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土壤重金屬鉻污染分析及修復(fù)技術(shù)

發(fā)布時(shí)間:2014年4月19日 來(lái)源:中國(guó)論文網(wǎng)

土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一,也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。但是隨著工礦業(yè)的迅速發(fā)展,土壤重金屬污染已日益嚴(yán)重,污染土壤中的重金屬主要有汞、鎘、鉛、銅....

3.1固定化/穩(wěn)定化

固定/穩(wěn)定化是向鉻污染的土壤中加人固化/穩(wěn)定化劑(也可以輔以一定的還原劑,用于還原Cr(Ⅵ)),通過(guò)吸附、離子交換、絡(luò)合以及氧化還原等作用等Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)化為難溶、低毒性的物質(zhì),使其不再向周圍環(huán)境遷移。如Poletini等將Cr(Ⅲ)含量為500mg/kg的土壤與水泥、Ca(OH)2混合,7d后Cr(Ⅲ)被有效固定。但該方法需將土壤挖掘出來(lái),成本較高,處理效果有待進(jìn)一步提高。

3.2 淋洗法

一般污染土壤所含鉻為水溶Cr(Ⅵ),是被土壤顆粒表面吸附的水溶性鉻酸鹽,或溶解在土壤(毛細(xì)管)孔隙水中的鉻酸鹽。當(dāng)沒(méi)有新的鉻酸鹽進(jìn)人土壤時(shí),隨著雨水、地下水或人工回灌水的不斷溶解淋洗,加上人為出處理,土壤中水溶性鉻酸鹽將逐漸洗脫離開土壤,最終使土壤中的Cr(Ⅵ)含量符合無(wú)害化要求,其中,泵出處理主要是將洗脫水抽送至地面裝置,利用吸附法或氧化還原沉淀法去除洗脫水中的Cr(Ⅵ),凈化后的水可繼續(xù)回灌淋洗土壤。

雖然淋洗法已在去除土壤/沉積物中有機(jī)物的污染方面已有大規(guī)模的應(yīng)用,但在重金屬污染修復(fù)方面的應(yīng)用仍有限,而且淋洗法僅適用于高滲透性土壤/沉積物,對(duì)含水率達(dá)到20%-30%以上的粘質(zhì)土/壤土效果不佳?;瘜W(xué)清洗法雖然費(fèi)用較低,且操作人員不直接接觸污染物,但僅適用于砂壤等滲透系數(shù)大的土壤,而且引人的清洗劑易造成二次污染。   3.3 化學(xué)還原法

化學(xué)還原法是利用還原劑如鐵屑、硫酸亞鐵或其他一些價(jià)格便宜、容易得到的化學(xué)還原劑將污染土壤/沉積物中的Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ),形成難溶的化合物,從而降低鉻在土壤環(huán)境中的遷移性和生物可利用性,包括原位和異位修復(fù)兩種。常用的還原劑有硫酸亞鐵(FeSO4)、多硫化鈣CaS5、焦亞硫酸鈉/亞硫酸氫鈉(Na2S04/NaHSO3)、石灰等。

可滲透反應(yīng)柵技術(shù)(Permeable reactive barrier,PRB)是一類原位修復(fù)污染土壤/沉積物及地下水的新型技術(shù),其中,膠態(tài)FeO-PRB技術(shù)可以有效地修復(fù)鉻污染土壤和地下水。研究表明,在鉻污染土壤地區(qū)的水流走向下方處挖井或橫溝,然后注人膠態(tài)狀零價(jià)鐵粉形成FeO應(yīng)柵,當(dāng)Cr(Ⅵ)污染物順著水流經(jīng)過(guò)該反應(yīng)柵時(shí),Cr(Ⅵ)即被還原為沉淀態(tài)的Cr(Ⅲ)。在用PRB修復(fù)的重金屬污染物中,以鉻的研究最多,目前已有5個(gè)工程完成。

