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土壤鎘污染如何進(jìn)行修復(fù)

發(fā)布時(shí)間:2019-11-21 08:51人氣:

本文在我國重金屬污染嚴(yán)重的基礎(chǔ)上,對(duì)植物修復(fù)技術(shù)及其應(yīng)用的鎘污染土壤進(jìn)行了討論,分析了鎘污染土壤修復(fù)植物的能源利用潛力,闡釋了利用植物修復(fù)土壤的鎘污染問題。

1土壤鎘污染特征

1.1鎘在土壤中的行為特征

鎘作為一種特殊的稀有元素,其中沒有被污染土壤中的鎘則來源于土壤母質(zhì)。在高酸堿度土壤中,特別是在含有碳酸鈣的土壤中,鎘的活性會(huì)偏低,不會(huì)經(jīng)常移動(dòng),但是往往在含酸的土壤中鎘的靈活性和毒性會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。而且,土壤氧化還原反應(yīng)對(duì)鎘的活性也有至關(guān)重要的作用。例如,當(dāng)土壤被水沖沒時(shí),就會(huì)恢復(fù)到原狀,這時(shí)其中的鐵錳離子將會(huì)大幅度減少,降低鎘的活性。土壤中鎘的變化對(duì)其活性和植物有效性有顯著的影響,土壤中的鎘可分為殘態(tài)、水溶態(tài)、交換態(tài)、還原態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)等,鎘的眾多變化狀態(tài)之中碳酸鹽的結(jié)合狀態(tài)與交換態(tài)在植物中對(duì)鎘的吸收效果最為顯著。

1.2土壤鎘污染狀況

目前,廢氣的擴(kuò)散,工業(yè)廢水的排放,還有將含鎘的廢水用來灌溉農(nóng)田是導(dǎo)致土壤中含鎘的重要原因。在我國鎘污染存在的地區(qū)范圍廣大,依據(jù)我國農(nóng)業(yè)部門的監(jiān)測(cè)結(jié)果,處于污染水灌溉地區(qū)的土壤的含鎘量比較多,污染程度較高,含重金屬量的面積達(dá)到一半以上,同時(shí)造成農(nóng)產(chǎn)品中的含鎘量存在著超標(biāo)現(xiàn)象。當(dāng)今,在我國的各大城市之中耕地面積中都有鎘的存在,對(duì)城市的耕地造成了嚴(yán)重的侵害。

2 鎘污染土壤的植物修復(fù)

2.1吸收鎘的植物

目前植物研究人員開展了一系列的含鎘植物的研究,通過研究發(fā)現(xiàn),在眾多的植物當(dāng)中遏藍(lán)菜是最常見的能夠吸收鎘的植物。面臨著土壤被鎘污染的現(xiàn)狀,研究人員開展了解決土壤中含鎘的探究。從實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)植物在土地里的含金屬量、植物生長速度以及生物量對(duì)植物修復(fù)效果有關(guān)。譬如,分析遏藍(lán)菜得到,其外觀為蓮座狀,生長的速度慢,生物量小,因此,大量的學(xué)者判斷遏藍(lán)菜的修復(fù)能力不能用于到的鎘污染嚴(yán)重的土壤之中。相比較而言,印度薺菜作為一種生長速度較快且生物量大的含鎘植物,在條件相等的情況之下,印度薺菜的生物量能夠達(dá)到遏藍(lán)菜的幾倍,不僅對(duì)鎘的吸收量大,而且具有較強(qiáng)的凈化土地能力,這些都是遏藍(lán)菜無法匹敵的。我國研究人員通過溫室培養(yǎng)印度薺菜發(fā)現(xiàn),土壤中鎘處理濃度越高,印度薺菜吸收鎘的量越大。但是印度薺菜一般生長印度地區(qū),能夠在中國的生長面積量較小。

通過研究發(fā)現(xiàn),十字花科的蕓薹類的較多植物都擁有吸收鎘的能力。例如,我國農(nóng)村的油菜,就隸屬于這種植物,而且有部分的油菜種類所擁有凈化鎘土壤的能力強(qiáng)于印度薺菜,譬如“溪口花籽”。解決我國的土壤鎘污染問題,管理部門通過實(shí)踐研究出植物的特征,為土壤修復(fù)提供事實(shí)依據(jù)。結(jié)合研究成果,將油菜進(jìn)行合理科學(xué)地大面積種植,進(jìn)而改善我國的土壤鎘污染問題。

2.2吸收鎘植物的修復(fù)原理

大多數(shù)吸收過鎘的植物都具有很強(qiáng)的吸收和積累重金屬的能力,比如在重金屬含量極高的情況下或者含量低的情況下,它所吸收的金屬含量也比沒有被污染的植物高出許多倍。鎘污染植物可以大幅度地吸收金屬,并不會(huì)在高濃度下中毒,這取決于它們有效吸收、運(yùn)輸和分解根系的能力。

