人类活动是导致土壤状况恶化的根本原因,不合理利用土地,任意侵占土地、随意排放堆弃污染物、大量违法填埋污染物等行为在破坏土壤环境的同时,也最终惩罚了人类自己。自2008年开始,全国已发生百余起严重污染事故,其中铬、铜、镉、砷等重金属污染事故达30多起。根据权威部门统计,重金属已经污染了我国10%以上的耕地面积,造成粮食产量降低千万余吨,至少造成200亿元的经济损失[2]。
1.2土壤中铬、铜的污染及危害
铬在环境中分布地域广,但正常情况下微量存在的。铬主要来源于工业生产,应用最多的行业是电镀业,在金属表面镀铬使金属部件更加耐用;皮革业,使用铬粉做皮革鞣料;染料业,可有利于着色;此外铬还是制作橡胶和陶瓷的原料,重铬酸钾和浓硫酸配制成的溶液也曾被作为实验室的洗液而被广泛应用,这些都使大量铬排放到环境中,造成了极大的污染。
过量的三价铬和Cr(Ⅵ)对人体均有一定的毒性,但Cr(Ⅵ)毒性比Cr
(Ⅲ)高的多,严重危害人体健康,所谓的铬中毒就是指Cr(Ⅵ)引起的。Cr(Ⅵ)对呼吸道有强烈的刺激性作用,可引起急性支气管炎和哮喘;误食后会腐蚀消化道,使人腹泻便血、恶心呕吐,还会造成肾脏损害,引起肠胃炎、胃溃疡、咽炎等多种严重疾病,导致免疫能力下降,大量食用还会导致休克甚至死亡,与高浓度Cr(Ⅵ)长期接触,还会产生溃疡(称为铬疮),极大损害皮肤。此外,Cr(Ⅵ)的致癌作用已被确认,并被美国环境保护局(EPA)确定为17种高度危险的毒性物质之一。
铜主要来自于含铜矿石的开采冶炼,重工业如机械制造业、金属加工业等工业生产中产生大量含铜废渣与废水,随意堆放含铜工业废弃物、将含铜废水违规排放等均会造成土壤中铜含量超标,从而影响农作物特别是水稻和大麦正常生长,污染粮食使其不能被食用。此外铜也会造成人类生殖障碍,导致多种疾病。
我国发生过多次铬、铜污染事件:2009年6月,湖南娄底双峰县由于大量含铬废渣转移导致重大污染;2011年8月,云南一化工厂发生铬污染致数万立方水水质变差、牲畜接连死亡,据厂区负责人介绍,在此堆放点的28.84万吨的铬渣堆料,从建厂投产,就开始堆放,直到2011年,他们已经在此堆放铬渣废料长达22年之久,致当地大量树木死亡,附近居民血、尿、发中的Cr(Ⅵ)水平均超过了正常水平,病症多发。2010年7月,福建紫金矿业含铜酸性废水渗漏,造成汀江大面积恶性污染,含铜废水渗入土壤,污染地下水源,影响农作物正常生长,造成巨大环境损失。上述污染事件,给人类造成了极大伤害,并且,如果想要恢复环境原有状态,需要投入大量资金与人力,甚至花费几十年、几百年的时间,治理起来非常困难。我国拥有诸多工业园区,在每个电镀厂、染料厂、冶炼厂等使用铬、铜
参加工业生产的周边,都存在不同程度的点源污染,影响周围居民的健康,值得引起大家重视。
1.3重金属污染土壤的修复方法
重金属污染土壤的修复方法主要有工程改造法、物理化学方法以及生物修复方法,其中物理化学修复方法越来越受到国内外科学家的重视,是当前对于重金属污染土壤修复研究的热点,也是研究最为成熟,工程上也有一定应用的修复技术。不同污染类型的土壤污染,其具体治理措施不完全相同,应该根据土壤污染情况与修复方法的特点,考虑经济效益,选择合适的土壤修复方案。
1.3.1工程改造修复方法
工程改造主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。客土、换土和深耕翻土都是异位修复方法,通过使用优质土壤置换受污染土壤,改善原始地点的土壤环境状况,这些方法都可以降低土壤中重金属的含量,减少对土壤环境的危害,具有较好的修复效果,日本曾经成功应用于以上方法进行实际工程的土壤修复。