有關(guān)環(huán)境問題的論文

PAGEPAGE1有關(guān)環(huán)境問題的論文Ilovesmile題目：鉛污染土壤的修復(fù)技術(shù)固然鉛在土壤中的溶解度低,且不易移動,但由于人類對天然的不斷開發(fā)和毀壞,加上的發(fā)展,造成了日益嚴(yán)重的全球性鉛污染。鉛對人體的毒害作用具有潛伏性和長期性的特點(diǎn)[1]。由于鉛中毒的不斷發(fā)生,有關(guān)鉛污染及鉛毒害的研究越來越遭到國內(nèi)外學(xué)者的看重[1,2]。有研究表示清楚,人體血鉛水安然平靜土壤鉛含量之間存在直接的關(guān)系[2]。要最終解決鉛污染問題,一方面應(yīng)減少污染的來源;另一方面則要對已被污染的土壤進(jìn)行治理和修復(fù)。本文就鉛對土壤的污染及其修復(fù)技術(shù)作一綜述,為修復(fù)鉛污染土壤的研究和理論根據(jù)。1土壤的鉛污染鉛在地殼中的平均豐度為1215μg/g。土壤鉛含量一般在2～200μg/g,平均變化幅度為13～42μg/g。全國土壤背景值基本統(tǒng)計(jì)量的結(jié)果表示清楚,我們國家土壤鉛含量最高可到達(dá)1143μg/g,最低為0168μg/g,平均可到達(dá)26μg/g[3]。根據(jù)來源不同,環(huán)境中的鉛可分為“原生〞和“外源〞兩種。土壤成土經(jīng)過中保留在土壤母質(zhì)中的鉛稱為原生鉛,重要來源于巖石礦物。巖石在風(fēng)化成土經(jīng)過中,大部分鉛仍保留在土壤中。無污染土壤鉛含量大都僅略高于母質(zhì)母巖含量。除母質(zhì)母巖風(fēng)化保留在土壤中的天然原生鉛以外,由于人類活動可以造成污染,引起土壤中鉛含量升高。通過塵埃沉降及各種污染途徑進(jìn)入土壤的鉛稱為外源鉛。土壤外源鉛重要來源于大氣傳輸和沉降。鉛的密度較大,空氣中的含鉛顆粒容易沉降下來,不斷積累在土壤里。表170年代～90年代鉛的全球產(chǎn)量1975198019851990Pb產(chǎn)量/103t/年-1343212344812343112336712表1列出了70年代到90年代鉛的全球產(chǎn)量。據(jù)統(tǒng)計(jì),80年代釋放到土壤中的鉛到達(dá)796×103t/年[4]。人類對鉛的開采和使用,打破了鉛在生物地球化學(xué)循環(huán)中的平衡,造成嚴(yán)重的污染?！?2·廣東微量元素科學(xué)2001年GUANGDONGWEILIANGYUANSUKEXUE第8卷第9期1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.1923年開始在中參加鉛用作抗爆劑以后,愈加速了全球性鉛的污染。因而能夠說如今世界上已難找到土壤鉛含量不受人類活動影響的一片“凈土〞。Kabata-Pendias和Rendias[5]報(bào)道在靠近公路的某一塊土壤鉛含量高達(dá)7000μg/g。潘如圭等[6]研究了尾氣中鉛對公路兩側(cè)蔬菜的污染情況。試驗(yàn)結(jié)果表示清楚:在公路兩側(cè)200m范圍內(nèi)生長的蔬菜均遭到尾氣中鉛的污染。管建國[7]等研究了在金屬冶煉廠四周和公路兩側(cè)200m范圍內(nèi)蔬菜的受污染情況,發(fā)現(xiàn)所調(diào)查的普通葉菜的鉛含量均跨越食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。彭珊珊等[8]對我們國家一些常用茶中Pb進(jìn)行了測定,結(jié)果表示清楚茶葉中的鉛跨越一般標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)引起看重。土壤中的鉛大部分構(gòu)成PbS,少部分構(gòu)成PbCO3、PbSO4和PbCrO4等無機(jī)化合物,或與有機(jī)物螯合。鉛的無機(jī)化合物大多難以溶解,而且因遭到以下因素影響,鉛在土壤中的遷移能力也很弱:(1)土壤有機(jī)質(zhì)對鉛的絡(luò)合作用。土壤有機(jī)質(zhì)的—SH,—NH2基因能與鉛離子構(gòu)成穩(wěn)定的絡(luò)合物。(2)土壤粘土礦物對鉛的吸附作用。粘土礦物的陽離子交換位點(diǎn)可對鉛離子進(jìn)行交換性吸附。另外,鉛離子進(jìn)入水合氧化物的配位殼,直接通過共價(jià)鍵或配位鍵結(jié)合于固體外表。由于鉛在土壤中遷移能力弱,而且溶解度低,因此人為因素造成的鉛污染大多停留在土壤表層,隨土壤深度的增長其含量急劇降低,20cm下面趨于天然水平。進(jìn)入土壤中的鉛有可能被植物吸收,或溶解到地表水中,通過食物鏈和飲用水進(jìn)入動物和人體,進(jìn)而影響人類健康。近年來的研究發(fā)現(xiàn),鉛對人類健康的影響具有不可逆性和遠(yuǎn)期效應(yīng)[9]。Page[2]等研究表示清楚,人體血鉛與土壤鉛含量存在一定關(guān)系:0112(Pb-B,μg/100mg)=ln(Pb-S,μg/g)-4185這一關(guān)系式僅說明了某一地區(qū)的特殊情況,并無廣泛適用價(jià)值,但它足以表示清楚土壤鉛含量與人體健康有直接關(guān)系。