一、土壤重金属危害1、影响植物根和叶的发育。2、破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等,如水俣病等。3、污染饮用水。二、土壤重金属污染特点1、重金属不能被微生物降解,是环境长期、潜在的污染物;2、因土壤胶体和颗粒物的吸附作用,长期存在于土壤中,浓度多成垂直递减分布;3、与土壤中的配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子、腐蚀质等)作用,生成络合物或螯合物,导致重金属在土壤中有更大的溶解度和迁移活性;4、土壤重金属可以通过食物链被生物富集,产生生物放大作用;5、重金属的形态不同,其活性与毒性不同,土壤pH、Eh、颗粒物以及有机质含量等条件深刻影响它在土壤中的迁移和转化。注:土壤重金属污染(heavymetalpollutionofthesoil)是指由于人类活动,土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值,过量沉积而引起的含量过高,统称为土壤重金属污染。土壤重金属是指由于人类活动将金属加入到土壤中,致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。
土壤基准值:指土壤重金属对生物和环境不产生或有害影响的最大剂量或浓度。
土壤背景值是指在未受或受人类活动影响小的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。刚看的资料,可以用土壤背景值确定土壤环境基准值。方法有3.1、土壤背景值加标准差等于基准值2、利用背景值代替基准值3、以高背景值区土壤元素的平均值作为基准值有效态,请看我无理的解释。 重金属元素以多种形态存在于空气土壤水分之中,如单质,氧化物,络合物,离子态,矿石晶体......,这一大堆东西在植物根茎覆盖的土壤中,其中能被植物吸收(吃)的存在形态称为重金属的有效态。
(一)常见治理方法
土壤重金属污染治理途径主要有两种,一是改变重金属在土壤中的存在状态,使其由活化态转为稳定态;二是从土壤中除去重金属。
常采用的物理及物理化学的方法时热解吸法、电化学法和提取法。对于挥发性重金属可用加热方法从土壤中解吸出来。若重金属渗透性不高且传导性差则用电化学法除去。提取法可利用试剂和土壤中的重金属作用,形成溶解性的重金属离子或金属试剂络合物,回收再利用。
(二)工程物理化学法
工程物理化学法是利用物理、化学等方法治理重金属污染土壤的方法。在重金属污染的初期,由于污染较集中,这种方法较为普遍采用,主要方法有:客土法、冲洗络合法、电动化学法、热处理法、物理固化法等。对于污染重、面积小的土壤运用物理化学法具有治理效果明显、迅速的优点,但对于污染面积较大的土壤则需要消耗大量的人力与财力,而且容易导致土壤结构的破坏和土壤肥力的下降,因此对于大面积重金属污染地不宜采用这种方法。
热处理法是将污染土壤加热,使土壤中的挥发性污染物挥发并收集起来进行回收或处理;电解法是使土壤中重金属在电解、电迁移、电渗和电泳等的作用下在阳极或阴极被移走。
(三)生物修复法
生物修复是指利用生物的新陈代谢活动减少土壤中重金属的浓度或使其形态发生改变,从而使污染的土壤环境能够部分或完全恢复到原始状态的过程。修复措施主要包括植物修复、微生物修复和动物修复等。因其具有效果好、投资省、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染等优点,日益受到人们的重视,成为污染土壤修复研究及工程运用的热点。1、植物修复措施
植物修复措施是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素理论为基础,一些重金属污染区存在着对重金属具耐性的植物,这些植物通过排斥或在局部使重金属富集,使重金属在植株根部细胞壁沉淀而“束缚”其跨膜吸收,或与某些蛋白质、有机酸结合生成不具生物活性的解毒形式,从而提高了对重金属伤害的忍耐度。利用植物及其共存微生物体系清除环境中的污染物是一门新兴起的环境应用技术。植物治理措施的关键是寻找合适的超积累或耐重金属植物,超积累植物可吸收积累大量的重金属,但植物修复措施也有局限性,如超积累植物通常生物量低,生长缓慢,效果不显著。
2、微生物修复措施
微生物治理是利用土壤中的某些微生物对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用,从而降低土壤中重金属的毒性。原核生物(细菌、放线菌)比真核生物(真菌)对重金属更敏感,利用此原理在土壤中培养富汞细菌,将这些细菌收集后,经蒸发、活性碳吸附等方法治理受汞污染的土壤。当前运用遗传、基因工程等生物技术,培育对重金属具有降毒能力的微生物,并运用于污染治理,是土壤重金属污染研究中较活跃的领域之一。
