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关键词:重金属专项监测;污染;现状;监管
中图分类号:X703
文献标识码:A文章编号:16749944(2017)12012303
1引言
为了解湖南省重金属污染源废水排放情况,检查国家“十二五”重金属总量减排考核工作成效,湖南省环境保护厅组织开展了重金属废水专项核查监测。
2专项监测范围
重金属专项监测工作范围是对湖南省辖区范围内涉重金属企业的废水总排口、车间排口、生活废水排口、雨水排口及其它以各种形式存在的外排口开展核查监测工作。对于废水循环使用不外排的企业,则监测车间排口及废水循环池。监测因子主要有总铅、总镉、总砷、总铬、总汞、六价铬、总锑及总锌。
3专项监测结果分析
3.1污染物超标情况
2015年重金属污染源专项监测工作中,全年分三期对327家、340家、346家企业开展核查监测,分别发现超标企业15家、10家、8家,超标率分别为11.4%、6.94%、5.93%,具体情况见表1。
为确保市(州)监测站在专项监测工作中监测数据的代表性,湖南省环境监测中心站(以下简称省站)随机在14个市(州)对101家企业开展现场核查监测工作,其中13家企业存在超标情况,超标率为12.9%。具体情况见表2。
3.2重点区域重金属污染情况分析
3.2.1衡阳水口山地区重金属污染情况
2015年重金属专项监测工作中,省站对衡阳水口山地区11家涉重金属企业进行专项监测,其中有4家企业废水循环使用,7家企业废水外排至曾家溪或康家溪。监测的6家外排废水中仅发现1家企业总排口废水存在超标现象。
曾家溪、康家溪作为水口山地区主要纳污水体[1],水质中重金属含量是集中反映水口山地区涉重金属企业外排水质情况的载体。根据2010年监测资料,曾家溪、康家溪水质中铅在不同水期超标倍数在3~17倍之间。在2015年专项核查监测工作中,对这两条溪水水质进行了监测,结果表明砷、铅、锌均未出现超标。
将2015年专项监测工作中的曾家溪、康家溪水质监测结果与历史数据进行对比[2],结果表明,该两条溪水水质已经出现明显好转,也充分显示这几年湖南省对湘江流域重金属专项治理工作成效,已得到充分体现[3]。
3.2.2娄底锡矿山地区重金属污染情况
娄底锡矿山主要涉重金属行业为常用有色金属冶炼、常用有色金属矿采选,目前主要是10家锑冶炼企业。在这10家锑冶炼企业中,除1家企业有废水排放外,其它9家企业的废水均循环使用。经监测部分企业循环水池废水,其总砷、总锑含量非常高。如某公司鼓风炉车间废水收集池废水中总砷浓度为10.26 mg/L、总锑浓度为11.6 mg/L;另一公司雨水收集池废水中总砷浓度为3.94 mg/L、总锑浓度为11.4 mg/L。
对娄底锡矿山周边水体多次跟踪监测,发现企业周边地表水船山水库、涟溪河民主桥、青丰河万民桥等监测点位砷、锑存在超标现象。该地区在主要重金属企业的废水不外排情况下,根据监测情况分析,导致该周边地表水砷、锑仍出现超标。分析原因,一是由于该地区为含锑矿产品比较丰富,地下水中砷、R本底值较高;二是娄底锡矿山地区为全国的锑产品开采、冶炼中心,由于历史原因该地区环境问题未受到足够重视,导致其周边水体底泥中砷、锑浓度比较高,从而引发地表水中砷、锑浓度比较高;三是该地区相关企业废水未能完全做到废水循环使用、企业雨、污分流情况不够彻底,从而引发周边地表水砷、锑浓度比较高。
3.2.3“锰三角”地区重金属污染情况
湘西锰三角及周边地区的花垣县是湘、黔、渝交界“锰三角”地区的三县之一[4],初步形成了以锰锌矿石采选、电解锰和铅锌冶炼为主的工业生产格局。2015年重金属专项监测工作中,对“锰三角”地区7家重点电解锰企业进行了专项检查,检查发现,电解锰企业工艺废水、酸浸渣尾矿库废水均全部循环使用,仅部分企业的冷却水外排。监测结果表明外排的冷却水均未出现超标情况。但对“锰三角”湖南地区部分地表水断面进行采样监测,发现地表水中锰浓度均存在不同程度超标情况。
在对“锰三角”专项监测工作中,监测的电解锰企业废水均循环使用,而相应的其受纳水体水质中锰出现超标情况。分析原因,一是由于输入性污染造成,可能是来自外省涉锰企业的超标废水[5];二是由于近几年来,电解锰企业由于市场行情萎靡,为节省成本,将酸浸渣尾矿库废水或工艺废水偷排入酉水,从而引起水质中锰超标现象。三是自2009年开展“锰三角”地区环境综合整治工作后,部分地区可能出现小型、非法涉锰企业,这些企业废水偷排至酉水中,对酉水水质造成很大的影响。
4存在问题与对策建议
4.1废水循环使用的企业较多,监管较困难
2015年在重金属专项监测工作中,共监测了1013家・次企业,其中将近500家・次企业在环境监测部门开展监测时废水循环使用,不外排。废水不外排时,环保部门不能对监测结果进行评价,从而不能获得有效的监测结论,使环境监管部门不能较好的进行监管。建议环境管理部门应加强涉重金属企业废水循环使用企业的认定,如在进行清洁生产审核时,严格把控企业废水循环使用关,以防假借部分企业利用废水循环使用之名,实施偷排。
2017年6月绿色科技第12期
李启武:湖南省涉重金属企业污染状况分析及治理对策探讨
环境与安全
4.2循环使用的废水重金属含量较高,环境安全隐患较大
在开展监测的循环使用的废水中,一类重金属污染物浓度含量较高,甚至某涉铅企业的循环水池中铅浓度达到100 mg/L;如果含高浓度重金属循环废水未及时进行处理,当企业因事故或管理不善时,造成废水外排至外环境,将严重污染周边环境。建议环境管理部门下发相关文件,对于涉重企业采取废水循环使用的,必需配套建设相应的重金属处理设施,及时将高浓度的重金属废水处理后,才能进行回用,杜绝废水仅靠简单沉淀后就回用的现象。
4.3部份涉重金属重点区域地表水重金属存在超标情况
2015年涉重金属专项监测工作中,对娄底锡矿山、衡阳水口山、湘西“锰三角”地区企业周边环境水体进行了监测,发现部分重金属因子存在超标,而这些地区的涉重金属企业基本处于废水循环使用状态。分析企业周边水体重金属超标原因,一是涉重金属的重点区域由于历史原因,造成其周边水体重金属因子本底值较高[6];二是周边水体可能遭受到涉重金属企业气型污染,导致部分重金属因子超标;三是部分涉重金属企业雨、污未分流或分流效果不佳,造成初期雨水直接外排至周边水体,也势必会造成水体部分重金属因子超标;四是部分企业借废水循环使用之名,实施偷排,仅是在环保部门检查时废水实施循环使用。建议加大对涉重金属企业周边环境的监测频次,防止企业排污对周边环境造成污染。
参考文献:
