一、土壤重金屬危害1、影響植物根和葉的發(fā)育。2、破壞人體神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)等,如水俁病等。3、污染飲用水。二、土壤重金屬污染特點(diǎn)1、重金屬不能被微生物降解,是環(huán)境長期、潛在的污染物;2、因土壤膠體和顆粒物的吸附作用,長期存在于土壤中,濃度多成垂直遞減分布;3、與土壤中的配位體(氯離子、硫酸離子、氫氧離子、腐蝕質(zhì)等)作用,生成絡(luò)合物或螯合物,導(dǎo)致重金屬在土壤中有更大的溶解度和遷移活性;4、土壤重金屬可以通過食物鏈被生物富集,產(chǎn)生生物放大作用;5、重金屬的形態(tài)不同,其活性與毒性不同,土壤pH、Eh、顆粒物以及有機(jī)質(zhì)含量等條件深刻影響它在土壤中的遷移和轉(zhuǎn)化。注:土壤重金屬污染(heavymetalpollutionofthesoil)是指由于人類活動(dòng),土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值,過量沉積而引起的含量過高,統(tǒng)稱為土壤重金屬污染。土壤重金屬是指由于人類活動(dòng)將金屬加入到土壤中,致使土壤中重金屬明顯高于原生含量、并造成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。
土壤基準(zhǔn)值:指土壤重金屬對生物和環(huán)境不產(chǎn)生或有害影響的最大劑量或濃度。
土壤背景值是指在未受或受人類活動(dòng)影響小的土壤環(huán)境本身的化學(xué)元素組成及其含量。剛看的資料,可以用土壤背景值確定土壤環(huán)境基準(zhǔn)值。方法有3.1、土壤背景值加標(biāo)準(zhǔn)差等于基準(zhǔn)值2、利用背景值代替基準(zhǔn)值3、以高背景值區(qū)土壤元素的平均值作為基準(zhǔn)值有效態(tài),請看我無理的解釋。 重金屬元素以多種形態(tài)存在于空氣土壤水分之中,如單質(zhì),氧化物,絡(luò)合物,離子態(tài),礦石晶體......,這一大堆東西在植物根莖覆蓋的土壤中,其中能被植物吸收(吃)的存在形態(tài)稱為重金屬的有效態(tài)。
(一)常見治理方法
土壤重金屬污染治理途徑主要有兩種,一是改變重金屬在土壤中的存在狀態(tài),使其由活化態(tài)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定態(tài);二是從土壤中除去重金屬。
常采用的物理及物理化學(xué)的方法時(shí)熱解吸法、電化學(xué)法和提取法。對于揮發(fā)性重金屬可用加熱方法從土壤中解吸出來。若重金屬滲透性不高且傳導(dǎo)性差則用電化學(xué)法除去。提取法可利用試劑和土壤中的重金屬作用,形成溶解性的重金屬離子或金屬試劑絡(luò)合物,回收再利用。
(二)工程物理化學(xué)法
工程物理化學(xué)法是利用物理、化學(xué)等方法治理重金屬污染土壤的方法。在重金屬污染的初期,由于污染較集中,這種方法較為普遍采用,主要方法有:客土法、沖洗絡(luò)合法、電動(dòng)化學(xué)法、熱處理法、物理固化法等。對于污染重、面積小的土壤運(yùn)用物理化學(xué)法具有治理效果明顯、迅速的優(yōu)點(diǎn),但對于污染面積較大的土壤則需要消耗大量的人力與財(cái)力,而且容易導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)的破壞和土壤肥力的下降,因此對于大面積重金屬污染地不宜采用這種方法。
熱處理法是將污染土壤加熱,使土壤中的揮發(fā)性污染物揮發(fā)并收集起來進(jìn)行回收或處理;電解法是使土壤中重金屬在電解、電遷移、電滲和電泳等的作用下在陽極或陰極被移走。
(三)生物修復(fù)法