化學(xué)還原法成本較低,可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用,但是當(dāng)Cr(Ⅵ)存在于土壤/沉積物顆粒內(nèi)部時(shí),退難與還原劑接觸并發(fā)生氧化頰原反應(yīng),因而要把這部分六價(jià)鉻從土壤中浸出,就需要額外的超量還原劑來(lái)還原它。在這個(gè)過(guò)程中,還原劑有可能被沖走,也可能被其他物質(zhì)氧化。另外,向土壤中添加的還原劑有可能造成二次污染。因此,土壤顆粒內(nèi)部的六價(jià)鉻的去除是化學(xué)還原法的難點(diǎn)。

3.4 有機(jī)物還原法

鉻酸鹽是多種有機(jī)合成的氧化劑,許多有機(jī)物如檸檬酸、酒石酸、草酸是常用的Cr(Ⅵ)還原劑。動(dòng)物排泄物和動(dòng)植物遺骸常年累積形成的腐植土、泥炭,含有大量具有強(qiáng)還原性的多種有機(jī)酸,它能將土壤中的Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ),且部分有機(jī)物還能與Cr(Ⅲ)形成穩(wěn)定的贅合物,從而促進(jìn)Cr(Ⅵ)的快速還原。

3.5 電動(dòng)修復(fù)法

電動(dòng)力學(xué)修復(fù)法是在鉻污染土壤兩端加上低壓直流電場(chǎng),在各種電動(dòng)效應(yīng)(電滲析、電遷移和電泳等)的作用下將鉻遷移到陰極室(Cr3+)或陽(yáng)極室(Cr6+),最終在電極區(qū)富集,然后再進(jìn)行回收處理。目前已有大量研究結(jié)果表明該技術(shù)可用于修復(fù)處理重金屬鉻、鉛、鋅等以及酚、甲苯等有機(jī)物,但工程應(yīng)用實(shí)例不多。電動(dòng)修復(fù)法主要適用于低滲透性的土壤、大顆粒和小顆粒土壤介質(zhì)、多相不均勻土壤介質(zhì)。

3.6 植物修復(fù)

植物修復(fù)是通過(guò)綠色植物來(lái)固定、吸收、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化和降解有機(jī)物,使之轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)或者對(duì)污染物加以回收利用的一種技術(shù)。廣義的植物修復(fù)是指利用植物來(lái)凈化空氣,或者利用植物及其根際圈微生物體系來(lái)凈化污水和治理的污染土壤。狹義的植物修復(fù)是指利用植物及其根際微生物體系治理污染的土壤。植物穩(wěn)定、植物提取和植物揮發(fā)是重金屬污染土壤植物修復(fù)的三種主要類型。植物修復(fù)的運(yùn)行成本較低,回收和處理富集重金屬的植物比較容易,因此近年來(lái)植物修復(fù)重金屬污染土壤逐漸得到了重視和發(fā)展。

3.7 微生物修復(fù)

微生物修復(fù)Cr(Ⅵ)污染土壤主要有吸附和還原兩種方式,但利用微生物吸附法去除土壤中Cr(Ⅵ)的研究較少。微生物還原法即利用土壤中的土著微生物或向污染土壤中補(bǔ)充經(jīng)馴化的高效微生物,通過(guò)微生物還原反應(yīng),將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ),從而達(dá)到修復(fù)鉻污染土壤的目的。微生物修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)是不需要輸人多的能量,不引人有毒試劑,不會(huì)破壞植物生長(zhǎng)所需的土壤環(huán)境,而且可以使用沒(méi)有生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的生物菌株,是一個(gè)很有潛力的技術(shù)。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,土壤受到重金屬污染的原因復(fù)雜多樣。因此,我們?cè)敿?xì)分析污染的來(lái)源,了解它的危害,不僅要采用多種修復(fù)方法對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行防治,更要不斷探索,從實(shí)踐中找到新的修復(fù)方法,確保我們生活土地的環(huán)境狀況。

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