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Discussion and Countermeasures on Pollution Situation of
Metal Enterprises Involved in Hunan Province
Li Qiwu
【关键词】土壤污染;重金属;治理方法
土壤,为人类提供生存所需的自然环境,为农业生产提供必要的资源。我们所面临的许多问题,诸如环境问题、粮食问题、资源问题等等,都和土壤息息相关。自上世纪20年代以来,工业发展,导致金属产量急剧增加,进而导致重金属环境污染问题。含有重金属的污染物通过多种方式进入土壤,导致土壤重金属污染问题。现在,很多发展中甚至发达国家,都面临着土壤污染问题。这一问题的日益严重,也引起了人们的广泛关注。因此,本文将围绕土壤重金属污染的现状、治理方法等方面展开。
1.我国土壤重金属污染的现状
目前,我国大陆受到重金属污染的耕地面积约为2000万公顷,大约占耕地总面积的1/5。其中,受矿区污染的耕地面积约200万公顷,受石油污染的耕地面积约500万公顷,受固体废弃物堆放污染的耕地面积约5万公顷,受“工业三废”污染的耕地面积约1000万公顷,受污水灌溉的耕地面积约330万公顷。由于土壤污染,我国农业粮食产量每年减少约1300万吨,更为严重的是,因为受到污染,土壤的多种功能,如营养功能、净化功能、缓冲功能、有机体的支持功能等功能正在逐渐丧失。
2.土壤重金属污染的后果
第一、土壤污染导致耕地资源短缺。
第二、土壤污染威胁人、畜的身体健康。
第三、土壤污染阻碍农业生产的发展。
第四、土壤污染会导致其他的环境污染问题。
第五、土壤污染危及子孙后代的利益,阻碍农村经济的健康、持续发展,不利于国家经济的可持续发展。
3.土壤重金属污染的治理
3.1物理防治
物理防治主要采取排土、换土、去表土、客土和深耕翻土等措施。不同地区应采取不同的措施:
(1)污染严重的地区,适合采取排土、换土、去表土、客土等措施。这些措施可以从根本上去除土壤中的重金属污染物。具体方法:将重金属重污染地区的土壤放到高温、高压的条件下,使之变成的玻璃态物质,然后将重金属固定在玻璃态物质中,进而达到去除重金属污染物的目的。这种方法可以在根本上去除土壤中的重金属污染物,而且见效迅速,但这种方法工作量大、费用高。因此,这种方法常被用在重金属重污染地区的抢救性修复工作中。
(2)污染较轻的地区,适合使用深耕翻土这种方法。这一方法可以降低土壤表层的重金属含量。
3.2化学防治
化学防治的方法很多,如:
3.2.1添加重金属改良剂
在土壤中添加一些处理重金属污染时的常用到的改良剂改良剂,诸如磷酸盐、石灰以及硅酸盐等。它们可以和土壤中的重金属污染物发生化学反应,进而生成难溶化合物,从而减少土壤和植被对重金属污染物的吸收。
3.2.2施加重金属螯合剂
土壤中的重金属大都吸附于土壤固体表层,因而土壤溶液中的重金属含量相对较少,所以,我们可以在土壤中施加重金属螯合剂。这样做可以提高土壤中重金属的有效态,更易于流动、吸收。
3.2.3施用重金属拮抗剂
在土壤中,重金属元素之间有拮抗作用。我们可以利用一些对人体没危害甚至是有益的金属元素的拮抗作用,减少土壤中重金属的有效态。所以,在轻度污染的土壤中、施加少量的有拮抗性的金属元素,将能起到很好的防治作用。
3.3生物防治
生物防治,可以采取以下措施:
3.3.1植物吸收
可以通过植物的吸收作用来减少土壤中的重金属污染物含量。这类植物很多,如羊蕨属植物、笕科植物等,这些植物对土壤中的重金属的吸收率可达到100%。
3.3.2微生物降解
使用清洗剂将土壤表层附着的重金属解吸到土壤溶液中,然后随着清洗液一起流入预定的水体中,并和微生物发生作用,从而实现消除土壤中重金属的目的。
3.3.3生物防治很多优点,如效果好、没有二次污染、费用低、易管理、易操作等,因此受到人们的普遍重视
3.4农业生态防治
农业生态防治,可以采取以下措施:
3.4.1控制土壤的氧化―还原条件
在浸水的土壤中,重金属常常以难溶态的硫化物的形式存在。所以,控制土壤中的水分和氧化―还原电位,在作物壮籽期间,保证土壤处于一个相对稳定的水淹期,就可以减少植物吸入的重金属含量,进而减少果实和籽中的重金属含量。
3.4.2改变作物品种
改变作物品种,也可以在一定程度上降低土壤中的重金属含量。如:在受污染较严重的地区,种植花卉和经济林目等;而在受污染较轻的地区,种植耐重金属性较强强的作物,如改旱地为水田,或者旱地、水田进行轮作,以调整PH、EH,从而降低土壤中重金属的有效性。
目前,以上列举的治理土壤重金属污染问题的技术还不能被广泛地应用,其原因有成本过高、实地应用的经验不足、处理效果不稳定等。随着科学技术的发展,开发、研究工作的深入与完善,这些治理方法一定可以日趋完善,并被广泛运用。
【参考文献】
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建立健全重金属防治体系和污染事故应急体系,保证环境平安。全面排查辖区内重金属污染物排放企业(以下简称“重金属排放企业”及其周边区域的环境隐患,摸清重金属污染情况,建立监管台帐,确定重点防控区域(流域)行业、企业和高风险人群;强化环境执法,依法查处重金属污染环境违法行为;
二、工作重点
根据我市实情,确定重点防控的重金属污染物是铅、汞、镉、铬和类金属砷,重点防控的区域(流域)重金属污染物排放相对集中的地区,重点防控的行业是有色金属矿(含伴生矿)采选业、有色金属冶炼业、含铅蓄电池业、电镀业、皮革及其制品业、化学原料及化学制品制造业等,重点防控的企业是具有潜在环境危害风险的重金属排放企业(特别是集中式饮用水水源地上游的企业)
三、主要措施
(一)做好对重金属排放企业及其周边区域环境隐患的全面检查,摸清重金属污染情况,建立监管台帐,确定我市重点防控区域(流域)和重点防控企业名单。为了确保环境平安,各县(市、区)政府必需与辖区内的所有重金属重点防控企业签订环境平安责任状。
1.对检查中发现的违法行为要依法严处,对污染治理设施不能稳定达标或超总量排污的重金属污染企业,依法责令整改直至关闭。对不符合产业政策的重金属企业依法实施关闭,坚决取缔无经营许可证从事危险废物利用处置活动。
2.建立对重金属排放企业的巡查制度,加强对重金属污染企业的监控,严防超标排放。将整治重金属违法排污企业作为全市环保专项行动的重点,不时加大对违法行为的奖励力度,维护社会公平。
(二)严格执行建设项目环评审批和“三同时”验收制度,提高新建排放重金属污染物项目的准入门槛,对排查发现的未经环评审批且危害群众健康的已建成项目,报请县级以上人民政府予以关停撤除。
(三)严禁在重金属排放企业1公里范围内新建居民点,此范围内现有的居民点应按规定要求地方政府实施搬迁;地方政府对此有承诺的必需按许诺予以兑现。