2鉛污染土壤的修復(fù)技術(shù)由于鉛對人體具有很強(qiáng)的毒性,近年來對鉛污染土壤的修復(fù)引起了人們的普遍關(guān)注。鉛污染土壤的修復(fù)技術(shù)能夠分為兩大類:物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)。物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)又可分為隔離包埋技術(shù)、固化穩(wěn)定技術(shù)、PyrometallurgicalSeparation、化學(xué)穩(wěn)定技術(shù)和電動修復(fù)技術(shù)等。生物修復(fù)技術(shù)又可分為微生物修復(fù)技術(shù)和植物修復(fù)技術(shù)等。211隔離包埋技術(shù)(isolationandcontainment)該法采取物理方法將鉛污染土壤與其四周環(huán)境隔離開來,減少鉛對四周環(huán)境的污染或增長鉛的土壤環(huán)境容量。詳細(xì)辦法為:以鋼鐵、水泥、皂土或灰漿等材料,在污染土壤四周修建隔離墻,并防止污染地區(qū)的地下水流到四周地區(qū)。其中以水泥最為便宜,應(yīng)用也最為普遍。為減少地表水的下滲,還能夠在污染土壤上覆蓋一層膜,或在污染土壤下面鋪一層水泥和石塊混合層。212固化穩(wěn)定技術(shù)(solidificationandstabilization)固化穩(wěn)定技術(shù)包含兩個方面:采取化學(xué)方法降低鉛在土壤中的可溶性和可提取性,同時(shí)采取物理方法將污染土壤包埋在一個鞏固基質(zhì)中。Wheeler報(bào)道[10]將水泥、爐渣和石灰混合物參加污染土壤中,攪拌均勻凝固之后,構(gòu)成一個大石塊,將污染土壤包埋在其中。也有人采取電導(dǎo)產(chǎn)熱原理給土壤加熱升溫,當(dāng)土壤冷卻后,土壤凝固成玻璃樣塊狀構(gòu)造,稱之為玻璃化。該方法包含三個詳細(xì)步驟:(1)在土壤兩端插上電極電流通過土壤構(gòu)成環(huán)路,土壤溫度上升并熔化。(2)在天然冷卻經(jīng)過中,土壤凝固構(gòu)成玻璃樣土塊。(3)在土塊上覆蓋一層干凈土壤。這一技術(shù)已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用于鉛污染土壤的修復(fù)。·13·廣東微量元素科學(xué)2001年GUANGDONGWEILIANGYUANSUKEXUE第8卷第9期1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.213PyrometallurgicalSeparation在一定溫度下,金屬就會熔解或升華為氣態(tài)。Pyrometallurgicalseparation技術(shù)利用這一原理,將鉛等重金屬從污染土壤中“蒸發(fā)〞出來以到達(dá)凈化土壤的目的?！罢舭l(fā)〞出來的金屬能夠再回收或固定,同時(shí)富含金屬的剩余爐渣可以用于進(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)重要應(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)(chemicalstabilization)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復(fù)原,進(jìn)而到達(dá)降低土壤中重金屬的活性[11]。對于鉛污染土壤,可用復(fù)原劑(二氧化硫、亞硫鹽或硫亞鐵)將鉛離子還原,以減少土壤中鉛的可提取量。這一技術(shù)可以作為其他修復(fù)技術(shù)(如固化穩(wěn)定技術(shù))的前處理步驟。但必需留意的是,復(fù)原劑的施用可能會造成二次污染。初步研究表示清楚,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]。研究表示清楚,施用羥基磷灰石[14]、水合氧化錳[15]、磷灰?guī)r[16,17]可以促進(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電動修復(fù)技術(shù)(electrokineticetechnology)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,最終積聚或沉淀在電極上,以到達(dá)去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)重要是借助微生物的生化反應(yīng)來去除或穩(wěn)定環(huán)境中的有害物質(zhì)。根據(jù)原理不同可分為生物復(fù)原沉淀、生物化和生物吸附三種。