镉污染治理
1.镉污染来源
(1)自然的镉主要来源于岩石和矿物中的本底值。镉与铅锌矿、煤矿、磷矿有最密切的正相关关系,能在铅锌矿、含煤岩系、含磷地层周围形成镉元素高值区。
(2)人为来源的镉丰要来源于工业“三废”和含镉肥料大量施用。工业废气是造成空气镉污染的主要来源,在偏远地区的空气中镉的含量一般低于1.Opg/mL,但在工业区周围的大气中镉的含量较高。较高含量的镉通过降雨或沉降进入土壤,在土壤中积累。工业废水灌溉:镉在电镀、颜料、镍镉电池工业、电视显像管制造中的应用非常广泛,随着采矿、冶炼和电镀工业的不断发展,大量的含镉废水排入河流中,用于灌溉必污染土壤。大量的工业固体废弃物的堆积、农田施用污染的污泥、长期施用一些含镉的农用化肥也必然会造成镉在土壤中的大量沉积,造成土壤中镉的总帚增加。
2.镉污染的危害
由于镉不能被土壤中微生物降解,半衰期超过20年,其污染为不可逆的积累过程;镉又是生物迁移性很强的重金属,极易被植物吸收并累积,超过一定限度不仅严重影响作物的产量、品质,而且可食部分极易通过食物链在人体内积累并危害人体健康。镉是植物生长的非必需元素,当镉进入植物体内并积累达到一定程度时,植物就会表现出毒害症状,通常会出现生长迟缓、植株矮小、退绿、产量下降、质量下降等。对人类而言,镉对人体健康的危害主要是污染土壤中的镉可以通过食物链进入人体造成严重的危害。镉被人体吸收后主要分布在肝与肾中,与低分子蛋白质结合成金属蛋白。镉中毒主要表现为肾脏功能的损害和肺部的损伤,导致肾皮质坏死、肾小管损害、肺气肿、肺水肿,还可以引起心脏扩张和高血压,长期摄入镉将会导致骨质疏松、脆化、腰病、脊柱畸形。
3 土壤中镉的赋存形态及迁移转化
3.1Cd有两种常见价态,0价和+2价,镉在土壤中只能以二价简单离子或简单配 位离子的形式存在于土壤溶液中,如Cd2+、CdOH+、Cd(OH)、CdCl+、CdOHCl、CdS04、CdHC03+等,以难溶态Cd(OH)2、CdC03、Cd3(PO4)2、CdS等存在于土壤中。Cd与有机配体形成配合物的能力很弱,故土壤中有机结合态的镉较少。
3.2土壤中镉的分布集中于土壤表层,一般在0~15 cm,15 cm以下含量明显减少。各剖面不同深度上,元素含量随土壤质地不同而有明显不同,一般重金属元素随土壤粘性增大其含量升高。Cd元素在水稻土中迁移能力最强。Cd迁出率随土壤质地变而增大,随pH值和土壤有机质含量增大而降低。水溶性有机质(DOM)对土壤中Cd的吸附行为具有明显的抑制作用,这种抑制作用与土壤类型和DOM种类有关。
4
镉污染土壤的治理技术
镉污染土壤的治理途径有两种:一种是将污染物清除,除去污染;另一种是改变重金属在土壤中的存在形态,使其固定,将污染物的活性降低,减少在土壤中的迁移性和生物可利用性,即稳定化。围绕这两种途径产生了不同的治理措施和方法。
4.1改土法
此法适用于小面积污染严重的土壤治理。一种方法是在被污染的土壤上覆盖一层非污染土壤,另一种方法是将污染土壤部分或全部换掉,覆土和换土的厚度应大于耕层土壤的厚度。但是,由于该方法需花费大量的人力与财力,并且在换土过程中,存在着占用土地、渗漏、污染环境等不良因素的影响。因而,并不是一种理想土壤污染的治理方法。
4.2电化法
其原理是:在水分饱和的污染土壤中插入一些电极,然后通一低强度的直电,金属离子在电场的作用下定向移动,在电极附近富集,从而达到清除重金属的目的。采用的电极最好是石墨,因为金属电极本身容易被腐蚀,容易引起二次土壤污染。电极的多少、间距及深度,电流的强度一般根据实际需要而定。此法经济合理,特别适合于低渗透性的勃土和淤泥土。而且,可以回收多种重金属元素。但对于渗透性高、传导性差的砂质土壤清除重金属的效果较差。
4.3冲洗络合法
冲洗络合法的原理是用清水冲洗重金属污染的土壤,使重金属迁移至较深的根外层,减少作物根区莺金属的离子浓度。为防止二次污染,再利用含有一定配位体的化合物冲淋土壤,使之与重金属形成具有稳定络合常数的络合物或用带有阴离子的溶液,如碳酸盐、磷酸盐冲洗土壤,使重金属形成化合物沉淀。
4.4提高土壤pH
镉的活性通常受土壤酸碱性的影响很大,随着pH升高,可增加土壤表面负电荷对 Cd2+吸附,另则是CdCOa生成沉淀,使其活性逐渐降低。例如,在被镉污染的土壤上施用石灰是降低植物吸收镉有效措施之一。
4.5调节土壤氧化还原电位(Eh)
土壤中重金属的活性也受土壤的氧化还原状况的影响,因而与土壤的水分状况有着密切的联系。在水田灌溉时,由于水层覆盖形成了还原性的环境,土壤中的S04还原
为S2。,有机物不完全分解而产生硫化氢,与镉生成溶解度很小的CdS沉淀而难于被作物吸收。可见,通过调节土壤水分可以控制重金属在土壤中植物系统中的迁移,旱田改水田降低土壤的氧化还原电位,能够降低重金属的活性,减小对植物的危害。