(四)进一步规范重金属排放企业的环境管理,督促企业建立特征污染物发生、排放台帐和日常监测制度,定期演讲监测结果,并向社会公布重金属污染物排放和环境管理情况。督促企业提升污染治理水平,规范原料、产品、废弃物堆放场和排放口,建立和完善重金属污染突发事件应急预案,督促重点防控企业开展清洁生产审核。对不实施清洁生产审核或者虽经审核但不如实演讲审核结果的责令限期改正。
(五)要按照《市重金属污染防治工作实施方案》要求,切实加强组织领导,明确任务,落实责任。对因重金属污染造成群发性健康危害事件或造成重特大环境污染事故的按有关规定对负责人实施问责,并从该重金属排放企业的立项、审批、验收、生产和监管全过程,对有关责任单位和责任人追究责任,对构成犯罪的依法移送司法机关处置。
四、时间布置
(一)准备阶段
各县(市、区)政府根据本方案,制定辖区内具体实施方案,进行动员部署,并于月日前将实施方案及联系人报市专项行动领导小组办公室(市环保局)
(二)集中整治阶段
各县(市、区)组织相关部门对辖区内的重金属排放企业及其周边区域环境隐患进行全面检查,摸清重金属污染情况,建立监管台帐,确定重点防控区域(流域)行业、企业和高风险人群。对检查中发现的违法行为要依法严处,对污染治理设施不能稳定达标或超总量排污的重金属污染企业,依法责令整改直至关闭。
(三)督查阶段
市环保局将对辖区内整治行动的开展情况进行督查,确保对违法排污企业处分到位、整改到位,各项措施落实到位,省环保厅也将会适时对我市的整治行动开展情况进行督查。
(四)总结阶段
各县(市、区)对专项整治工作进行总结,对存在问题进行整改,完善相关政策措施,并于月日前将工作总结报市专项行动领导小组办公室(市环保局)
五、具体要求
(一)加强领导,统一部署。各地政府必需对辖区内的重金属污染防治工作负责,要精心组织,切实加强领导,研究制定辖区专项整治行动方案,并组织实施。严格依照国家法律法规和方针政策,处置解决整治行动中遇到问题。
一、土壤重金属污染及其来源
土壤重金傥廴炯次人类在生产生活等社会活动中使得重金属进入土壤的行为,使得土壤中的重金属含量超标,进而导致危害生态环境。一般土壤重金属污染中重金属的种类主要有砷、锰、铬、铜、镉等,通常为多种重金属的复合污染情况。一旦土壤出现了重金属污染情况则会严重影响农作物的生长与收获,导致农作物产量减少、质量下降,严重者会危害人类健康。另外,土壤重金属还会对大气环境、水资源造成污染,影响范围十分广泛。因此,土壤重金属污染已经成为了世界各国重视的重大环保课题。
土壤重金属的来源包括以下几个方面:第一,在矿产开发过程中和冶炼过程中,由于矿区没有安设完善的环保治理装置,大量冶炼矿产废物直接抛弃户外,从而导致土壤出现重金属污染;第二,化肥农药的过度使用导致土壤出现重金属污染,重金属含量较多的磷肥、农药会导致土壤胶质结构改变,营养成分降低;第三,农作物肥料添加剂中含有大量的铜、锌,金属元素会伴随着肥料一同进入土壤,从而导致土壤出现重金属污染。
二、土壤重金属污染的修复技术
(一)生物修复技术
常见的生物修复技术有植物修复技术、动物修复技术等。植物修复技术主要是针对土壤重金属污染进行植物降解处理、植物挥发处理等,不同的处理方式拥有不同的处理机制。其中,植物降解主要是让重金属进入植物内部,通过植物生长机体演化过程转变重金属离子形态,从而降低其危害性。植物根系钝化是植物根系中的有机酸、多肽等物质与重金属离子融合,从而缓解重金属的移动性,降低重金属通过地下水或空气对土壤造成进一步污染的分析。并且,植物中富有的金属硫蛋白含有半胱氦酸,其能够与重金属结合形成无毒的络合物质,以改变重金属的离子形态。动物修复技术即为利用土壤动物经过吸收、分解等形式来转变土壤理化性质,丰富土壤肥力,使得植物与微生物在土壤中的生长,进而产生修复土壤重金属污染的作用。动物修复技术通常都是将土壤动物包括线虫、虹蝴饲养在受到重金属污染的土壤当中。
(二)化学修复技术
常见的化学修复技术有电力修复技术、土壤淋洗技术等。电力修复技术,其原理即为在土壤中插入电极,给土壤通电,从而使得土壤中存在的重金属物质能够在电力的作用下形成氧化还原反应,并且在迁移的作用下达到电极的阴极,进而实现去除土壤污染物的目的。电动修复技术在去除土壤重金属污染的过程中拥有能源消耗低、后续处理便捷、不会导致二次污染等优势,但是该技术仅仅适合在面积较小的土壤污染区域中应用,对于大面积的被污染土壤在技术可行性上仍然有待提升。土壤淋洗技术就是通过使用淋洗药剂来去除土壤中的重金属物质。此技术适用于大面积、污染程度严重的土壤,特别是在土质为轻质土与砂质土的土壤处理中效果更优。
(三)物理修复技术
常见的物理修复技术有改土技术、玻璃化技术等。改土技术包括客土、深耕翻土等方式。通常来说,土壤重金属污染一般都附着在土壤表层,而客土法则是将大量干净无污染的土壤与被污染的土壤相混合,以尽量降低土壤污染物的浓度,并且减少重金属污染物与土壤植物根系的直接接触,从而实现降低土壤重金属对植物的损伤。深耕翻土法则是将土壤进行深耕翻覆,让位于土壤表面的重金属能够在土壤中扩散,从而综合降低土壤中重金属的整体浓度。虽然改土技术是一种有效的土壤重金属污染修复技术,但是在实施过程中需要投入较大的人力物力,经济效益不佳,无法从本质上去除重金属,是一种非理想的修复技术。玻璃化技术,即为把重金属污染的土壤放置在高温下进行玻璃化处理,在完成处理温度下降冷却后变成坚硬的玻璃体物质,土壤中的重金属完成固定处理,将其从土壤中清除即可。经过玻璃化处理技术后,土壤中的重金属物质将会始终处于稳定状态,重金属将会被永久固定。
三、结语
1 土壤重金属污染物的来源
土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As,以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni等[1]。成土母质本身含有一定量的重金属,但由于土壤环境是个开放的体系,外源重金属通过各种途径不可避免地进入土壤,包括人为污染源和天然污染源,土壤重金属污染的控制在源头上主要是人为源的控制。人为污染源的污染途径主要包括大气沉降、污水灌溉、固体废弃物的处理,以及农用物资的不合理施用等。
1.1 大气沉降
工业生产(如能源、冶金和建筑材料等)产生了大量废气和粉尘,其中含有重金属的部分在大气中通过自然沉降和降水淋洗进入土壤。Lisk估计全世界每年约有1600吨的Hg通过煤及其他化石燃料的燃烧排放到大气中,例如比利时每年从大气进入土壤的重金属每公顷达到Pb 250g、Cd 19g、As 15g、Zn 3750g[2]。这些污染物以工厂企业的烟尘为中心,顺着风向向外延伸,污染范围一般呈圆形或椭圆形。
