word文檔可自由復制編輯環境污染化學課程論文土壤的重金屬污染及修復技術目錄一、摘要............................................................2二、關鍵詞.........................................................2三、我國土壤污染的現狀..........................................23-1重金屬污染................................................33-2土壤中肥料(主要為N,P)元素的污染....................43-3農業土壤的有機污染......................................4四、土壤污染的特點..............................................5五、土壤污染的危害..............................................6六、土壤污染治理方法...........................................76-1物理化學修復技術.................................76-2化學修復技術....................................96-3植物修復技術....................................10七、個人建議............................................11八、參考文獻............................................12一、摘要：土壤是生態環境的重要組成部分,是人類賴以生存的主要資源之一,也是物質生物地球化學循環的儲存庫,對環境變化具有高度敏感性。城市土壤作為地球土壤圈的一個組成部分,完成著一定的生態、環境和經濟功能,關系到城市生態環境質量和人類健康然而,隨著工業的發展，我國土壤污染越來越嚴重，目前總體形勢相當嚴峻,土壤深度酸化、鹽漬化,砷、汞、鉛、鎘等重金屬含量較高,農藥等有機污染物殘留嚴重,這對農業生產的可持續發展和人類健康安全造成了威脅。重金屬污染是土壤污染的一個主要方面。如何有效治理土壤重金屬污染，保護耕地，保障食品安全已成為一個熱點問題。未來一段時期內,我國土壤污染仍比較嚴重,要從減少土壤污染物投入、土壤修復技術研究等多方面著手改變土壤污染現狀。二、關鍵詞：土壤污染；土壤污染特點；重金屬污染；土壤污染危害；修復技術；正文：三、我國土壤污染的現狀土壤作為人類的生存之本，是我們生活中必不可少的物質財富，土壤資源的利用與保護程度也是與人類的生存、發展息息相關的。近二十年來，隨著工業化、城市化、農業集約化、快速發展和經濟持續增長，資源開發強度日增，人們生活方式迅速變化，大量未經妥善處理的污水直接灌溉農田，固體廢棄物任意丟棄或簡單填埋、大量不合理利用的化肥農藥的施用與殘留，這些人類在生產、生活中不合理開發利用土壤的方式，導致了土壤受到污染與破壞，并以一種不容忽視的速度和趨勢在全國蔓延，嚴重影響到我國土壤生態系統的生物多樣性以及食物鏈的安全。土壤污染大致可以分為:重金屬污染、農藥和有機物污染、放射性污染、病原菌污染等多種類型據報道,我國土壤污染總體形勢相當嚴峻,全國至少有1300～1600萬hm2耕地受到農藥污染,約占全國耕地的10%以上,污水灌溉污染耕地216.7萬hm2,固體廢棄物堆存占地和毀田13.3萬hm2,每年因重金屬污染的糧食達1200萬噸,每年造成的直接經濟損失超過200億元人民幣。3-1重金屬污染土壤中的無機污染物主要包括鎘(Cd)、汞(Hg)、鉻(Cr)、鉛(Pb)、銅(Cu)、鋅(Zn)等重金屬和砷(As)、硒(Se)、氟(F)等非金屬物質。