《土壤中砷污染的治理研究》

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1、环境土壤学课程论文题 目：工业污染用地转为建设用地的处置方案研究学生姓名：白睿学生班级：环工131学生学号：2013011611所在院系：资源环境学院任课教师：吴海明201511月碑污染土壤治理和恢复研究摘要：不申(As)是一种类金届元素，在自然界中广泛分布，不申化合物在农药、防 腐剂、合金、料等生产过程中得到广泛应用。砰是亲硫(tS)元素，常伴生于硫化物矿中川。本案例中非法转移废渣致使土壤的 As污染。由于As的蠹性、致癌、致畸 和致突变效应21砰污染所引发的环境问题已经越来越多的受到关注。砰污染土壤的治理与修复一直是土壤污染研究的难点和热点，找切实可行的高效的治理技术尤为 重要。关键字：砰

2、污染修复淋洗法生物修复案例：1992年10月和1993年5月，在未经有关部门同意的情况下，发生了辽 宁省沈阳冶炼厂两次非法向黑龙7工省鸡西市梨树区转移有蠹化工废渣造成重大环境 污染的案件。转移的废渣中含有三氧化二砰(俗称砒霜)等10多种有蠹物质332吨c 这些有蠹物质使穆棱河下游约 20平方千米范围内的土壤、植物和地下水环境造成不 同程度的污染。其中以土壤和植被受到的污染和破坏最为严重，残留在废渣堆放地 及周围的不申、铜、铅、钢等重金届污染平均超标为75倍，其中砰的超标指数最高，是103倍。废渣倾倒现场寸草不长，26棵20厘米直径树木枯死，地表裸露面积达 500平方米，大约7公顷地表植物受到较

3、严重污染， 污染深度0- 140厘米。经预测, 在自然状况下，要想将土壤恢复到原有水平，大概需要几白年，甚至几千年以上。目前，国内外常采用的土壤修复的方法包括客土法、淋洗法、生物修复法、稳 定/固定化方法等。稳定/固定化法与其他技术相比，更能从时间和成本上满足土壤 修复的要求。而稳定/固定化法的关键在于稳定/固定化剂的选择。铁及其化合物是 砰的稳定化中最常用的稳定化剂.由于该化工场地以硫铁矿作为原料进行生产，铁含 量丰富，土壤中铁的白分含量达18%-37%有文献报道，Fe2*氧化过程中会产生氧化 性的中间体及，可将As(IIn氧化为蠹性低的As(V)，且FeZ氧化后水解新生成的 Fe(OH,与

4、Fe水解生成的Fe(OH，相比，吸附去除砰的能力更强。根据对污染场地采样分析发现，砰含量达800-IOOOppm而砰的TCLPS出浓度达3.4mgIL.需要进行修复。本文就该化工厂土壤中砰的污染情况进行分析评价，考 虑到原厂地存有大量废弃的FeS氏7Hz0,利用FeZ的氧化性和与砰的强烈的相互 作用，采用以废治废的方式实现该化工厂高砰含量污染土壤的原位修复。中国土壤砰污染现状据报道，我国目前受锡、砰、铅等重金届污染的耕地面积估计近 2.0x1护hm2X310 土壤砰污染主要来自大气降沉、污水灌概和含砰农药的喷洒。中国表层土壤中砰含 量在2. 5 x10 一 6 一 33. 5 x 10-6 ,

5、 土壤不申含量呈南北向地域分布，海拔较高地 区的土壤砰含量高于海拔较低处，由宵藏高原区、西南区、华南区向东北区递减， 与其上游被侵蚀物之间存在着地球化学联系。其中在局部区域内，随着地形从高到 低，土壤中不申的含量也具有由高到低的分布特征。石英质岩石对土壤不申含量起着控 制作用，碳酸盐类岩石对土壤中砰含量控制作用介于石英与土壤二者之间，并且土 壤pH值、有机质、薪土组成及氧化铁含量对土壤砰的背景值也有不同程度的影响。土壤中砰的存在形态砰通常集中在表土层to cm左右，在某些情况下通过淋洗的方式至较深土层， 如磷肥的施加可稍增加砰的移动性。砰进人土壤通过溶解、沉淀、吸附等各种反应， 形成不同化学形