另外,繁忙的运输也使得公路、铁路两侧的土壤中重金属(Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu等)远高于土壤背景值。在法国索洛涅地区A-71号高速公路沿途,重金属Pb、Zn、Cd的沉降粒子浓度超过当地土壤背景值2~8倍,而公路旁土壤重金属浓度比沉降粒子的浓度还要高7~26倍[3]。这些重金属主要来自于含铅汽油的燃烧和汽车轮胎磨损产生的粉尘,以公路为中心,向四周及两侧扩散,污染范围呈条带状。
1.2 污水灌溉
污水灌溉一般指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商业污水和工业废水。[4]随着城市工业化的迅速发展,大量未经处理或处理不到位的工矿企业污水进入城市污水,通过污灌造成土壤中重金属Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量的逐年增加[5]。其中Cd污染最为严重。在日本,有472125公顷农田被Cd污染,占重金属污染总面积的82%。[6]我国有140万公顷污灌区,64.8%受重金属污染,其中严重污染的占8.4%[7],沈阳张士灌区、上海沙川灌区、广东广州和韶关地区、广西阳朔、湖南衡阳、江西大余等地,因长期污灌Cd污染严重,频频出现“镉米”[8]。
1.3 固体废弃物的处理
在工矿业固体废弃物的堆放、填埋等处理过程中,由于日晒、雨淋、水洗等,重金属极易移动,以辐射状、漏斗状向周围土壤、水体扩散。煤矸石的堆放对土壤会造成严重的重金属污染[9]。沈阳冶炼厂的矿渣自1971年开始就堆放在一个洼地,主要含Zn、Cd,目前已扩散到离堆放场700米以外的范围;武汉市垃圾堆放场、杭州铬渣堆放区附近土壤中重金属Cd、 Hg、Cr、 Cu、Zn、Pb、As等的含量均高于当地土壤背景值[10]。
有一些固体废弃物被作为肥料施入土壤,造成土壤重金属污染。磷石膏是化肥工业废物,含有一定量的正磷酸以及不同形态的含磷化合物,并可改良酸性土壤,因而被大量施入土壤,造成了土壤中Cr、 Pb、Mn、As含量增加。同样的,磷钢渣也常作为磷源施入土壤,造成土壤中Cr累积。污水处理厂产生的污泥含有较高的N、P养分及有机质,常回填农田以肥田,而污泥中的Cr、 Cu、Zn、Pb、As往往超标,所以污泥回填也可使土壤重金属含量增加[11]。
1.4 农用物资的不合理施用
农田耕种过程中为了增产、稳产,必须使用农药、化肥和地膜等农用物资。这些农用物资如果长期不合理施用,也会导致土壤重金属污染。少数农药含重金属,如杀菌剂抗枯宁、菌枯灵等含Cu、Zn,被大量地施用于果树和温室作物,造成土壤Cu、Zn累积;杀菌剂西力生含Hg,它的使用使每公顷土壤中的Hg增加6~9 g。马耀华等对上海地区菜园土研究发现,施肥后,Cd的含量从0.134 mg/kg升到0.316 mg/kg,Hg的含量从0.22 mg/kg升到0.39 mg/kg,Cu、Zn 增长2/3[12]。Taylor对新西兰施用磷肥达50年的同一地点的58个土样进行分析,发现Cd从0.39 mg/kg升至0.85 mg/kg[13]。在阿根廷由于传统无机磷肥的施入,导致土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的污染[14]。
随着近年来地膜的大面积推广使用,不仅造成了土壤的白色污染,而且地膜生产过程中加入的热稳定剂含Cd、Pb,又增加了土壤重金属污染来源。
2 土壤重金属的污染特性
与大气、水体及废弃物污染相比,土壤重金属污染有比较明显的隐蔽性与滞后性,以及累积性与可变性,使污染治理和土壤修复的效果没有大气及水体污染治理那么见效明显,并且治理周期长,通常成本较高,大大增加了土壤污染控制的难度。
2.1 隐蔽性与滞后性
土壤有巨大的自净化能力,其体系内的重金属容纳量其实是比较大的,所以,重金属污染物进入土壤后,很长一段时间都不会体现出其污染性,往往要通过土壤样品分析、农残检测及有关人畜健康状况检查,才能发现和确定。因此土壤重金属污染有明显的隐蔽性。而发现土壤受重金属污染时,往往土壤中重金属的含量已经远远超标,受污染局部区域及其周边的生态环境已经呈现出明显的毒害副作用,这一特点也使得土壤重金属污染的治理往往具有滞后性,所采取的各种方法、措施是补救性质的,因此对土壤重金属污染的控制,预防更显重要。
2.2 累积性与可变性
土壤中的固相物质占土壤总体积的50%,占总重量的95%以上,重金属污染物进入土壤体系后不象在流体态环境中那样比较易于扩散和稀释,所以重金属污染物在土壤的局部空间容易积累并达到很高浓度,其污染具有很强的累积性,污染物量越大,污染越严重。
然而重金属在土壤中的存在状态会受很多因素影响,重金属元素在土壤中主要以可溶态、可交换态、碳酸盐态、铁锰氧化态、有机态及残渣态的形式存在,外源重金属进入土壤之后,其形态不断变化,氧化还原电位、pH值、离子强度、金属元素浓度、各种无机及有机组分的种类和浓度等因素都可能引起土壤重金属形态的变化,其中可溶态和可交换态重金属的生物有效性最强,易于被生物吸收、吸附,使重金属能在土壤中的空间位置进行一定的迁移转化,由此出现重金属富集或分散,因此土壤重金属污染又具有可变性。根据这一特点,对土壤重金属污染进行控制的时候,可以通过改变重金属存在状态,增大或者减小其生物有效性,从而达到污染治理的目标。
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基金项目:中央财政支持作物生产技术专业
关键词:土壤;重金属;污染;现状;修复技术
中图分类号 X833 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2017)07-0103-03
Abstract:This paper describes the present situation of soil heavy metal pollution in our country,analyzes the sources of soil heavy metals from sewage irrigation,atmospheric deposition,industrial production and agricultural activities,and analyzes the heavy metal contaminated soil remediation technology briefly.