2001年國家環保局對北京、上海、天津和深圳4個/菜籃子工程試點城市一些區域的種植生產基地的砷、汞、鉛、鎘、銅、滴滴涕和六六六等土壤因子進行的環境質量調查監測結果表明:由于污染物在土壤中長期富集,土壤環境質量達標率只有84.9%。北京某些地區,30個土壤、水質監測點位中有5個監測點位菜田耕層土壤中汞含量超標,超標率為16.7%,最大超標倍數為3.1倍;天津市11個土壤、水質監測點位中有3個監測點位超標。據我國農業部進行的全國污灌區調查,在約140萬hm2的污水灌區中,遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區面積的64.8%,其中輕度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,嚴重污染的占8.4%。重金屬的污染主要是由于伴隨著化肥的生產,有許多重金屬被引入肥料中,從而進入農田土壤。以磷肥為例,磷肥的生產原料為磷礦石,它含有大量有害元素F和As,同時磷礦石的加工過程還會帶進其他重金屬Cd,Hg,As,F,特別是Cd。另外,利用廢酸生產的磷肥中還會帶有三氯乙醛。此外,由于工業廢水和城市廢水的灌溉,導致部分重金屬進入農田。3-2土壤中肥料(主要為N,P)元素的污染由于農業土壤長期使用肥料,致使農業土壤中積累最多的污染因素為肥料元素,即N,P及其營養鹽的累計。大量的肥料殘留造成土壤酸化的加速,破壞原有土壤結構,導致土壤鹽漬化。尤其是超量使用氮肥,造成農業保護土壤的次生鹽漬化問題的加重。3-3農業土壤的有機污染造成土壤有機污染的,主要是有機磷和有機氯農藥,此外還包括氨基甲酸酯類、有機氮類殺蟲劑、磺酰脲類除草劑、多環芳烴等持久性有機污染。而農業土壤中有機污染物的殘留與積累的主要原因是農藥的使用。我國農藥產量和使用量居世界前列,1997年農藥總產量為66.6萬t,使用量131.2萬t,平均用量為14kg/hm2,比發達國家高出1倍,但利用率不足30%。農藥的大量使用,雖然對病蟲害起到了一定的遏制作用,但那些未發揮效用或分解之后的農藥仍然殘留于土壤環境中,從而影響地下水、土壤生態系統的穩定性,造成潛在的環境生態威脅。一大部分農藥可以在土壤微生物的作用下逐漸分解成無毒的化合物,而另外一些農藥化學則無法被土壤微生物分解,因而長期殘留在土壤或作物器官中,甚至一些農藥經過微生物代謝,產生毒性更強的化合物。如殺蟲脒水解產生四氯磷甲苯胺,代森鋅代謝為乙撐硫脲。同時,由于生態系統食物鏈、食物網的生物富集作用,經過農田施用的農藥,其在土壤或水中的殘留濃度將會增長幾十倍到幾十萬倍。四、土壤污染的特點土壤污染具有隱蔽性和滯后性。大氣污染、水污染和廢棄物污染等問題一般都比較直觀,通過感官就能發現。而土壤污染則不同,它往往要通過對土壤樣品進行分析化驗和農作物的殘留檢測,甚至通過研究對人畜健康狀況的影響才能確定。因此,土壤污染從產生污染到出現問題通常會滯后較長的時間。土壤污染的累積性。污染物質在大氣和水體中,一般都比在土壤中更容易遷移。這使得污染物質在土壤中并不象在大氣和水體中那樣容易擴散和稀釋,因此容易在土壤中不斷積累而超標,同時也使土壤污染具有很強的地域性。土壤污染具有不可逆轉性。重金屬對土壤的污染基本上是一個不可逆轉的過程,許多有機化學物質的污染也需要較長的時間才能降解。譬如:被某些重金屬污染的土壤可能要100一200年時間才能夠恢復。土壤污染很難治理。如果大氣和水體受到污染,切斷污染源之后通過稀釋作用和自凈化作用也有可能使污染問題不斷逆轉,但是積累在污染土壤中的難降解污染物則很難靠稀釋作用和自凈化作用來消除。土壤污染一旦發生,僅僅依靠切斷污染源的方法則往往很難恢復,有時要靠換土、淋洗土壤等方法才能解決問題,其他治理技術可能見效較慢。因此,治理污染土壤通常成本較高、治理周期較長。五、土壤污染的危害1.土壤污染導致嚴重的直接經濟損失對于各種土壤污染造成的經濟損失,目前尚缺乏系統的調查資料。