6、态。生物有效性和蠹性依赖于砰的形态，因而有必要了解砰在土壤 中的存在形态。在自然条件下，砰在土壤和大气之间的生物地球化学循环通过氧化还原和生物 甲基化作用完成。土壤中的部分砰转变为气态砰而逸出土壤层而降低了土壤砰污染， 但是空气中砰的寿命往往很短，很容易被氧化为Asv)而随降水和降尘返回地面。部 分砰转化为甲基砰而降低了砰的蠹性。但是这种转化的量非常少，其比例小于水溶 性不申含量的0.5%。土壤中水溶态的不申含量很低，一般小于总砰的 s%砰在土壤中主 要以无机阴离子形态存在，有五价 AS(V)与三价As(III)2 种价态。在氧化与酸性 环境中，砰主要以无机砰酸盐(AsOa _)形式存在，而在

7、还原与碱性环境中，业砰酸 盐占相当大的比例。通常无机不申化合物比有机砰化合物的蠹性大，As( III)类比As(IV) 类的蠹性大得多，且易迁移。土壤的酸碱性和氧化还原电位影响着砰的危害程度。pH值高，土壤不申吸附量减少，导致含不申阴离子向溶液中解吸，水溶性砰增加；在较低 pH值范围内，含砰阴离子能被土壤中带正电荷的氢氧化铁等吸附剂迅速吸附川。三 价态砰和五价态砰的溶解度均随 pH值的增加而增加，当土壤由酸性变为中性乃至碱 性时，三价砰的迁移能力变得更强。土壤在氧化条件下，大部分是砰酸，易被交替 吸附，增加了土壤的固砰量。在厌氧和缺氧条件下，砰酸转化为业砰酸盐，可促进 砰的可溶性，因为业砰酸盐

8、比砰酸盐蠹性大，增加了砰污染的危害。不申在生态系统的存在形态也与土壤中 AIFeCa的含量有关，被这些元素吸附而 产生共沉淀f z7 ,影响其活性和对植物的有效性。按植物吸收的难易程度，可以将 砰分为水溶性砰、吸附性砰和难溶性砰。其中，水溶性砰和吸附性砰可被植物吸收 利用，称为可给性不申。土壤中不申大部分会与土壤中铁铝、钙离子相结合和沉淀，形 成难溶化合物，根据难溶性砰化物的形态分为铝型砰、铁型砰、钙型砰和闭蓄型砰。 其中铁、铝氢氧化物对砰的吸附固定有突出作用。土壤淋洗技术土壤淋洗其原理是运用试剂与土壤固相中的重金届作用，形成溶解性的重金届 离子或金届络合物，然后用活水把污染物冲至根层外，再利

9、用含有一定配位体的化 合物冲淋土壤，使之与重金届离子形成更稳定的络合物 ；或用带有阴离子的溶液，如 碳酸盐、磷酸盐冲洗土壤，使重金届形成化合物沉淀。该方法的技术关键是寻找一 种既能提取各种形态的重金届，乂不破坏土壤结构的淋洗液。目前，用于淋洗土壤 的淋洗液较多，包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂。Blaylock等检验了柠檬酸、苹果酸、乙酸、EDTA DTPA亏印度芥菜吸收Cd和Pb的效应。吴龙华研究发现 EDTA 可明显降低土壤对铜的吸收率，吸收率与解吸率与加入的EDTA!的对数呈显著负相关。土壤淋洗以柱淋洗或堆积淋洗更为实际和经济，适用于面积小污染重的土壤治 理，但也易引起二次污染，导致某些

10、营养元素的淋失和沉淀，破坏了土壤微团聚体 结构，同时容易导致地下水污染。厂-JJI棒艮司洋1土水存精林Si?做土游成-AE中寻IE由辙咖衫淳洼-清洗网分.重.*计窝湾逐L 土壕淋曲%学清洗制ZJS腰皑治土 土壤+神成敬细土淋洗-WW-再逸旨青沛士虐 气体原位电动修复技术电动力学修复（electrokinetic remediation）技术由丁其高效、无二次污染、节能、原位的修复特点，被称为“绿色修复技术，。其基本原理是将电极插入受 污染土壤或地下水区域，通过施加微弱电流形成电场，利用电场产生的各种电动力 学效应（包括电渗析、电迁移和电泳等）驱动土壤污染物治电场方向定向迁移，从而 将污染物富集