Key words:Soil;Heavy metal;Pollution;Present situation;Remediation technology
土壤是一个开放的缓冲动力学系统,承载着环境中50%~90%的污染负荷[1-2]。随着矿产资源开发、冶炼、加工企业等规模的扩大以及农业生产中农药、化肥、饲料等用量的增加和不合理的使用,致使土壤中重金属含量逐年累积,明显高于其背景值,造成生态破坏和环境质量恶化,对农业环境和人体健康构成严重威胁。重金属在土壤中移动性差、滞留时间长、难降解,可以通过生物富集作用和生物放大作用进入到农牧产品中[3],从而影响产出物的生长、产量和品质,潜在威胁人体健康[4]。本文对我国土壤重金属污染现状进行了简要分析,概述了土壤中重金属的来源,简单介绍了物理修复、化学修复和生物修复技术在土壤重金属污染修复方面的研究进展,以期为土壤重金属污染修复提供参考。
1 我国土壤重金属污染现状
随着矿山开采、冶炼、电镀以及制革行业的蓬勃发展,一些企业盲目追逐经济利益,轻视环境保护,再加上农药、化肥、地膜、饲料添加剂等的大量使用,我国土壤中Pb、Cd、Zn等重金属的污染状况日益严重,污染面积逐年扩大,危害人类和动物的生命健康。据报道,2008年以来,全国已发生100余起重大污染事故,其中Pb、Cd、As等重金属污染事故达30多起。据2014年国家环境保护部和国土资源部的全国土壤污染状况调查公报显示,全国土壤环境总状况体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%,其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。据农业部对我国24个省市、320个重点污染区约548万hm2土壤调查结果显示,污染超标的大田农作物种植面积为60万hm2,其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上,尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其复合污染尤为明显[5]。我国的一些主要水域如淮河流域、长江流域、太湖流域、胶州湾等也都出现了重金属污染[6]。
2 土壤重金属来源
土壤中重金属来源主要有内部来源和外部来源两种。在内部来源中,由于成土母质、地形地貌、水文气象及植被和土地利用类型等的不同,对土壤重金属含量的影响有很大差异[7],致使部分地区土壤背景值较高。外部原因主要是人为活动的影响,是土壤重金属污染的主要来源,主要包括以下几个方面:
2.1 随大气沉降进入土壤中的重金属 大气沉降是造成土壤重金属污染的一个重要途径[6]。工业生产、汽车尾气排放及轮胎摩擦可产生含有重金属的有毒气体和粉尘,经自然沉降和雨雪沉降进入土壤中,污染元素主要为Pb、Cu、Zn等。矿山开采和冶炼所带来的大气沉降也是土壤重金属的重要来源[5]。有毒气体和粉尘容易迁移和扩散,在工矿烟囱、废物堆和公路附近的土壤中,土壤重金属含量较高,向四周和两侧扩散减弱。研究人员对某铅锌冶炼厂的土壤重金属空间分布特征的研究发现,Zn、Pb、As的主要污染来源是废气的大气沉降,风力和风向是其空间分布的主要影响因子[7]。
2.2 随污水灌溉进入土壤中的重金属 污水灌溉一般是指利用经过一定处理的城市污水灌溉农田[6],利用污水灌溉是农业灌溉用水的重要组成部分。但由于污水中含有大量的重金属,随污水进入到土壤中,使得土壤中重金属含量不断富集。我国自20世纪60年代至今,污灌面积迅速扩大,以北方旱做地区污染最为普遍,约占全国污灌面积的90%以上,污灌导致农田重金属Hg、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb等含量的增加[7]。
2.3 工矿企业生产带入土壤中的重金属 工业生产中广泛使用重金属元素,工矿企业将未经严格处理的废水直接排放,导致废水中的重金属渗入到土壤中,使得土壤中有毒重金属含量增加[11]。矿业和工业固体废弃物露天堆放或处理过程中,经日晒、雨淋、水洗等作用,使重金属以射状、漏斗状向周围土壤扩散。南京某合金厂周围土壤中的Cr大大超过土壤背景值,Cr污染以工厂烟囱为中心,范围达到1.5km2[12]。电子废弃物在堆放和拆解过程中,会造成Pb、Cr等重金属进入农田土壤[13-14]。
2.4 农事活动带入土壤中的重金属 随着人们对农业产出物不断增长的需求,农药、化肥、地膜等使用量不断增加,导致土壤中的重金属不断富集,造成土壤重金属污染。农药中含有Hg、As、Zn等重金属,长期使用就会导致土壤中重金属的累积。磷肥天然伴有Cd,随着磷肥及复合肥的大量施用,土壤中有效Cd的含量不断增加,作物吸收Cd量也在增加[15]。地膜在生产过程中加入了含Cd、Pb等重金属的热稳定剂,也会造成土壤重金属含量的增加。当前有机肥肥源大多来源于集约化的养殖场,大多使用饲料添加剂,其中大多含有Cu和Zn[16],使得有机肥料中的Cu和Zn含量也明显增加,并随着施肥带入到土壤中。
3 土壤重金属污染修复技术
3.1 物理修复 一是客土、换土和深耕翻土等措施。通过这一措施,可以降低表层土壤重金属含量,减少土壤重金属对植物的毒害。深耕翻土适用于轻度污染的土壤,客土和换土适用于重度污染的土壤。工程措施具有稳定、彻底的有点,效果较好,但是需要大量的人力、物力,投资较大,并会破坏土体结构,降低土壤肥力。二是电动修复、电热修复、土壤淋洗等。物理修复效果好,但是成本高,还存在着造成二次污染的风险。
3.2 化学修复 化学修复是主要是采用化学的方法改变土壤中重金属的化学性质,来降低土壤中重金属的迁移性和生物可利用率,减少甚至去除土壤中的重金属,达到的土壤治理和修复的效果[17]。该技术的关键在于经济有效改良剂的选择,常用的改良剂有石灰、沸石、碳酸钙等无机改良剂和堆肥、绿肥、泥炭等有机改良剂,不同的改良剂对重金属的作用机理不同。化学修复是在土壤原位上进行,不会破坏土地结构,简单易行。但是化学修复只是改变了重金属在土壤中的存在形态,并没有去除,在一定条件下容易活化,再度造成污染。
3.3 生物修复 生修复是利用微生物或植物的生命代谢活动,改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性。该方法效果好,易于操作,是目前重金属污染的研究重点。目前生物修复技术主要集中在植物和微生物2个方面[18-19],对植物修复方面研究的较多[20-23]。生物修复不会引起二次污染,成本低,易于推广,在技术和经济上都优于物理修复和化学修复,已经得到了广泛的研究和应用,是目前土壤重金属污染治理的研究热点。
