世界環(huán)境熱點(diǎn)問題分析(編輯修改稿)
2024-08-31 23:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 元素科學(xué) 2001 年 GUANGDONG WEILIANG YUANSU KEXUE 第8 卷第9 期 169。 19952006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.213 Pyrometallurgical Separation在一定溫度下, 金屬就會(huì)熔解或升華為氣態(tài)。Pyrometallurgical separation 技術(shù)利用這一原理,將鉛等重金屬從污染土壤中“蒸發(fā)”出來以達(dá)到凈化土壤的目的。“蒸發(fā)”出來的金屬可以再回收或固定, 同時(shí)富含金屬的剩余爐渣也可用于進(jìn)一步提煉[11 ] 。鉛污染土壤在高溫熔化之前要進(jìn)行預(yù)處理, 以促進(jìn)鉛的熔解。這一技術(shù)主要應(yīng)用于具有較高回收效率的嚴(yán)重污染土壤(5 %～20 %) 。214 化學(xué)穩(wěn)定技術(shù)(chemical stabilization)化學(xué)穩(wěn)定技術(shù)就是應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)將污染土壤中的重金屬氧化或還原, 從而達(dá)到降低土壤中重金屬的活性[11 ] 。對于鉛污染土壤, 可用還原劑(二氧化硫、亞硫酸鹽或硫酸亞鐵) 將鉛離子還原, 以減少土壤中鉛的可提取量。這一技術(shù)也可作為其他修復(fù)技術(shù)(如固化穩(wěn)定技術(shù)) 的前處理步驟。但必須注意的是, 還原劑的施用可能會(huì)造成二次污染。初步研究表明, 施用石灰調(diào)節(jié)土壤PH7 可降低鉛在土壤中的溶解度, 減少植物對鉛的吸收[13 ] 。研究表明, 施用羥基磷灰石[14 ] 、水合氧化錳[15 ] 、磷灰?guī)r[16 ,17 ]也可促進(jìn)鉛的沉淀, 減少土壤中的可溶態(tài)和可提取態(tài)鉛。Vidac 和Pohland[18 ]已將這一技術(shù)運(yùn)用于地下水的修復(fù)。215 電動(dòng)修復(fù)技術(shù)(electrokinetice technology)在污染土壤兩端插上電極, 接通電源后, 土壤中的帶電粒子向電性相反的電極移動(dòng), 最終積聚或沉淀在電極上, 以達(dá)到清除污染土壤中重金屬的目的。在歐洲, 這一技術(shù)不僅應(yīng)用于鉛污染土壤[19 ] , 同時(shí)也應(yīng)用于銅、鋅、鉻、鎳和鎘等污染土壤的修復(fù)。216 微生物修復(fù)技術(shù)(microremediation)微生物修復(fù)主要是借助微生物的生化反應(yīng)來清除或穩(wěn)定環(huán)境中的有害物質(zhì)。根據(jù)原理不同可分為生物還原沉淀、生物甲基化和生物吸附三種。生物還原沉淀是應(yīng)用硫酸還原菌(SRB) 將硫酸根還原為HS 再與鉛生成不溶性的Pb2S。生物甲基化是利用微生物將土壤中的重金屬甲基化,甲基化的金屬更容易蒸發(fā), 可做為Pyrometallurgical Separation 的預(yù)處理。生物吸附是利用細(xì)菌細(xì)胞和藻類來吸附地下水或其他污染水體中的有害物質(zhì)。Leusch 等[20 ]報(bào)道一種海藻( S . f luitans )對鉛的最大吸附量可達(dá)到369 mg/ g。Rahmani 等[21 ]研究了浮萍(Lemna minor) 對污染水體中鉛的清除能力。結(jié)果表明浮萍在亞致死水平下也能有效清除水體中的鉛。217 植物提取修復(fù)技術(shù)(phytoextration)植物提取修復(fù)技術(shù)主要是利用超積累植物, 將土壤中各種過量元素或化合物大量轉(zhuǎn)移到植株體內(nèi)特別是地上部分, 從而修復(fù)污染土壤[22 ] 。超積累植物相當(dāng)于一個(gè)太陽能驅(qū)動(dòng)泵將土壤中的過量元素不斷泵到植株體內(nèi)[23 ] 。植物修復(fù)技術(shù)可分為兩種, Salt 等[24 ]把利用超積累植物來吸收土壤重金屬的方法稱之為持續(xù)植物提取(continuous phytoextraction) 。 