僅以土壤重金屬污染為例,全國每年就因重金屬污染而減產糧食1000多萬t,另外被重金屬污染的糧食每年也多達1200萬t,合計經濟損失至少200億元。2.土壤污染導致食物品質不斷下降我國大多數城市近郊土壤都受到了不同程度的污染,有許多地方糧食、蔬菜、水果等食物中錫、鉻、砷、鉛等重金屬含量超標和接近臨界值。土壤污染除影響食物的衛生品質外,也明顯地影響到農作物的其他品質。有些地區污灌已經使得蔬菜的味道變差、易爛,甚至出現難聞的異味;農產品的儲藏品質和加工品質也不能滿足深加工的要求。3.土壤污染對人體的危害土壤污染會使污染物在植(作)物體中積累,并通過食物鏈富集到人體和動物體中,危害人畜健康,引發癌癥和其他疾病等。目前,我國對這方面的情況仍缺乏全面的調查和研究,對土壤污染導致污染疾病的總體情況并不清楚。但是,從個別城市的重點調查結果來看,情況并不樂觀。我國的研究表明,土壤和糧食污染與一些地區居民肝腫大之間有明顯的關系。廣西某礦區因污灌而使稻米的含錫濃度嚴重超標。當地居民長期食用這種“錫米”后已經開始出現腰酸背疼和骨節痛等“痛痛病”的癥狀。經過骨骼透視后確定,已經達到“痛痛病”的第三階段。六、土壤污染治理方法我國土壤重金屬污染情況日益嚴重，而在受污染土壤上種植農作物，通過食物鏈作用進入人體也同樣需要引起重視，日本的鎘米事件就是一個鮮明的例子。因此，土壤系統中的金屬（特別是有毒重金屬）污染和防治一直是國際上的難點和熱點研究課題。目前，土壤重金屬污染的修復技術主要有工程措施、物理化學方法、化學修復方法、植物修復方法。工程措施主要以挖掘填埋方式為主，即所謂的客土法，但這并不是一個永久措施，只是把環境問題從高危害區轉移到低危害區，填埋法還存在占用土地、滲漏、污染周邊環境等負面影響，因此在當今的土壤修復中使用較少。物化修復技術主要包括化學固化、土壤淋洗、電動修復、化學修復技術主要包括化學改良、表面活性劑清洗和有機質改良等；植物修復技術主要包括植物穩定、揮發及提取。此外，植物修復技術也逐漸得到人們的重視，特別是深入研究了一些植物修復技術的新方法和方式，推動了重金屬污染土壤修復的發展。6-1物理化學技術（1）化學固化重金屬在土壤中的可移動性是決定其生物有效性的一個重要因素，而移動性取決于其在土壤中的存在形態，土壤的理化性質如有機質含量、礦物組成、pH值和Eh值均可影響重金屬的形態及各種形態之間的轉化，因此通過改變這些條件來調節重金屬在土壤中的移動性,進而達到降低重金屬污染的目的。化學固化方法就是加入土壤添加劑（固化劑）改變土壤的理化性質，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，從而降低其生物有效性和遷移性，使土壤中的有毒重金屬固定。固化劑的種類很多，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、堆肥和鋼渣等，不同固化劑固定重金屬的機理不同。因此在實際操作中應選擇合適的固化劑。化學固化方法能在原位固化重金屬，可大大降低修復成本，但該法不是一個治本的措施，重金屬仍滯留在土壤中，且對土壤破壞較重，如土壤中必需的營養元素也發生沉淀，導致微量元素缺乏，土壤破壞后一般不能恢復原始狀態，不宜進一步利用，而且對其長期有效性和對生態系統的影響不甚了解，也缺乏這方面的研究。（2）土壤淋洗土壤淋洗是用淋洗液（清水或含有能提高重金屬可溶性的試劑溶液）來淋洗污染土壤，把土壤固定相的重金屬轉移到土壤液相。將挖掘出的地表土經過初期篩選去除表面殘渣，分散大塊土后，與某種提取劑充分混合，經過第二步篩選分離后，用水淋洗除去殘留的提取劑，處理后“干凈”的土壤可歸還原位被再利用，富含重金屬的廢水進一步處理可回收重金屬和提取劑［2］。用來提取土壤重金屬的提取劑很多，包括有機或無機酸、堿、鹽和螯合劑，其中主要有硝酸、鹽酸、磷酸、硫酸、氫氧化鈉、草酸、檸檬酸、EDTA和DTPA等。