生物修復(fù)是指利用生物的新陳代謝活動(dòng)減少土壤中重金屬的濃度或使其形態(tài)發(fā)生改變,從而使污染的土壤環(huán)境能夠部分或完全恢復(fù)到原始狀態(tài)的過程。修復(fù)措施主要包括植物修復(fù)、微生物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)等。因其具有效果好、投資省、費(fèi)用低、易于管理與操作、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn),日益受到人們的重視,成為污染土壤修復(fù)研究及工程運(yùn)用的熱點(diǎn)。1、植物修復(fù)措施
植物修復(fù)措施是以植物忍耐和超量積累某種或某些化學(xué)元素理論為基礎(chǔ),一些重金屬污染區(qū)存在著對重金屬具耐性的植物,這些植物通過排斥或在局部使重金屬富集,使重金屬在植株根部細(xì)胞壁沉淀而“束縛”其跨膜吸收,或與某些蛋白質(zhì)、有機(jī)酸結(jié)合生成不具生物活性的解毒形式,從而提高了對重金屬傷害的忍耐度。利用植物及其共存微生物體系清除環(huán)境中的污染物是一門新興起的環(huán)境應(yīng)用技術(shù)。植物治理措施的關(guān)鍵是尋找合適的超積累或耐重金屬植物,超積累植物可吸收積累大量的重金屬,但植物修復(fù)措施也有局限性,如超積累植物通常生物量低,生長緩慢,效果不顯著。
2、微生物修復(fù)措施
微生物治理是利用土壤中的某些微生物對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用,從而降低土壤中重金屬的毒性。原核生物(細(xì)菌、放線菌)比真核生物(真菌)對重金屬更敏感,利用此原理在土壤中培養(yǎng)富汞細(xì)菌,將這些細(xì)菌收集后,經(jīng)蒸發(fā)、活性碳吸附等方法治理受汞污染的土壤。當(dāng)前運(yùn)用遺傳、基因工程等生物技術(shù),培育對重金屬具有降毒能力的微生物,并運(yùn)用于污染治理,是土壤重金屬污染研究中較活躍的領(lǐng)域之一。
土壤重金屬污染的微生物修復(fù)主要包括2方面:即生物吸附和生物氧化-還原。生物吸附是重金屬被生物體吸附,如藍(lán)細(xì)菌、硫酸還原菌以及某些藻類能夠產(chǎn)生具有大量陽離子基團(tuán)的胞外聚合物如多糖、糖蛋白等,并與重金屬形成絡(luò)合物;而生物氧化是微生物對重金屬離子進(jìn)行氧化、還原、甲基化和脫甲基化作用,降低土壤環(huán)境中重金屬含量。
3、低等動(dòng)物修復(fù)措施
土壤中的某些低等動(dòng)物(如蚯蚓類)能吸收土壤中的重金屬,因而能一定程度地降低污染土壤中重金屬的含量。韓國有科學(xué)家運(yùn)用蚯蚓毒理學(xué)試驗(yàn)對3個(gè)廢棄的砷礦及重金屬礦區(qū)尾礦進(jìn)行修復(fù)實(shí)驗(yàn),研究表明蚯蚓對鋅和鎘有良好的富集作用。由此可見,在重金屬污染的土壤中放養(yǎng)蚯蚓,待其富集重金屬后,采用電激、清水等方法驅(qū)出蚯蚓集中處理,對重金屬污染土壤有一定的治理效果。
(四)農(nóng)業(yè)治理方法
農(nóng)業(yè)治理是因地制宜的改變一些耕作管理制度來減輕重金屬的危害,在污染土壤上種植不進(jìn)入食物鏈的植物。主要有:控制土壤水分是指通過控制土壤水分來調(diào)節(jié)其氧化還原電位,達(dá)到降低重金屬污染的目的;選擇化肥是指在不影響土壤供肥的情況下,選擇最能降低土壤重金屬污染的化肥;增施有機(jī)肥是指有機(jī)肥能夠固定土壤中多種重金屬以降低土壤重金屬污染的措施;選擇農(nóng)作物品種是指選擇抗污染的植物和不要在重金屬污染的土壤上種植進(jìn)入食物鏈的植物。
農(nóng)業(yè)治理措施的優(yōu)點(diǎn)是易操作、費(fèi)用較低,缺點(diǎn)是周期長、效果不顯著。目前,土壤重金屬污染治理的主要措施就是“預(yù)防為主,防治結(jié)合”。對于沒有被污染的土壤以預(yù)防為主,切斷污染源,提高土壤環(huán)境容量;對于已被污染的土壤主要是進(jìn)行改造、治理,以消除污染。土壤重金屬污染物的遷移轉(zhuǎn)化非常復(fù)雜,治理極其艱難,必須引起人類的高度注重,杜絕土壤的重金屬污染。