2.3植物對(duì)鎘的吸收

大多數(shù)植物都可以通過土壤中的有機(jī)物來調(diào)節(jié)適應(yīng)自己生長的根部環(huán)境,可以增強(qiáng)對(duì)有機(jī)物的充分利用。同時(shí),植物根部釋放所分泌的有機(jī)物與根部進(jìn)一步酸化是不同的兩個(gè)方面。因?yàn)橹参锔克置诔鰜淼母鞣N有機(jī)物,其中有機(jī)酸對(duì)吸收重金屬有著突出的作用,從而能夠進(jìn)一步酸化土壤的根部,由此可見,植物根部土壤的酸化與植物根部所分泌出來的各種有機(jī)物有著不可分割的關(guān)系。除此之外,還有大量研究結(jié)果表明,根部酸化并不是影響植物吸收重金屬的主要因素,所以大多數(shù)植物根部土壤的酸化并不會(huì)影響對(duì)鎘的吸收也就不會(huì)是造成鎘污染的主要因素。

3植物修復(fù)的功能

3.1將植物進(jìn)一步處理為氣體燃料

生物質(zhì)和各種氣化劑通過化學(xué)反應(yīng)可以將其中的可燃部分進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w。除此之外,也能對(duì)其進(jìn)行微生物的轉(zhuǎn)化,讓其變成可利用的沼氣。由生物質(zhì)制成的氣態(tài)燃料可以用來照明,也可以代替其他燃料。據(jù)研究表明,把沼氣作為燃料的電站設(shè)備和技術(shù)都簡(jiǎn)單,且便于維護(hù)和管理。最重要的是比一般的水電站的造價(jià)低,這樣一來就可以大幅度地減少成本投入,增加利潤。

3.2將植物進(jìn)一步處理為液體燃料

對(duì)植物進(jìn)行液化可以從中提取原料來制取柴油、甲醇、乙醇等燃料,且這項(xiàng)技術(shù)地應(yīng)用范圍及其廣泛,國內(nèi)外都適用。通常情況下,制取乙醇的原始成本極高,所以從中謀取的利潤比一般的液體燃料要低得多。這時(shí),對(duì)制取乙醇的原料選擇就變得十分重要。而通過進(jìn)一步修復(fù)被鎘污染的植物可以降低制取乙醇的成本,這樣一來就可以利用鎘污染植物來大面積制取乙醇來賺取利潤,同時(shí)也做到了對(duì)污染植物的充分利用,正所謂兩全其美。除此之外,在一些特別的植物中含油量很高,也可以作為柴油的生產(chǎn)原料。由此可見,將植物轉(zhuǎn)化為液體燃料可以降低許多制作液體燃料的成本來保證利潤的謀取。

3.3將植物進(jìn)一步處理為固體燃料

將鎘污染植物進(jìn)行粉碎,例如稻草、秸稈、果殼、木屑等,變成粒狀,棒狀或者塊狀的成型燃料。這樣固化得到的燃料相較于一般的固體燃料具有體積小,密度高的優(yōu)點(diǎn),而且燃燒時(shí)的溫度較高,火力也更加持久,排放出的污染氣體也較低。另外,將這種燃料通過炭化可以變成化工以及冶金等行業(yè)的添加劑和還原劑。這樣不僅可以解決大面積鎘污染植物的問題,也可以為某些行業(yè)提供能源,提高了資源的利用率。

3.4植物修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)

植物修復(fù)后的能源具有灰分較低、燃燒容易、再生能力強(qiáng)、污染少的優(yōu)點(diǎn)。利用各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)能夠?qū)⑽廴竞蟮闹参镛D(zhuǎn)化成各種可利用的能源,從而可以減少對(duì)有限資源的依賴,做到資源替代。不僅是被鎘污染之后的植物,而且鎘污染土壤也十分有利用價(jià)值。被污染后的土壤在修復(fù)之前,要過很長一段時(shí)間才能在上面種植其他植物以保證植物食用的安全性。但是在上面種植生長周期較短且生物量很大的植物,可以將其中大量的鎘提取出來,這樣一來不僅可以修復(fù)土壤也可以為其他行業(yè)提供制取工業(yè)資源的原料。

當(dāng)前我國的環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重,隨著重金屬污染的范圍日益擴(kuò)大,我國可利用土壤的面積急劇下降,尤其是鎘污染的問題最為嚴(yán)峻,所以治理被鎘污染過后的土壤問題就成了目前的首要任務(wù)。我國植物種類繁多,領(lǐng)土面積廣大為治理鎘污染研究奠定了良好的基礎(chǔ),另一方面隨著時(shí)代的進(jìn)步,科技的發(fā)展,相信治理鎘污染土壤的問題將會(huì)很快得到解決。還要倡導(dǎo)人們保護(hù)環(huán)境,為了解決環(huán)境問題提供較多的案例。

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