而把利用螯合劑來促進(jìn)植物吸收土壤重金屬的方法稱之為誘導(dǎo)植物提取(inducced phytoextraction) 。21711 持續(xù)植物提取(continuous phytoextraction)運(yùn)用持續(xù)植物提取技術(shù)來修復(fù)鉛污染土壤的關(guān)鍵是植物超積累鉛的能力。一般認(rèn)為, 只有鉛積累量達(dá)到1000μg/ g (干重) 才能稱為鉛超積累植物[25 ] 。已見報(bào)道的鉛超積累植物有Brassica .nigua [26 ] , Brassica . pekinensis [27 ] , Brassica . juncea [27 ]和T. rotungifolium [28 ] 。其中T. rotungi2folium 的鉛積累量最大, 可達(dá)到8200μg/ g (干重) [28 ] 。目前對于植物吸收、運(yùn)輸和積累鉛以及耐鉛脅迫的機(jī)制研究甚少。Liu 等[29 ]研究發(fā)現(xiàn)印度芥菜( Brassica juncea) 可在根部積累大量的鉛但只有極少部分運(yùn)輸?shù)降厣喜?。原因一方面可能是由于根部?xì)胞內(nèi)存在高濃度磷酸鹽或碳酸鹽,在細(xì)胞內(nèi)近中性pH 條件下, 鉛主要以磷酸鹽或碳酸鹽形式沉淀在根細(xì)胞壁或細(xì)胞內(nèi)。 另一方面14 廣東微量元素科學(xué) 2001 年 GUANGDONG WEILIANG YUANSU KEXUE 第8 卷第9 期 169。 19952006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.鉛從根部向中柱遷移的過程還會(huì)受到內(nèi)皮層凱氏帶的阻攔。Wozny 等[30 ]認(rèn)為鉛進(jìn)入中柱后隨蒸騰流被動(dòng)運(yùn)輸?shù)降厣喜糠?。運(yùn)輸過程中鉛可能會(huì)與中柱內(nèi)的陽離子交換位點(diǎn)結(jié)合, 從而被固定在莖部中柱內(nèi)。研究表明, 鉛可與多種小分子有機(jī)物螯合[31～33 ] 。推測鉛也有可能與各種小分子有機(jī)酸、植物螯合肽結(jié)合, 減少與陽離子交換位點(diǎn)結(jié)合的機(jī)會(huì), 從而增加進(jìn)入了葉部的數(shù)量。作者在對浙江西部的某一鉛鋅礦土壤進(jìn)行調(diào)查時(shí), 發(fā)現(xiàn)一種可高濃度積累鉛和鋅的植物, 據(jù)初步調(diào)查結(jié)果, 其地上部分鋅和鉛的最高積累量分別達(dá)到了5000μg/ g 和1182μg/ g。對于這種植物超積累鋅和鉛的生理生化機(jī)制, 正在進(jìn)一步的研究中。21712 誘導(dǎo)植物提取(inducced phytoextraction)對于在土壤中極難移動(dòng)的鉛元素, 施用螯合劑可促進(jìn)植物對其的吸收。施用螯合劑誘導(dǎo)植物超富集作用被稱為螯合誘導(dǎo)修復(fù)技術(shù)。Romheld 和Marschner[34 ]認(rèn)為螯合物與金屬結(jié)合后, 金屬螯合物可以從內(nèi)皮層裂口處進(jìn)入根內(nèi), 然后被迅速地轉(zhuǎn)移到莖葉。在用14C EDTA Pb 作標(biāo)記的試驗(yàn)中, Blaylock 等[35 ]發(fā)現(xiàn), 在含這種標(biāo)記物的介質(zhì)中生長的植物地上部能快速積累鉛, 表明鉛與螯合物結(jié)合有利于植物對鉛的吸收。Salt 等[36 ]認(rèn)為金屬與螯合物結(jié)合后阻止了金屬的沉淀和吸附, 從而提高了金屬的可提取性。螯合誘導(dǎo)修復(fù)技術(shù)既可選用一般植物也可選用超積累植物。在土壤鉛濃度為2500μg/ g 的污染土壤上種植玉米和豌豆, 加入EDTA 后, 植物地上部鉛的濃度從500μg/ g 提高到10000μg/ g 。 而且EDTA 還能極大的提高鉛從根系向地上部的運(yùn)輸能力,每千克土中加入110 g EDTA , 24 h 后, 玉米木質(zhì)部中鉛的濃度是對照的100 倍, 從根系到地上部的運(yùn)輸轉(zhuǎn)化量是對照的120 倍[37 ] 。不同螯合劑促進(jìn)植物對鉛吸收的效應(yīng)與螯合劑促進(jìn)鉛從土壤解吸的效應(yīng)相一致: EDTA HEDTA
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