重金属有抗污染的研究及论理修复技术.docx

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重金属有抗污染的研究及论理修复技术

论文简述

新疆可耕土地资源缺乏（仅有0.233%），有些地方却受到重金属污染的大量侵蚀，作者深入受污染的卡子湾、米泉等地，实地勘察，走访农民，用亲眼所见所闻的事实，系统的阐述了重金属土壤污染的严重后果，并且自己动手做了在镉Cd影响下的植物生长实验，进行科学论证，在治理修复技术上对比分析，并对植物修复技术的优点、未来方向做了前瞻性探讨。

重金属土壤污染的研究及植物修复技术

马梓力

（新疆乌鲁木齐市第六中学高三

（2）班830001）

摘要新疆的可耕土地资源缺乏，有些地方却正在受到重金属污染的大量侵蚀，本文运用案例和亲自实验，结合新疆当前状况系统的阐述了重金属污染土壤的严重后果，在重金属污染治理方面，通过对比植物修复技术与传统的物理、化学修复方法，重点描述了植物修复的优点，并对这一领域的未来发展方向作了前瞻性探讨。

前言新疆地处我国西北干旱地区，土地资源丰富。

全疆165110万hm2，耕地面积384.11万hm2，占全疆总面积的0.233%，占已利用面积的⒌81%，北疆耕地219.56万hm2，南疆耕地164.55万hm2。

过去，人们缺乏生态观念，使新疆分布较少的高产良田，有许多被人为、环境恶化等因素影响，逐渐变为低产田，甚至绝收田。

据统计，全疆有低产田160万hm2，占实际耕地的42%，造成土地减产的主要原因是盐渍化，土地风蚀和重金属、有机污染。

目前，新疆针对土地盐渍化，土地风蚀已有了卓有成效的研究和治理，但对土壤中重金属污染的研究治理却未能引起人们的足够重视，虽然后者比前者的面积少一些，但两者比较，重金属、有机污染对土壤、水体、环境及人体健康造成的危害将更加严重。

1.重金属污染对土壤的危害

1.1重金属污染的来源

新疆石油、煤炭、矿产、棉花、皮革资源丰富，依靠这些资源优势，使新疆的石油、冶金、金属加工、煤炭、纺织、制革等工业大力发展起来，并成为新疆和乌鲁木齐的支柱产业。

然而在这些企业取得经济效益的背后，“三废”的排放；污水、污泥、废渣的农用；以及农药、化学产品的广泛使用，使得重金属污染源源不断的侵入土壤，导致了土壤环境的恶化。

1.2重金属污染危害的实例调查

1.2.1重金属污染来源的实例调查

乌鲁木齐是人口密集、而污染最严重的城市之一，过去，由于片面追求产值，市区周边沿东山水系先后建成了水磨河工业区、卡子湾和东山工业区，形成以冶炼、化工、制革、印染、造纸等资源消耗量大，污染严重的工业污染带。

本人曾多次到卡子湾、米泉耳闻目睹了东山水系的污染状况。

从卡子湾化工区排出的黄褐色泡沫状废液、刺鼻难闻，废碴堆积如山，这些现象虽然逐渐在改变，但留下的潜在污染却依然留毒于后，难于一时清除。

加之这些企业布局在东山水系水磨河源地及沿线，使沿途河水被注入的大量的工业废水及生活污水，约占河水总量的1/5（见照片），而这一水系的下游，被灌溉的就是新疆一块难得的良田---有耕地面积24.9万亩，闻名全疆的米泉县。

1.2.2米泉县土壤受重金属、有机污染的实例调查

东山水磨河水系，由于地表水量小层薄，水体纳污和自净能力差，自水磨河源地流至中段七道湾的水质，经检测有机污染耗氧量已升高10倍，卡子湾一带地表是裸露的砂砾层，由于废水、废渣的排放，堆积，毒物大量渗漏，污染地下水，使深水井出现异味。