生物復(fù)原沉淀是應(yīng)用硫復(fù)原菌(SRB)將硫根復(fù)原為HS-再與鉛生成不溶性的Pb2S。生物化是利用微生物將土壤中的重金屬化,化的金屬更容易蒸發(fā),可做為PyrometallurgicalSeparation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.fluitans)對鉛的最大吸附量可到達(dá)369mg/g。Rahmani等[21]研究了浮萍(Lemnaminor)對污染水體中鉛的去除能力。結(jié)果表示清楚浮萍在亞致水平下也能有效去除水體中的鉛。217植物提取修復(fù)技術(shù)(phytoextration)植物提取修復(fù)技術(shù)重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)十分是地上部分,進(jìn)而修復(fù)污染土壤[22]。超積累植物相當(dāng)于一個太陽能驅(qū)動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連續(xù)植物提取(continuousphytoextraction);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(induccedphytoextraction)。21711連續(xù)植物提取(continuousphytoextraction)運(yùn)用連續(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。一般以為,只要鉛積累量到達(dá)1000μg/g(干重)能力稱為鉛超積累植物[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,可到達(dá)8200μg/g(干重)[28]。當(dāng)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(Brassicajuncea)可在根部積累大量的鉛但只要極少部分運(yùn)輸?shù)降厣喜?。原因一方面可能是由于根部?xì)胞內(nèi)存在高濃度磷鹽或碳鹽,在細(xì)胞內(nèi)近中性pH條件下,鉛重要以磷鹽或碳鹽形式沉淀在根細(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GUANGDONGWEILIANGYUANSUKEXUE第8卷第9期1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.鉛從根部向中柱遷移的經(jīng)過還會遭到內(nèi)皮層凱氏帶的阻擋。Wozny等[30]以為鉛進(jìn)入中柱后隨蒸騰流被動運(yùn)輸?shù)降厣喜糠帧＿\(yùn)輸經(jīng)過中鉛可能會與中柱內(nèi)的陽離子交換位點(diǎn)結(jié)合,進(jìn)而被固定在莖部中柱內(nèi)。研究表示清楚,鉛可與多種小分子有機(jī)物螯合[31～33]。揣測鉛也有可能與各種小分子有機(jī)、植物螯合肽結(jié)合,減少與陽離子交換位點(diǎn)結(jié)合的時(shí)機(jī),進(jìn)而增長進(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到達(dá)了5000μg/g和1182μg/g。對于這栽種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(induccedphytoextraction)對于在土壤中極難移動的鉛元素,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]以為螯合物與金屬結(jié)合后,金屬螯合物能夠從內(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,表示清楚鉛與螯合物結(jié)合有利于植物對鉛的吸收。Salt等[36]以為金屬與螯合物結(jié)合后阻攔了金屬的沉淀和吸附,進(jìn)而提升了金屬的可提取性。螯合誘導(dǎo)修復(fù)技術(shù)既可選用一般植物可以選用超積累植物。在土壤鉛濃度為2500μg/g的污染土壤上栽種玉米和豌豆,參加EDTA后,植物地上部鉛的濃度從500μg/g提升到10000μg/g;而且EDTA還能極大的提升鉛從根系向地上部的運(yùn)輸能力,每千克土中參加110gEDTA,24h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>DTPA>EGTA>EDDHA。螯合誘導(dǎo)技術(shù)對超積累植物吸收金屬的強(qiáng)化效應(yīng)也很明顯。印度芥菜是一種可富集多種金屬的植物。Blaylock等[35]研究了檸檬、蘋果、乙、EDTA、EGTA、CDTA對印度芥菜(Brassicajuncea)吸收Cd和Pb的效應(yīng),發(fā)現(xiàn)土壤化與施加螯合物相結(jié)合可顯著增長鉛的吸收效率。Vassi