（3）電動修復技術電動修復技術是由美國路易斯安那州立大學研究出的一種凈化土壤污染的原位修復技術，主要是針對受污染的低透水系數土壤及地下水的修復，其基本原理是將電極插入受污染土壤或地下水區域，通過施加微弱電流形成電場，孔隙中的地下水或額外補充的流體可作為傳導的介質。污染物則在電場產生的各種電動力學效應下沿電場方向定向遷移，到達電極區的污染物則經過電沉降（電鍍在電極棒上）、沉積或共沉積等方式在電極棒附近抽水，或者與離子交換樹脂復合的方式將污染物集中處理或分離。pH控制著土壤溶液中重金屬離子的吸附與解吸、沉淀與溶解有關，而且酸度對電滲速度有明顯影響，所以如何控制土壤pH值是電動修復技術的關鍵。為了控制土壤體系pH值的變化，提高修復效率，許多學者在這方面做了很多努力，并改進了實驗裝置，相信在不久的將來電動修復將成為一個主要的土壤污染修復方法。6-2化學修復（1）化學改良劑修復化學改良劑修復是通過向污染土壤添加不同的改良劑，通過增加土壤有機質、陽離子代換量和黏粒的含量以及改變土壤pH，Eh和電導率等理化性質，而使土壤中的重金屬發生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低土壤重金屬的生物有效性。目前磷酸鹽、石灰和硅酸鹽被認為是處理重金屬污染的常用改良劑。該技術關鍵在于選擇經濟有效的改良劑，不同改良劑對重金屬的作用機理不同，因此在實際操作中必須明確改良劑的作用機理才能應用，避免形成二次污染。用改良劑措施來治理重金屬污染土壤，其治理效果和費用較適中，對污染不太重的土壤特別適用。但是對于不同污染程度、不同類型土壤的適宜施用量以及改良效果，尚待研究，而且，對改良后的土壤需要加強管理，以防重金屬再度活化。（2）表面活性劑修復表面活性劑修復即利用表面活性劑潤濕、增溶、分散、洗滌等特性，改變土壤表面電荷和吸收位能，或從土壤表面把重金屬置換出來，以絡合、螯合物的形式存在于土壤溶液中，加快重金屬在土壤溶液中的流動性。由于這種方法會增加土壤溶液中重金屬的含量，同時會污染地下水源，因此，學者們一直認為表面活性劑是一種有害物質。但經進一步研究發現，表面活性劑有增溶性及絡合、螯合和降低界面表面張力等作用，增加了土壤中污染物的流動性，為清除土壤中重金屬污染提供了一條新的途徑。表面活性劑有助于重金屬從土壤顆粒上解析出來，并進入土壤環境，增加污染物在土壤環境中的可動性，從而加速污染物的去除。因此在應用表面活性劑修復的同時可以考慮加入相應的提取劑，可以將土壤溶液中的重金屬元素盡量多地處理掉，降低土壤溶液中重金屬含量，降低二次污染的風險。這種方法的實際效果還有待進一步的探討和驗證。6-3植物修復技術（1）植物穩定植物穩定是通過耐重金屬植物及其根際微生物的分泌作用螯合、沉淀土壤中的重金屬，以降低其生物有效性和移動性，并防止其進入地下水和食物鏈，減少對環境和人類健康危害的風險。植物在植物穩定中主要有兩種功能：（1）保護污染土壤不受侵蝕，減少土壤滲漏來防止金屬污染物的淋移。重金屬污染土壤由于污染物的毒害作用常缺乏植被，荒蕪的土壤更易遭受侵蝕和淋漓作用，使污染物向周圍環境擴散，穩定污染物最簡單的辦法是種植耐金屬脅迫植物復墾污染土壤。（2）通過在根部積累和沉淀或根表吸收來加強土壤中污染物的固定。（2）植物揮發植物揮發是利用植物的吸收、積累和揮發而減少土壤中一些揮發性污染物，即植物將污染物吸收到體內后將其轉化為氣態物質釋放到大氣中，在這方面研究最多的是非金屬元素硒和金屬元素汞。植物提取修復植物提取修復是利用重金屬積累植物或超積累植物將土壤中的重金屬提取出來，富集并搬運到植物根部可收割部分和植物地上的枝條部位。植物提取修復是目前研究最多且最有發展前途的一種植物修復技術。七、個人建議1.加強宣傳、監督和管理工作各級部門應加大對土壤污染的監督和管理力度,并同時加強宣傳工作,提高公眾的環保和健康意識,以此來促進土壤環境保護工作的深入開展。建立和完善土壤污染防止