壤重金屬污染。(2) 陽極陶土外罩法。陽極陶土外罩法研究了非飽和性土壤中重金屬污染的去除。在非飽和性土壤中,電動(dòng)力學(xué)修復(fù)的效率與土壤的含水率有關(guān),隨著水的電解進(jìn)行,陽極附近土壤含水率下降,從而土壤導(dǎo)電性降低而使通過的電流下降。為了保持一定的電流強(qiáng)度,可通過陽極上的陶土外罩向土壤加水。目前該方法已開始應(yīng)用于現(xiàn)場修復(fù),但在實(shí)際操作中要考慮加水量的問題,加水過多會(huì)使污染物滲入更深的土層中[25] 。(3) 電動(dòng)力學(xué)生物修復(fù)法。電動(dòng)力學(xué)生物修復(fù)法是通過特殊的生物電技術(shù)向土壤土著微生物加入營養(yǎng)物質(zhì)(主要是硝酸鹽類) ,由于微生物對外界供給的電化學(xué)能量有接受的本性,添加的營養(yǎng)物能有效地增加微生物群體活性,促進(jìn)其生長、繁殖,提高對污染物的降解能力。其反應(yīng)過程是將營養(yǎng)物加入電極井,外加電場使之分散進(jìn)入土壤中被微生物利用[26] 。3. 2 植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)是指將某種特定的植物種在重金屬污染的土壤上,而該種植物對土壤中的污染元素有特殊的吸收和吸附能力,將植物收獲并進(jìn)行妥善處理(如灰化回收) 后即可將該種重金屬移出土體,達(dá)到污染治理與生態(tài)修復(fù)的目的。根據(jù)其作用過程和機(jī)理,可分為植物提取、植物揮發(fā)和植物穩(wěn)定3 種類型。3. 2. 1 植物提取植物提取是指利用超積累植物從土壤中富集一種或幾種重金屬,
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