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1、土壤重金属污染及环境矿物的修复（西北大学吴金鸿）摘要：土壤重金属污染物有汞、镉、铅、锌等,主要来源于交通运输、工业污染和农业污染。土壤重金属污染会导致农作物减产甚至死亡,对人体健康也会产生极大危害。通过对重金属污染的环境矿物材料修复法的综合评述及硅藻土、蒙脱石、沸石、海泡石等环境矿物材料的特点和修复机理的讨论,探究环境矿物材料对重金属污染修复的意义。关键字：重金属污染,矿物，修复1重金属污染1.1重金属污染的种类及来源1.1.1重金属污染的种类重金属指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。砷、硒是非金属,但它的毒性及某些性质与重金属相
2、似,所以将其列入重金属污染物范围内。环境污染方面所指的重金属主要指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷,还包括具有毒性的重金属铜、钴、镍、锡、钒等污染物。由于人们的生产和生活活动造成重金属对大气、水体、土壤、生物圈等的环境污染就是重金属污染[1]。1.1.2重金属污染的来源大多数重金属主要通过三种途径进入到土壤中:(1)交通运输。主要是含铅汽油的燃料和汽车轮胎磨损产生的粉尘,经自然沉降和雨淋沉降进入土壤,与重金属发达程度、人口密度、交通发达程度有直接关系,污染强弱顺序为:城市、郊区、农村。(2)工业污染。工矿企业排放的废水、废气和固体废弃物都含有大量
3、的重金属,它们通过直排、自然沉降和雨淋等方式进入土壤。据统计,中国因工业三废污染的农田近700万hm2。(3)农业污染。个别农药含有汞、砷、铜、锌等重金属,因此滥用农药会带来土壤的重金属污染。同时地膜的大面积使用,也使Cd、Pb等热稳定剂进入土壤中,加重了土壤的重金属污染程度[2]。1.2土壤重金属的主要形态土壤重金属大体可分为可吸收态部分、交换态部分和难吸收态部分，也可以根据生物有效性的大小，将重金属划分为5种形态，可交换离子态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物及有机结合态和残渣态。⑴可吸收态部分，是指土壤溶液中游离的重金属离子或可溶性重金属化合
4、物。一般来讲，土壤中可吸收态的重金属很少，只有当受到污染时，才可能有较多可吸收态重金属，并且逐渐转化为其他形态的重金属。⑵交换态部分，是指位于离子交换位点上和专性吸附在无机土壤组分上的重金属离子，以及被土壤胶体和土壤颗粒表面吸附的重金属，如可交换离子态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态。⑶难吸收态部分，即难溶态复合物，在土壤中，难溶态的重金属含量最高，很难被生物利用或潜在迁移性很小，如硫化物及有机结合态和残渣态。随着土壤环境一些理化性质的改变，如土壤粘粒矿物组成、酸碱性、氧化还原状况等，难吸收态重金属也会向交换态重金属转化，并处于动态平衡中[3]。1.3重
5、金属污染的危害进入大气、水体和土壤等各种环境的重金属,对人体健康和自然环境产生大量危害。重金属对人体健康的伤害,或许是直接导致,或者是由生物链累积所致,会对人体内的神经系统、生殖系统、免疫系统、肝、肾等器官造成危害,或者直接影响动物的生长发育、生理生化机能,甚至具有突变性与致癌性。例如Pb在一些工业中扮演着重要的角色,但Pb可以通过呼吸道和消化道进入人体,长期接触浓度在0.05ppm以上,就可以引起神经系统(神经衰弱、手足麻木、多发性神经炎)和消化系统(消化不良、腹部绞痛)、血液中毒等疾病。Hg及其化合物全部有毒,尤其是有机汞的毒性最大。慢性汞中毒在消化
6、系统表现为一系列的口腔病变及食欲不振、恶心、呕吐、腹泻、腹痛等,在神经系统方面,最初表现为一般的神经衰弱症候群,如嗜睡、头痛记忆力减退等,严重的可能发生多发性末梢神经炎,在中枢神经系统可能造成“汞中毒脑病”。此外,慢性汞中毒也可以造成皮肤黏膜及泌尿、生殖系统的损害。因此,对于重金属污染的治理越来越受到人们的关注[4]。2、环境矿物材料对重金属污染修复2.1土壤重金属污染的修复方法根据重金属离子的迁移转化规律,可以采用热力学物理学、生物学、农业工程学和物理化学处理方法来治理土壤的重金属污染问题。每种修复技术都有其优缺点,针对不同土壤重金属污染的类型,人们在
7、考虑修复成本和修复效率两大问题的基础上试图寻求最优修复技术。因此环境矿物法已经成为继物理法、化学法和生物法之后的第四类重金属污染修复方法。其中物理方法主要包括物理分离法、新土置换法、固化稳定法、蒸气抽提空气喷射、热解吸以及电动力法等;化学方法主要包括溶剂萃取法、化学淋洗、氧化法、还原法以及钝化技术等;生物修复方法可分为微生物修复、植物修复与动物修复3种，其中植物修复主要有根部过滤技术、植物提取技术、植物挥发技术和植物稳定化技术;微生物修复主要包括原位修复的投菌法、生物培养法以及生物通气法和异位修复的预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理以及常规的堆肥法、动
8、物修复主要是利用土壤中的某些低等动物(如蚯蚓和鼠类)吸收土壤中的重金属，从而在一
