粘土矿物治理重金属污染的探讨

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1、粘土矿物治理重金属污染的探讨00812084张凭跃摘要：本文综述了污染土壤的重金属来源，分析了粘土矿物的结构特点，阐述了粘土矿物治理重金属污染的机理和应用实例，指出了随着人们认识、技术水平的提高，粘土矿物在治理重金属污染中将发挥重要的作用。关键词：粘土矿物重金属净化在治理污染土壤的过程中，重金属污染物是一类典型的优先控制污染物，许多世界著名的环境公害事件都证明与重金属污染有关。美国、日本、德国及其它欧共体国家先后将其列入优先控制有机无机污染物黑名单与灰名单。长期以来有关重金属污染物在环境中的迁移动态、形态转化和生态效应也成为国际环境科学领域的研究热点。土壤重

2、金属污染主要是由于采矿、冶炼、化工、电镀、电子和制革等工业产生的含重金属废弃物进入土壤，以及污灌、农药、化肥、垃圾、粉煤灰和城市污泥的不合理施用引起的，重金属进入土壤后，由于不能被微生物分解，而能被生物富集和积累，重金属在土壤中积累到一定限度就会对土壤——植物系统产生危害，并有可能通过接触、食物链等途径直接或间接地危害人类。据Assaway的估算，进入土壤的重金属，在没有外来继续进入，只通过植物吸收使其在土壤中消失的时间：As和CA为100年；Cu，Mn，Mo和Zn为1000年；Co，Pb，Ni，Cr和V为10000年。因此，土壤的重金属污染与治理一直是国际

3、上研究的热点与难点问题，也是我国农业可持续发展和环境质量改善中许多学科共同感兴趣的问题。治理重金属污染的传统技术有化学沉淀、渗透膜、离子交换、活性炭吸附等。但这些方法普遍成本较高。由于粘土矿物来源广，价格低廉，具有化学、机械稳定性好，多孔隙率等特点，利用粘土矿物治理重金属污染，已经受到人们的关注。1污染土壤的重金属来源污染土壤是指土壤中的某一物质或多种物质因含有足够的数量或浓度从而表现对特定目标或对象有直接或间接的危害，这样的土壤称为污染土壤，其主要污染源有工业、生活、交通和农业污染源。1.1工业污染源重金属主要来自于采矿业、钢铁业、金属处理与加工业、化学与

4、制药工业、石油加工业、纺织工业、印染业等。例如，美国蒙大拿州某有色冶金企业每年排人大气中的锌约5t，镉约250kg，其周围地区土壤表层0～2.5cm内锌的含量很高，离厂1．8km达1090mg／kg，离厂3．6km为233mg/kg，离厂7．2km为48mg/kg。在上述距离土壤中镉的含量分别为37mg／kg，17mg／kg和4mg／kg，可见冶金企业排放的废气对周围环境有明显的污染，而且离厂越近，污染越严重。我国现有的国营矿山企业8000多个，个体矿山达23万多个，由于种种条件的限制国内许多矿山废弃物未经任何处理就任意排放与堆置，造成了较为严重的环境污染问

5、题。1.2生活污染源我国每年都有相当一部分生活垃圾不能处理，运到城郊农地上堆存，其渗滤液中含有大量的重金属，从而污染土壤。据AA别乌斯等资料，在垃圾堆放场周围土壤(0～20cm)中某些化学元素的含量比远离堆放场的高得多，如距垃圾堆放场50m、100m、250m土壤中铜的质量浓度分别为300mg／kg，100mg／kg，40mg／kg，Pb、Zn、Cr、Ni也是距垃圾场越近，其含量越高。1.3交通污染源机动车排放的废气对土壤环境产生影响，不仅表现在公路两旁土壤中氮氧化物、碳的氧化物和碳氢化合物明显增加，而且公路两旁土壤中铅的含量明显增加，且距公路越近，铅的含量

6、越高。在瑞典距离公路5．5m的土壤中易溶性铅和难溶性铅的质量浓度分别为9．9mg／kg和33．4mg／kg；距离20m的土壤中，分别为2．7mg／kg和22mg／kg；距离40m的土壤分别为2．2mg／kg和7．6mg／kg。由于公路两旁受铅的污染，其上植物中铅的含量往往比其它地区高。在德国，公路旁青草中铅的质量浓度为34～50mg／kg，而清洁地区仅2～3mg／kg，甜菜叶子中含铅量为25～32mg／kg，超过欧洲经济共同体规定的标准1．5～2．2倍，甜菜和马铃薯茎中铅的质量浓度分别达70mg／kg和100mg／kg，白菜、菠菜中铅的质量浓度也都较高。1.

7、4农业污染源某些农药在其组成中含有汞、锌、铜、铁等重金属，经常施用这些农药易引起重金属污染。另外，我国北方和西北地区由于年降雨量较少，雨量年分布变异大，因此污灌面积逐年扩大。而工业废水中含有大量CA、Hg、Pb、As等，不恰当的污灌将会造成土壤重金属污染。2粘土矿物的结构特点粘土矿物主要是由粒径<2µm的层状硅酸盐矿物组成，它具有二维网格状延展的Si—O四面体骨架。由硅氧四面体共3个角顶连接成二向展平的六方网层，称四面体片。其一侧的活性氧需要大小适宜的阳离子相配位以使电荷平衡，且与氧和羟基构成配位八面体，八面体共棱连接构成八面体片。四面体片和八面体片通过共用

8、活性氧组成层状硅酸盐结构单元层。若结构层由一个四面体