到下游米泉十三户，地表水有机耗氧量已升高到100倍。

多次引起该地区水库鱼群死亡。

春季，七道湾污水库的污水污浊、异臭，不经处理直接灌溉农田达30万m2，其水质矿化度上升，耗氧量比源地高出300倍，含有大量毒物砷、硫化物及重金属铬、汞等。

在走访十三户农民时，有人说：

那时，光“七纺”染料废水冲来时，田里变成了彩色，红的、绿的、蓝的，造纸厂废水冲来时，地里就盖了一层纸浆。

据统计，每月由污水向农田中排放的毒物中铬Cr达到520kg/月，砷As500kg/月。

而多年的积累，已使毒物在十三户等地的128000亩的农田中高度富集，约占总耕地面积的51%.除了废水灌溉污染外，个别地方还在稻田中施用铬鞣皮渣肥料（皮革厂含铬的5g/kg的废皮渣），这更加剧了米泉的土壤污染状况，造成土壤重金属等毒性聚集等恶性后果，经由这些农田产出的粮食蔬菜，其Cr与Hg等有毒物质含量已严重超标，人们食用后被人体吸收。

（见表一）（人体长期摄入铬，可导致癌症），并且粮食产量也大幅下降30%-60%（90年-92年检测后果）。

米泉受污染土地及农作物残毒量分析表（表一）

分

析

量

残毒量

采样点

（产地）

污染源类型

麦茬地土壤

残毒量

稻茬地土壤

残毒量

蔬菜地土壤

残毒量

小麦

残毒量分析

大米

残毒量分析

砷

As

mg/kg

铬

Cr

mg/kg

汞

Hg

Mg/kg

砷

As

mg/kg

铬

Cr

mg/kg

汞

Hg

mg/kg

砷

As

mg/kg

铬

Cr

mg/kg

汞

Hg

mg/kg

砷

As

mg/kg

铬

Cr

mg/kg

汞

Hg

mg/kg

砷

As

mg/kg

铬

Cr

mg/kg

汞

Hg

mg/kg

废

水

污

染

地

十三户一队

21.36

14.46

0.03

0.24

0.91

0.69

二队

22.94

14.82

0.42

0.19

0.24

0.074

三队

23.78

13.93

0.05

0.225

0.63

0.049

园艺场一队

19.05

15.24

0.2

二队

76.72

36.36

0.15

三队

22.96

23.99

0.13

东工一队

21.27

23.99

0.005

废

渣

污

染

地

马场湖四队

14.28

15.79

1.02

吉三泉实验田

22.16

29.06

0.45

解放一队

16.36

18.14

1.20

0.41

0.92

0.16

二队

14.15

26.28

0.63

0.25

1.14

0.18

三队

21.50

24.73

0.41

0.25

0.72

0.093

梁东大队

14.50

19.37

0.5

0.37

1.68

0.17

1.3重金属镉（Cd）影响大豆生长的实验研究

由于本人耳闻目睹了重金属污染土壤的危害，产生了种一点粮食作物，亲自观察对比重金属污染下的生长状况的想法。

利用暑假开始试验。

原计划种豌豆，用工业废水浇灌，由于废水中含镍、钒、铅、镉多种重金属，条件限制无法分析等多种原因，只好放弃，选择了大豆和单一重金属镉盐。

1.3.1实验材料

大豆种子从农贸市场购买0.5kg。

选用配制的营养土+蛭石粉（1:

1）培养基。

营养液为农科院人员赠送，CdCl2购自化学品商店。

1.3.2实验操作

选颗粒饱满的大豆种子，经5%氯酸纳消毒3分钟，室温下萌发24h，部分出芽，36h全部出齐。

选60粒萌发饱满，大小均匀，出芽等长的种子，种在60cm×50cm×50cm的塑料箱中（内为45cm高度的营养土+蛭石粉培养基），种植深度约8cm，每箱植苗30棵，编A组（稀释的营养液浇灌），B组含（0.3mol/LCdCl2的营养液浇灌）。