11、至电极区然后进行集中处理或分离。表1列出几种主要的电动效应电动效应运动物质速度空隙水较慢密切电迁移带电离子快较小电泳密切同时在电动修复过程中会发生电极反应：阳极:2H20 一 4e X02+4H+Eo=-1.23 V阴极:2H20+2e H2+20H-Eo=-0.83 V由丁水的电解作用导致电极附近 pH值发生变化，其中阳极产生H+rn使得阳极区呈现酸性（pH值可能降至2左右）,阴极产生OH而使得阴极区呈现碱性（pH值可能 升至12左右)，同时带正电的H响阴极运动，带负电的O向阳极运动，分别形成 了酸性迁移带和碱性迁移带。生物修复技术微生物修复是利用土壤中的某些微生物对砰的氧化还原、吸收、沉淀

12、等作用，以修复石申污染的土壤。一些微生物 Geospiridlum rsenophil* 和Chrysigenes arsenatis等，在厌氧条件下可以还原 As( V)为As(l),从而促进不申的淋溶。另外， 生物挥发也是一种生物修复方法，微生物的作用可以使土壤中砰转化为气态砰化物， 利用后者低沸点的特性挥发到大气中，从而降低土壤砰含量。目前已经分离出砰霉 菌等10个系的异养细菌具有释放不申的作用， 他们能使无机态石申化物转化为有机态石申 化物和砰化氢逸出土壤，达到消除砰害的目的。总结土壤中的砰主要是有蠹性的砰化合物，如砰酸盐和业砰酸盐，通过溶解、沉淀、 吸附等作用，形成不同的化学形态。采

13、用工程 /物理化学方法修复受砰污染的土壤， 着重在丁修复砰污染严重的小面积地区，有一定的适用范围，与土壤的性质、污染 类别具有关系，难以大规模地应用。生物修复技术包括植物修厦和微生物修复，利 用超富集植物吸收土壤中的砰，或是利用微生物对砰的氧化还原、吸收和沉淀作用， 以修复受砰污染的土壤。该技术投资和维护成本低，不易造成二次污染，对丁污染 地区的生态重建也有重要的意义，具有一定的应用前景二修复受砰污染的土壤应加 强对砰在土壤中的化学和生态行为的研究，同时寻求多种修复技术的综合运用。虽然土壤的修复技术很多，但没有一种修复技术可以针对所有污染土壤。相似 的污染状况不同的土壤性质、不同的修复需求，也

14、会限制一些修复技术的使用。另 外，大多数修复技术对土壤或多或少带来一些副作用。参考文献1. 陈怀满土壤沛物系统中的重金届污染 19962. 杨胜科，上文科，张威不申污染态效应及水土体系中石申的治理对策训究期刊 论文一地球科学与环境学报2004 (03)3. 翁焕新，张肖，邹乐启中川土壤中砰的自然状况及其1川川分析期刊论文 一浙江大学学报2000 (0l )4. 上振刚，何海燕，严丁伦石门雄黄矿附近地卜忠胜砰中蠹流行病学特征期刊论文一环境与建康杂志1999 (O1)5. 陈同斌，韦胡阳，黄泽春砰超富集柏物娱蛤草及其对砰的富集特征期刊论文一科学通报2002 (03)6. 伺江，刘玉虹鄂尔多斯地公路两侧土壤重金届污染特征期刊论文一南京 林业大学学报(自然科学版)2006 (02)7. 李湘江，武水河沿岸稻田的砰蠹危示调查及对策期刊论文一中川环境监测2006(01)8. 魏成熙，谭丽娟，常德荣贵阳市卞要土壤重金届状况训究期刊论文一中川土壤与肥料2006 (04)9. 张竹宵，杨玉华荆州市疏菜重金届和砰污染现状及影啊囚素期刊论文 一湖 比农学院学报2001 (02)10. 钱非凡，金听，朱萍本贤区耕地环境质贵现状分析及其污染防治对策期刊 论文一上海农业学报2006(02)11. 晓云我川土壤重金届污染期刊论文一金届世界2000(02)