土壤重金属污染的微生物修复主要包括2方面:即生物吸附和生物氧化-还原。生物吸附是重金属被生物体吸附,如蓝细菌、硫酸还原菌以及某些藻类能够产生具有大量阳离子基团的胞外聚合物如多糖、糖蛋白等,并与重金属形成络合物;而生物氧化是微生物对重金属离子进行氧化、还原、甲基化和脱甲基化作用,降低土壤环境中重金属含量。
3、低等动物修复措施
土壤中的某些低等动物(如蚯蚓类)能吸收土壤中的重金属,因而能一定程度地降低污染土壤中重金属的含量。韩国有科学家运用蚯蚓毒理学试验对3个废弃的砷矿及重金属矿区尾矿进行修复实验,研究表明蚯蚓对锌和镉有良好的富集作用。由此可见,在重金属污染的土壤中放养蚯蚓,待其富集重金属后,采用电激、清水等方法驱出蚯蚓集中处理,对重金属污染土壤有一定的治理效果。
(四)农业治理方法
农业治理是因地制宜的改变一些耕作管理制度来减轻重金属的危害,在污染土壤上种植不进入食物链的植物。主要有:控制土壤水分是指通过控制土壤水分来调节其氧化还原电位,达到降低重金属污染的目的;选择化肥是指在不影响土壤供肥的情况下,选择最能降低土壤重金属污染的化肥;增施有机肥是指有机肥能够固定土壤中多种重金属以降低土壤重金属污染的措施;选择农作物品种是指选择抗污染的植物和不要在重金属污染的土壤上种植进入食物链的植物。
农业治理措施的优点是易操作、费用较低,缺点是周期长、效果不显著。目前,土壤重金属污染治理的主要措施就是“预防为主,防治结合”。对于没有被污染的土壤以预防为主,切断污染源,提高土壤环境容量;对于已被污染的土壤主要是进行改造、治理,以消除污染。土壤重金属污染物的迁移转化非常复杂,治理极其艰难,必须引起人类的高度注重,杜绝土壤的重金属污染。
土壤微生物是土壤中的活性胶体,它们比表面大带电荷,代谢活动旺盛。受到重金属污染的土壤,往往富集多种耐重金属的真菌和细菌,微生物可通过多种作用方式影响土壤重金属的活性。
受重金属污染的土壤中筛选到一株具有较高铜锌耐性的微生物,采用电镜、能谱、红外光谱和X-射线吸收光谱等现代分析技术并结合传统的物理化学方法,阐明了恶臭假单胞菌CZ1对Cu、Zn的吸附行为及其结合的分子形态,并初步探讨了微生物-矿物-重金属相互作用机制,旨在为重金属污染土壤的风险评价和生物修复提供理论依据。
通过研究取得了以下主要结果:从浙江诸暨哩浦铜矿废弃矿区铜耐性植物海州香薷根际土壤中分离到一株具有较高铜锌耐性的微生物,编号为CZ1,根据形态学观察、生理生化特性和16SrDNA序列同源性比对,鉴定为Pseudomonasputida。
CZ1可分别耐受3mMCu或5mMZn,对氨苄青霉素具有抗性,而对卡那霉素无抗性。
重金属耐性实验发现固体培养基中最低抑制浓度小于液体培养基中最低抑制浓度,而且Cu的毒性要大于Zn的毒性。
硫是对农作物生长十分有益的元素,在植物新陈代谢中具有多种作用,尤其是在氨基酸蛋白质的形成过程中起重要的作用,并对作物蛋白质、油脂、维生素以及葡萄糖合成影响较大。此外,硫被植物的其它有机体如葡萄肝中,而且还是合成某些纤维素和形成叶绿素所必需的成分。氮被植物吸收应以硫存在为前提,在某种情况下,硫对土壤吸收磷酸盐起重要作用。硫不仅可以提高蛋白质含量,改善饲料和谷类作物的质量,增加维生素A含量及油类作物的油含量,而且还可以改善水果、蔬菜、甜菜等品种的质量,并能增强作物的御寒和抗旱能力。
缺硫,不仅抑制了作物的生长和产量,而且降低了农产品的质量。
土壤重金属主要有:汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素,以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。
土壤重金属的来源:主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等,如汞主要来自含汞废水,镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降,砷则来自杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。
土壤重金属的危害:过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调,镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高,即使超过食品卫生标准,也不影响作物生长、发育和产量,此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动,影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小,不易随水淋滤,不为微生物降解,通过食物链进入人体后,潜在危害极大,应特别注意防止重金属对土壤污染。
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