每周2-3次，每次浇透2天后，A组出苗29株，B组出苗25株。

7天后，A组株高平均8，75cm，B组株高平均6。

67cm，3株仅5cm以下。

第二周，第三周A、B组生长状况对比后，都有差别，A组苗粗壮，叶片大，株长；B组苗细，叶片小，株矮。

第四周时，细心将苗与培养基土分开，挖出，粗略称重，测株高。

（见照片）并取A、B组各15株烘干后精密测量，检测对比如表二、表三。

（大豆实验过程如下图）

实验大豆的生长对比：

测量称重：

1.3.3实验记录及检测后果

大豆试验-生物量检测结果（表二）

组别

生物量（干重）

A组（正常）

B组（重金属干扰）

（地表）茎叶生物量（g/株）

22.3-23.1

20.1-20.6

（地下）根系生物量（g/株）

15.6-15.9

12.0-12.1

总生物量（g/株）

37.9-39

32.1-32.7

大豆试验-器官长度检测结果（表三）

组别

器官长度

A组（正常）

B组（重金属干扰）

株高（m）

最长

0.3800

0.3110

最短

0.3310

0.2740

平均

0.3616

0.2912

根长（m）

最高

0.3132

0.2571

最低

0.2700

0.2280

平均

0.2873

0.2397

总计长度

0.6489

0.5309

表三

由表二、表三可知，大豆在重金属镉Cd的胁迫下，根系和地上茎叶的生物量有明显减少，根长和株高也在萎缩，说明Cd对植物根系生长有明显的抑制作用。

而其对地表部分茎叶的抑制作用也较显著，况且在营养充足，有害物质单一的培养基中，Cd的抑制作用都表现的如此明显，可以设想在外界土壤中，在多种重金属和其他对植物有毒害作用的物质的复合作用下，植物的减产将会更为严重。

1.4重金属的吸收和毒害

以各种物理状态或化学形式存在的重金属毒性较强，在进入植物体中，由于大多数重金属离子带有较多的正电性，易与植物组织中带负电的大分子化合物结合，吸收，并积累在根系（一般植物），沉淀或淋移、扩散，污染了土壤、植物，产生毒害。

因此，由于重金属污染土壤所产生的毒害，被农作物吸收、积累、浓缩，直接导致了土壤的退化板结，造成农作物质量、产量下降。

并会通过泾流、淋洗作用污染地表水、地下水、恶化水文环境，并经过食物链之间的逐步转移，产生食物链浓缩，直接危害到人体的健康。

2.重金属污染的治理修复现状

2.1重金属污染土壤的修复技术现状

目前重金属污染土壤的修复主要采用物理化学修复技术和植物修复技术，前者主要包括化学固化，土壤淋洗和动电修复；后者主要包括植物挥发、根系过滤、植物稳定、植物萃取方法。

（见表四）

重金属污染土壤的修复技术及评价（表四）

评价

方法

优点

缺点

备注

填埋法

将污染土挖掘填埋，将未污染土回填。

原理简单。

成本高，占用土地易渗漏、污染周边，污染物没有清除去，只是转移别处。

不是永久措施

该法即将淘汰。

化学固化法

通过改变土壤理化性质，使有毒金属固定、减少向深层和地下水迁移。

重金属仍滞留土壤，只是形态改变，而未清除。

土壤被破坏，不利生态稳定，成本高。

不是永久措施

动电修复

在电场作用下，重金属通过电渗透、电迁移，向电极运输。

控制重金属流动方向。

较经济。

在不同土质土壤中效果不一，甚至有相反作用，成本高，操作设备复杂。

有待再研究

土壤淋洗

通过逆转反应机制，把土壤中固相金属转成液相，并与提取剂混合、分离，用淋洗法去除残留液，回收金属。

研究找到既能提取各种金属，又不破坏土壤的提取剂很难，废液造成二次污染，成本高。

操作复杂，成本高