典型矿物材料修复重金属污染土壤的作用

浏览6次 时间:2019年3月15日 14:31
【摘要】如何改善被工业农业排放的重金属物质污染的土壤成为当前农业领域普遍关注的问题。为了改善当前土壤污染现状,对典型矿物材料修复重金属污染土壤的作用进行研究。通过联系具体案例全面分析重金属污染土壤治理中典型矿物材料的作用。
【关键词】重金属污染;典型矿物材料;修复作用
引言
工业中的重金属对岩石圈中的土壤造成了污染,对此,我们要不断加强研发力度,要有更好的设备对重金属进行监测,方式也要变得多样化,减少对土地土壤的污染,改变这种被污染的情况。我们一定要对于地表土壤重金属污染做好仔细的检测与修复工作,这是十分必要的。
1、土壤重金属污染的特点
1.1 隐蔽性
重金属污染的土壤是没有颜色和味道的,人们几乎无法发现。
通常是由植物进入到食物链中,并且富集到一定的程度时,人们才会感受到。
1.2 普遍性
工业生产的不断进步,使得重金属污染变得更为常见,能幸免于重金属污染的国家目前非常少了。我国不少城市的郊区和灌区都在经受着或轻或重的污染。
1.3 表聚性
土壤中重金属污染物由于被吸附或者固定在土壤中的黏土矿物及有机物质表面,限制了其迁移能力,所以主要分布在土壤表层,而极少在表层以下移动。
1.4 消除难度大
当土壤中的重金属富集超过一定的限度时,会导致土壤性状发生改变,甚至发生化学反应生成更具毒性的物质,加上重金属本身不容易被降解,所以土壤在受到污染之后便不容易恢复,污染消除难度大。
1.5 间接危害性
重金属元素无法被土壤中的微生物降解,却可以由食物链进入人畜体内逐渐富集,形成生物放大效应,危害人类的健康。另外,重金属元素能在地表水体渗入地下水体时一同渗入,形成另一污染源。
2、土壤重金属污染原因分析
2.1 大气中重金属沉降
我们进行工农业活动、交通运输等都会形成富含重金属的有害悬浮物而使得大气中的污染物增加。据统计,工矿企业附近与道路两侧的大气污染物中,Pb、Cd、Cr、Zn、Cu 等重金属元素含量较高。它们大部分经由自然沉降和大气沉降进入土壤,从而造成土壤重金属污染。这类污染常常表现出,离城市越远,污染越低的特点。就城市本身而言,城市人口越密、工业越发达、土地使用程度越高、机动车越多,重金属污染越严重。
2.2 农药、化肥和塑料膜使用
每种化肥和农药中所含有的重金属种类和含量都不相同,比如过磷酸钙中富含Zn、Cu、Cd、Pb 等重金属元素,其含量高于钾肥、氮肥及复合肥。在进行农作物生产的过程中,对含有铅、汞、砷等的农药、杀虫剂或者化肥施用不当,都将造成土壤中重金属的污染。而农用塑料薄膜采用了含Cd、Pb 两种重金属元素的热稳定剂。这就意味着,在农业生产中过量采用农用塑料薄膜也会产生土壤重金属污染。
2.3 污水灌溉
污水灌溉是指对生活、商业及工业活动中产生的污水进行一定程度的处理之后,将其用于农田、森林或者草地的灌溉。因为缺少水资源,我国有大概1.4×104 平方千米的土地在使用污水进行灌溉,由此受到重金属污染的土壤面积超过了总污染面积的六成。近年,随着城市化和工业化进程的加快,工业废水不断增多,而这些废水中往往含有较多的重金属元素,一旦在没有进行妥善的净化情况下排出工作区,其中的重金属离子就会通过河流进入到土壤当中,进一步产生或者加剧土壤重金属污染。
2.4 污泥施用
我国城市较多采用污水管网混排的方式排放污水,致使生活污泥中也含有大量的工业污泥。因此,污泥中不仅富含有利于植物生长的养分元素、有机质等,也富含了很多重金属元素。若直接使用没有得到妥善处理的污泥,其中的重金属便会被带入农田,并在农田中逐渐富集,进而土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb 的组成比例会不断增加。一般污泥在农田中所占比例越高,农田受污染程度越高。
3、重金属污染土壤修复中典型矿物材料的作用
3.1 作用原理
典型矿物材料选取:具体分析各种矿物材料的性质,选取典型矿物材料。使用相关工具测定了矿物材料的SSA、平均孔径大小、总孔体积、pH 等基本参数,根据其性质特点选取下列四个典型矿物材料:膨润土、高岭土、沸石和磷灰石。使用上述四个典型矿物材料进行重金属污染土壤修复测试。针对选取的典型矿物材料,从对重金属的吸附性能、对重金属赋存形态的影响和对土壤pH 的影响三方面分析其对土壤的修复作用。
运用相关实验对上述四种材料对重金属的吸附性能进行测试,发现高岭土对重金属吸附性能较差,其他三项都具有较显著的重金属吸附性能。因此在进行实际应用时,应排除高岭土选择其他三种矿物材料进行土壤修复。测试膨润土、沸石和磷灰石对重金属赋存形态的影响,发现对应不同的金属污染成分,三种典型矿物材料显示出了不同的优势,因此在进行实际应用时,应当根据实际需要的不同,在三种矿物材料中进行选择。由于土壤pH 增加量越大,土壤中重金属有效态含量降低越多,因此对膨润土、沸石和磷灰石对土壤pH 的影响进行测试。发现在该方面,三种矿物材料的影响程度相差不大。
通过上述过程,得出结论,可以选用膨润土、沸石和磷灰石三种典型矿物材料进行重金属土壤的修复。完成典型矿物材料对重金属污染土壤修复作用的分析。
3.2 案例分析
3.2.1 准备数据
为了确保实验结果的准确性,对实验变量进行控制。本文测试的是典型矿物材料修复重金属污染土壤的作用,要对原始土壤受污染状况和基本自然环境等除土壤修复方法以外的其他变量因素进行控制,防止干扰实验结果的准确性。对原始土壤样品及经过处理后的土壤样品进行采集,为后续分析结论提供数据。
3.2.2 实验结果
设置对比试验,实验过程中通过实验时间变化加大重金属污染程度,选用两块基本条件一致的区域土壤,一块使用本文进行研究的典型矿物材料对污染土壤进行修复,另一块不进行相关处理,对这两块实验土壤的污染程度进行记录,绘制对比图。本文进行的研究具有极强有效性,典型矿物材料在修复重金属污染土壤方面具有明显作用。经过这种方法处理后的土壤污染程度相比不经处理的组别而言显著下降,而且随着实验时间不断加大土壤污染程度,使用典型矿物材料的实验组始终能维持高度的修复效率,没有收到污染程度增大的影响。经过上述实验论证,典型矿物材料在修复重金属污染土壤方面能减少50% 的土壤污染程度,具备极高的有效性。
4、结语
总之,从典型矿物材料的选取和土壤修复作用分析两个方面出发,进行了典型矿物材料修复重金属污染土壤的作用研究,并通过对比实验论证了典型矿物材料修复重金属污染土壤的作用。
希望本文的研究能够为典型矿物材料修复重金属污染土壤的作用研究提供理论依据。
参考文献:
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