3.4 农业生态修复 不同作物对重金属有不同的吸附作用,可以通过采取不同的耕作制度、作物品种和种植结构的调整、肥料种类的选取等措施,增加作物对土壤重金属的吸收,降低土壤中的重金属含量。研究表明,调节土壤水分、pH值以及土壤水分、养分等状况,实现对污染物所处环境介质的调控[24-25],可以改善土壤的理化性质,促使土壤中重金属被作物有效地吸收。
4 展望
土壤是人来赖以生存的重要自然资源之一,是人类生态环境的重要组成部分。土壤重金属污染问题已经成为当今社会的主要环境问题之一。2016年出台的《土壤污染防治行动计划》,无疑是我国土壤环境管理历史上里程碑式的文件,明确了我国土壤污染防治路线图和时间表。
土壤是一个复杂的生态系统,一旦受到污染,要将进入到土壤中的污染物清除,达到安全生产的目的是十分困难的。重金属对土壤的污染以现有的技术而言是不可逆的。因此,土壤污染预防要比土壤污染治理重要的多。要坚持源头预防和过程治理,以源头控制为主,杜绝污染物进入水体、土体,有效降低污染物的排放。在土壤重金属污染修复技术研究中,要把物理方法、化学方法、生物技术和农业生态修复措施综合起来处理污染题,研究出更加经济高效的治理措施,应该加大生物修复技术研究,减少物理和化学方法的使用,以免造成二次污染。
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关键词:重金属土壤污染治理途径
现阶段我们国家的资源能源短缺,如何高效合理的运用这些资源,是我们面临的重要问题。现代社会工农业发展及其迅速,重金属对土壤的污染越来越严重,如何合理利用有限的土地资源,在原本土地资源匮乏的状态下又增加了一大难题。土壤中重金属含量过高,对动植物的生长会产生极大的影响,而且对人类的身体健康也会产生威胁。如何对重金属污染的土壤防护治理,我们对其进行了研究。
一、重金属引起土壤污染的综合情况
重金属引起的土壤污染说的是在外界重金属的影响下,土壤中大部分原有的成分逐渐消失,而重金属所占的比例不断增加,影响了土壤的正常使用并且给影响了正常的生态平衡。使土壤污染的重金属的种类繁多,对土壤污染比较主要的几个金属是Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Ni等,这类金属的密度都比较大。
重金属对土壤的破坏是从多个方面来衡量的。当然土壤中所含的重金属含量越高那么对土壤的污染就越严重。但是也与土壤中重金属存在形式和重金属在土壤中占有的比例也是分不开的。重金属在土壤中主要的存在形态有三种:水溶态、交换态和残存态。其中水溶态和交换态的生存活性比较强,毒性比较大。而残存态的重金属相对来说活性毒性就小很多了。当重金属在离子交换态的状态下的话,那么它的活动毒性是最强的,易被土壤中的植物吸收。或者与其他物质发生反应产生新的存在状态。
二、重金属对土壤污染的危害分析
(一)植物方面的危害
土壤的重金属污染对植物的危害是非常大的。对其危害主要体现在植物根和叶的变化。被重金属污染的土壤使植物在营养成分的吸收上不能得到保证。植物不能从土壤中吸收营养反而吸收了重金属后,与植物体内的某种物质发生反应产生有害的物质。这样就会导致植物不能正常的生长。也有可能导致植物的一部分发生坏死。如果污染严重植物吸收不到养分,那么就会使植物停止生长直至死亡。
(二)生物方面的危害
土壤对生物方面的影响也很大。它是许多微小生物和动植物生活的家园。土壤中存在着多种微小生物,微生物的多样性使土壤保持一个良好的状态。如果土壤受到重金属污染,土壤中生物所需的影响成分大大减少,在土壤中生存的微生物和小动物们的生命也会受到威胁。这样对土壤的状态也会产生严重的影响。
(三)土壤酶方面的危害
土壤酶是一种生物催化剂,其能够综合反映出土壤的肥力及活性状况。由于土壤的物理、化学性质及生物活性会显著的影响到土壤酶的活性,因此土壤环境一旦遭受污染,就会严重影响到土壤酶的活性。例如重金属元素Hg能够较为敏感的抑制土壤中脲酶,因此一旦土壤中的Hg超标,则土壤中所包含的脲酶也会显著的降低。
(四)人身健康方面的危害
土壤中重金属的超标对生物的影响非常大,对我们人的身体方面的危害那就更不用说了。如果吸收了过多的土壤中的重金属,身体所承担的后果都是难以人们承受的。大量的Cd元素会使人体的器官产生病变,对骨质生长产生极大的影响;吸收过量的Pb元素,会使人体的免疫机制不工作,容易生病:吸收过量的Ni元素可以使人们的鼻子和肺部感到不适,严重的还会导致鼻癌和肺癌。土壤中重金属超标严重的影响着人们的身体健康,对于土壤重金属污染方面我们要高度重视起来。
三、对于土壤重金属污染的防治修复措施分析
(一)物理修复
主要使用的物理修复技术有三种,分别是电动修复、电热修复和土壤淋洗。电动修复对土壤环境要求比较高,就是给土壤通电像电池一样,让土壤中的重金属离子做定向的移动,把含量超出标准的离子进行处理。但是不能大规模的处理。电热修复就是给土壤进行加热,使重金属离子在达到一定温度的情况下从土壤中分离。但是该种修复技术对土壤会产生极大的危害。土壤淋洗修复技术指的是向土壤中加入淋洗液,让重金属在淋洗液的作用下转换成液态的形式,然后对液态的重金属进行回收,对其进行相应的处理。这种方法发现的比较早,技术方面相对于电动修复和电热修复来说比较成熟,运用的比较多。
(二)化学固定修复
化学固定修复的方法就是在被重金属污染严重的土壤中加入一些能与重金属产生反应的一些有机元素,让重金属离子与之产生物理化学反应,改变其原有的活性,使其沉淀、发生氧化等。这样就会降低重金属土壤对动植物和微生物的危害。因为突土壤中超标的重金属元素是不相同的,所以也要根据重金属元素的性质再向土壤中添加物质。虽然这种修复方法在操作上面比较简单,但是对土壤中的重金属元素不能彻底处理。只是改变了其原有的性质,并没有从土壤中清除,所以也有可能再一次的污染土壤。
(三)植物修复
还有一种修复技术是植物修复。在被重金属污染的土壤中种植植物。有一些种类的植物可以把土壤中重金属物质吸收到体内,清除土壤中的重金属元素。这种修复技术运用的比较广泛,因为不用投入太多的成本,只需种植超富集植物就可以了。而且对生态环境还不会造成影响。因为这类植物可以免疫重金属的危害,吸收到体内后可以适应重金属元素的存在。也不会影响该类植物的生长。该类比较常见的植物有香草、芥菜等。而且在不断的研究中也发现了许多植物中都有这个特性,对重金属污染土壤的改善也有了很大的帮助。
四、结语