土壤微生物是土壤中的活性膠體,它們比表面大帶電荷,代謝活動(dòng)旺盛。受到重金屬污染的土壤,往往富集多種耐重金屬的真菌和細(xì)菌,微生物可通過多種作用方式影響土壤重金屬的活性。
受重金屬污染的土壤中篩選到一株具有較高銅鋅耐性的微生物,采用電鏡、能譜、紅外光譜和X-射線吸收光譜等現(xiàn)代分析技術(shù)并結(jié)合傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法,闡明了惡臭假單胞菌CZ1對Cu、Zn的吸附行為及其結(jié)合的分子形態(tài),并初步探討了微生物-礦物-重金屬相互作用機(jī)制,旨在為重金屬污染土壤的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和生物修復(fù)提供理論依據(jù)。
通過研究取得了以下主要結(jié)果:從浙江諸暨哩浦銅礦廢棄礦區(qū)銅耐性植物海州香薷根際土壤中分離到一株具有較高銅鋅耐性的微生物,編號為CZ1,根據(jù)形態(tài)學(xué)觀察、生理生化特性和16SrDNA序列同源性比對,鑒定為Pseudomonasputida。
CZ1可分別耐受3mMCu或5mMZn,對氨芐青霉素具有抗性,而對卡那霉素?zé)o抗性。
重金屬耐性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)固體培養(yǎng)基中最低抑制濃度小于液體培養(yǎng)基中最低抑制濃度,而且Cu的毒性要大于Zn的毒性。
硫是對農(nóng)作物生長十分有益的元素,在植物新陳代謝中具有多種作用,尤其是在氨基酸蛋白質(zhì)的形成過程中起重要的作用,并對作物蛋白質(zhì)、油脂、維生素以及葡萄糖合成影響較大。此外,硫被植物的其它有機(jī)體如葡萄肝中,而且還是合成某些纖維素和形成葉綠素所必需的成分。氮被植物吸收應(yīng)以硫存在為前提,在某種情況下,硫?qū)ν寥牢樟姿猁}起重要作用。硫不僅可以提高蛋白質(zhì)含量,改善飼料和谷類作物的質(zhì)量,增加維生素A含量及油類作物的油含量,而且還可以改善水果、蔬菜、甜菜等品種的質(zhì)量,并能增強(qiáng)作物的御寒和抗旱能力。
缺硫,不僅抑制了作物的生長和產(chǎn)量,而且降低了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。
土壤重金屬主要有:汞(Hg)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)和類金屬砷(As)等生物毒性顯著的元素,以及有一定毒性的鋅(Zn)、銅(Cu)、鎳(Ni)等元素。
土壤重金屬的來源:主要來自農(nóng)藥、廢水、污泥和大氣沉降等,如汞主要來自含汞廢水,鎘、鉛污染主要來自冶煉排放和汽車廢氣沉降,砷則來自殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑和除草劑。
土壤重金屬的危害:過量重金屬可引起植物生理功能紊亂、營養(yǎng)失調(diào),鎘、汞等元素在作物籽實(shí)中富集系數(shù)較高,即使超過食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),也不影響作物生長、發(fā)育和產(chǎn)量,此外汞、砷能減弱和抑制土壤中硝化、氨化細(xì)菌活動(dòng),影響氮素供應(yīng)。重金屬污染物在土壤中移動(dòng)性很小,不易隨水淋濾,不為微生物降解,通過食物鏈進(jìn)入人體后,潛在危害極大,應(yīng)特別注意防止重金屬對土壤污染。

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