城市化进程的加快及工业生产等导致土壤中重金属污染现象十分严重,严重制约了土壤的高效利用。由于重金属元素的种类较多,在选用防治措施的时候,一定要因地制宜,结合土壤中重金属污染的具体情况,合理选用治理修复技术,最大程度的降低其危害,同时降低对周边环境的二次污染,确保土壤的肥性,促進农业的快速发展提供良好的土壤基础。
参考文献:
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关键词:金属矿山;酸性阻控;植被修复
一、金属矿山酸性污染来源
1、矿山酸性水污染
矿山废水是从采掘场、选矿厂、尾矿坝、排土场以及生活区等地排出废水的统称。开采、选矿、运输、防尘及防火等诸多生产及辅助工艺均需要使用大量的水,这些矿山废水排放量大、持续性强,对环境污染严重。
矿山废水中有机污染物是指其中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等有机化合物。油类污染物是矿山废水中较为普遍的污染物,当水面油膜厚度在10-4cm以上时,它会阻碍水面的复氧过程,阻碍水分蒸发和大气与水体间的物质交换,改变水面的发射率和进入水面表层的日光辐射,对局部区域气候可能造成影响,主要是影响鱼类和其它水生物的生长繁殖。
矿山废水中的重金属主要有: Hg、Cr、Cd、Pb、Zn、Ni、Cu、Co、Mn、Ti、V、Mo和Bi等。被重金属污染的矿山废水排入农田时,除流失一部分外,另外部分被植物吸收,剩余的大部分在泥土中聚积,当达到一定数量时,农作物就会出现病害。如土壤中含铜达20 mg/kg时,小麦会枯死;达到200 mg/kg时,水稻会枯死。此外,重金属污染的水还会使土壤盐碱化。大多数金属和非金属矿床(如煤矿)都含有黄铁矿等硫化物,若该硫化物含量低或不含有用元素,则常作废石处理,堆放于废石堆或尾砂库。在地表环境中该硫化物将迅速氧化,可形成含重金属离子浓度很高的酸性废水,成为矿山开采中最大的污染源。
2、金属矿山土壤重金属污染
金属矿山周边土壤中的重金属, 除本身由于地球化学作用而可能造成背景值偏高外,其它则主要来源于金属矿产开采、洗选、运输等过程中废气、废水的排放及固体废物的堆放。露采或坑采的钻孔、爆破和矿石装载运输等过程产生的粉尘和扬尘中含有大量的重金属, 经过雨水的淋溶进入周边土壤;废水主要包括矿坑水,选矿、冶炼废水及尾矿池水等,废水以酸性为主, 以含有大量重金属及有毒、有害元素为特征。有色金属工业固体废弃物主要是指在开采过程中产生的剥离物和废石, 以及在选矿过程中所排弃的尾矿,这些固体废物若在露天堆放,容易迅速风化,并通过降雨、酸化等作用向矿区周边扩散, 从而导致土壤重金属污染。土壤重金属污染的主要危害包括:首先,影响植物生长。土壤中的重金属通过雨水淋溶作用向下渗透, 不仅会导致地下水的污染,还会被金属矿山周围的植物吸收,影响植物的生长发育。
二、金属矿山污染治理的具体措施
1、矿山酸性废水的处理方法
中和法就是向酸性废水中投入碱中和剂,利用酸碱的中和反应达到增加废水pH值的目的。同时,使重金属离子与氢氧根离子发生反应,生成难溶的氢氧化物沉淀,净化污水。中和法是目前处理酸性废水比较成熟的方法。中和剂主要采用石灰石或石灰;也有采用粉煤灰、煤矸石、电石泥等作为中和剂;也可用碱性废液或废渣(电石渣、石灰渣)中和酸性废水。从理论上讲,在一定pH值下石灰或石灰石都能使金属沉淀,但由于各尾矿所要处理废水中可能含络合试剂或离子,其沉淀及沉淀完成程度差异极大。同时处理后生成的硫酸钙渣较多,容易造成二次污染 发展现状。
2.1 物理方法
一般情况下,热处理法主要针对汞污染,效果比较明显,但工程量较大,耗能较多,且易使土壤有机质和土壤水遭到破坏。而工程措施是利用外来重金属多富集在土壤表层的特性,去除受污染的表层土壤后,将下层土壤耕作活化或用未被污染活性土壤覆盖,从而将耕作层土壤中的重金属浓度降至临界浓度以下。
2.2 物理化学方法
物理化学方法通常分为三种:一种是电动修复法。这是一门新的经济型土壤修复技术,在不搅动土层的基础上,在包含污染土壤的电解池两侧施加直流电压形成电场梯度,土壤中的重金属通过电迁移、电渗流或电泳的途径被带到位于电解池两极的处理室中并通过进一步的处理,从而实现污染土壤样品的减污或清洁。一种是土壤淋洗法。是指利用有机或无机酸等淋洗液将土壤固相中的重金属转移至液相中,再把富含重金属的废水进一步回收处理。一种是玻璃化技术法。对某些特殊重金属利用电极加热将重金属污染的土壤熔化,冷却后形成比较稳定的玻璃态物质。
2.3 化学方法
化学修复是利用加入到土壤中的化学修复剂石灰、 沸石、 钙镁磷肥等与污染物发生化学反应,有效降低重金属的水溶性、 扩散性和生物有效性,促使土壤中的重金属元素转化为难溶物,从而使污染物被降解或毒性被去除或降低的修复技术。
2.4 农业方法
农业生态修复是近几年新兴的修复技术,是因地制宜地调整一些耕作管理制度,在重金属污染土壤中种植不进入食物链的植物,选择能降低土壤重金属污染的化肥,或增施能够固定重金属的有机肥等措施来降低土壤重金属污染,从而改变土壤中重金属的活性,降低其生物有效性,减少重金属从土壤向作物的转移,从而达到减轻其危害的目的。
2.5 生物方法
污染土壤的生物修复分为植物修复技术、微生物修复技术和动物修复技术。植物修复技术是指利用自然生长或遗传工程培育的植物及其共存微生物体系,清除污染物的一种环境治理技术。微生物修复技术是指利用土壤中某些微生物的生物活性对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用,把重金属离子转化为低毒产物,从而降低土壤中重金属的毒性。
三、金属矿山植被修复
植物修复是生态修复体系中最重要的技术之一,是指利用某些植物与土壤微生物之间的联合作用将污染物转化为一种无害的形态。事实上,任何能够在污染环境中生存的植物都以其特定的耐受和代谢方式无时无刻不在进行着植被修复,但往往这个过程需要很长时间,这是由于开采活动的干扰往往超过了开采前生态系统恢复力的承受限度,若任由采矿废弃地依靠自然演替(natural succession)恢复,可能需要100-1000a(Bradshaw,1997),尤其是诸如金属矿开采后形成的废弃地(如尾矿库),其表面形成极端的生态环境:表土层破坏、土壤贫瘠、重金属含量过高,极端pH值及生物种类减少等,致使自然条件下植物几乎无法定居,因此人工协助恢复在绝大多数情况下是十分必要的,而我们所讲的“植物修复”则正是研究如何人工强化这一自然净化过程,缩短修复年限的技术,其精髓就在于通过辅以某项或某几项强化措施将植物、土壤、微生物三者高效、有机地结合起来以最大程度的提高植物的修复效率,强化土壤的自净作用,加速自然循环。该技术以植物耐受或超积累某种或某些污染物的理论为基础(唐世荣,2006),与传统的物理、化学等修复技术相比,因其治理效果的永久性、治理过程的原位性、治理成本的低廉性、环境美学的兼容性、后期处理的简易性等特点而具有极好的环境效益及市场前景(孙健等,2007),因而近年来倍受人们的关注。尽管前景看好,但是真正推广起来仍有很多问题需要解决。
结束语
金属矿山污染地酸性污染主要来源于废水酸性污染与土壤酸性污染,只有加强金属矿山污染地酸性阻控,实现植物修复,才能更好地促进金属矿山的健康发展。
参考文献:
[关键词]历史遗留 铅锌废渣 重金属污染 对策
[中图分类号] P618.42 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-3-220-1
0前言
威宁县的铅锌冶炼业历史悠久,据《大方府志》记载:在唐朝五代就有铅锌冶炼业,在近现代,清末民国时期和1958年的时期都有铅锌冶炼业。威宁县铅锌冶炼业发展较快、规模较大,污染最为严重的是上世纪末20年。威宁铅锌冶炼业以土法炼锌为主,主要采用土制马弗炉、马槽炉、横罐、小竖罐、六角炉等简易土高炉进行焙烧、简易冷凝设施进行收尘等落后方式炼锌或氧化锌制品。生产工艺主要是用煤与锌矿按比例装罐后经燃煤加热,在煤还原作用下产出粗锌,资源、能源消耗消耗量大,锌的回收率低,浪费现象严重,产生的燃烧烟气和还原烟气直接排入大气,废渣随意倾倒,对生态和环境造成了严重的破坏和影响。因此,为改善生态环境质量,减轻废渣对环境的影响,为人民群众创造一个良好的生产、生活环境,对该区域冶炼废渣及时进行污染治理迫在眉睫。
1铅锌废渣重金属的污染现状及危害分析
1.1废渣分布状况
经过对全县炼锌区废渣堆放场点的初步了解,在近几十年的土法炼锌生产过程中未同步采取相应的环保措施,废渣乱堆乱放随意倾倒。据原毕节地区环境监测中心站调查,威宁县炼锌废渣总量为432万吨,主要分布在炉山镇、东风镇、草海镇、二塘镇、盐仓镇、金钟镇等15个乡镇,废渣总占地面积约4500亩,占地性质为耕地26.0%,荒坡、沟谷、洼地50.2%,河道23.8%。其具体分布情况如下:
(1)沿公路两侧分布
炼锌业大多沿交通发达的乡镇分布,主要有威赫线的盐仓镇盐仓村,威水线金钟段草海镇白马村、鸭子塘村、金钟镇冒水井村,水煤线猴场镇穿洞村、倮未村、发纠村等。
(2)沿荒坡、沟谷、洼地分布
二塘镇的果花村(大红山)、铁营村(湖南坡)、中山村、金钟镇的格兜井,东风镇红花岭村、格书村。
(3)沿河道分布
主要是沿乌江水系三岔河上游支流大河分布。在炉山镇的16个炼锌村几乎在炉山河两侧的沟谷,东风镇的拱桥村、黄泥村、竹林村、文明村在二塘河的支流拱桥小河上的支流拖倮河上。另外,羊街河两岸也有铅锌废渣的分布点。
1.2废渣重金属污染的危害
1.2.1对地表水、地下水水质的影响
炼锌废渣堆受地表径流及雨水的冲刷等作用,使炼锌废渣或其中的重金属、悬浮物等进入地表水,也有相当数量的废渣是直接倒入沟谷、河床污染地表水。大量的炼锌废渣堆积在河道,淤积、堵塞河道或造成河道改道,抬升了河床。这些废渣及其中的重金属、悬浮物等污染物进入地表水后,造成的污染相当严重,凡是在炼锌集中区的地表水,其水质基本都劣于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅴ类,污染主要是以铅、锌、镉为特征污染物,铅的污染尤为突出。炼锌废渣堆受地表径流及雨水的冲刷,从地表、溶洞渗透,将渣中的有毒有害物质转移到地下水中,从地下水的水质监测状况来看,基本都劣于《地下水环境质量标准》(GB/T14848-93)Ⅲ类,特征污染物仍然是重金属铅、镉、锌。
1.2.2对土壤的影响
铅锌废渣堆放区土壤污染是由炼锌废渣经雨水和地表径流的冲刷、淋溶,废渣中的污染物渗入土壤,造成的土壤污染。土壤重金属污染可影响农作物产量和质量的下降,并可通过食物链危害人类的健康,也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。
从以上几方面的环境影响分析可以看出,铅锌废渣对环境的污染是严重的,受污染的空气、水和土壤直接危害到生活在渣场周围农民的身体健康和植物的生长。
2铅锌废渣重金属污染的防治对策
铅锌废渣重金属污染较难治理,这与它的特性是分不开的,同时也是它越来越受关注的原因,因此在治理重金属污染时必须充分考虑到它的特性。铅锌渣中的重金属(以铅、锌为主)通过雨水淋溶、空气氧化以及微生物作用后进入环境,对周围土壤、水体和生态环境构成威胁。由于重金属污染物属于持久性污染物,具有长期性、隐匿性、不可逆性以及不能完全被分解或消逝的特点,无法从环境中彻底清除,只能改变其存在的位置或存在的形态。
针对威宁县铅锌废渣的堆存特点和废渣重金属污染的特征,我们主要是考虑对废渣中的重金属污染物采取稳定固化的措施,实现铅锌渣的物理稳定、化学稳定和生态安全。铅锌渣(或铅锌尾矿)的堆积性质与沙砾十分相似,具有比较好的渗水性能。铅锌废渣中的重金属主要包括铅、锌,此外还含有少量的汞和砷等。目前,国内外常用的重金属稳定化药剂主要包括无机药剂和有机药剂。无机药剂类型主要包括硫化物、磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐等等与重金属反应生成沉淀物质的化学物质,这些物质单独使用均会出现各种问题,如硫化物的毒性和臭味、硫酸盐沉淀的可溶性、碳酸盐对pH值的要求以及磷酸盐对汞稳定化的无效等等。有机药剂主要包括长链烷基胺和长链烷基硫,不溶于水,无法实现药剂与铅锌渣的充分混合,而且价格昂贵,是无机药剂价格的10倍以上。所以,我们主要将多种可溶性无机药剂按照优化比例组合而成,从而解决了各种药剂单独使用时可能产生的问题。
3结束语
威宁县历史炼锌区的土地污染严重,生态环境遭到严重的破坏,所以,清除当地的土地重金属污染也是一项十分迫切而重要的任务。威宁县炼锌废渣历史遗留重金属污染防治工程已列为贵州省炼锌区生态恢复及环境治理的示范项目,是贵州省“十二五”环境规划中污染治理的重点。项目是对炼锌废弃地的重金属污染物进行控制和植被恢复,是对被破坏的生态系统的恢复与重建,可以弥补、充实和丰富当地原有的自然界,从而可以促进当地社会、经济和环境的协调发展。但由于威宁县目前经济总量偏小,财政收入有限,建设资金筹措已成为制约该项目建设的一个主要因素。目前,威宁县人民政府正在积极向国家和省市在该项目建设资金上争取更大的支持。
参考文献