土壤重金属污染及其治理方法-ppt

土壤重金属污染现状及其治理方法第八组：张译文王子懿蓝钰卜胜君卜凯宁张年磊李榜王泽宇土壤重金属污染现状及其治理方法目录01土壤重金属污染现状及危害02土壤重金属污染修复技术03土壤重金属污染修复技术研究展望2020/5/3•1.国内国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤，发现有3.6万公顷土壤重金属超标，超标率达12.1%。据国土资源部消息，目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆积占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济相对发达地区。2020/5/3•1.3全球•工业、城市污染的加剧，农用化学物质种类、数量的增加，使得土壤重金属污染日益严重。据调查，全世界平均每年排放约1.5万吨Hg，340万吨Cu，500万吨Pb，1500万吨Mn和100万吨Ni。2020/5/32020/5/32020/5/3土壤重金属污染的危害•土壤受重金属或类金属毒物污染后，常常通过农作物和水进入人体，造成中中毒害。如铅、汞、镉、砷、铬、铊等污染后都会对居民健康造成各种危害。2020/5/3经典案例•痛痛病是发生在日本富山县神通川流域的一种含镉废水污染农田而引起的公害病，患者全身疼痛，日夜呼叫，故名痛痛病。病因主要是含镉废水污染农田进入稻米中，居民长期食用含镉很高的稻米（称为“镉米”）而发病。患者多为育龄妇女，主要症状是骨质疏松，全身疼痛，四肢弯曲变形，脊柱受压也缩短变形，全身多发性骨折，行动困难2020/5/32020/5/32020/5/3•土壤重金属来源与分布。•1、大气沉降能源、运输、冶金和建筑材料生产等产生的含有重金属的气体和粉尘进入大气，通过自然沉降和降水进人土壤。据估计全世界每年约有1600吨的汞通过化石燃料燃烧排放到大气中。含铅汽油的燃烧和汽车轮胎磨损产生的粉尘对大气和土壤造成Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等污染。2020/5/32020/5/32020/5/3•2、污水•未经处理的工矿企业污水排人下水道与生活污水混合，造成污灌区土壤重金属Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等的含量逐年增加。如淮阳污灌区土壤Hg、Ca、Cr、Pb、As等重金属1995年已超过警戒线，其它灌区部分重金属含量也远远超过当地背景值。工业、城市污染的加剧，农用化学物质种类、数量的增加，使得土壤重金属污染日益严重。据调查，全世界平均每年排放约1.5万吨Hg，340万吨Cu，500万吨Pb，1500万吨Mn和100万吨Ni。2020/5/32020/5/3•3、固体废弃物•工矿业固体废弃物堆放或处理过程中，由于日晒、雨淋、水洗重金属极易移动，以辐射状、漏斗状向周围土壤、水体扩散。沈阳冶炼厂冶炼锌产生的矿渣主要含Zn、Cd，1971年开始堆放在一个洼地场所，目前已扩散到离堆放场700米以外的范围。武汉市垃圾堆放场，杭州铬渣堆放区附近土壤中重金属Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Pb、As等的含量均高于当地土壤背景值。。2020/5/32020/5/32020/5/3•4、农用物资农药、化肥和地膜长期不合理施用，导致土壤重金属污染。杀真菌农药含有Cu和Zn，被大量地施用于果树和温室作物，造成土壤Cu、Zn累积达到有毒的浓度。如在莫尔达维亚，葡萄生长季节要喷5～12次波尔多液或类似的制剂，导致每年约有6000～8000吨的铜被施入土壤。近年来，地膜的大面积推广使用，不仅造成了土壤的白色污染，而且地膜生产过程中加入了含Cd、Pb的热稳定剂，增加了土壤重金属污染。2020/5/32020/5/3土壤重金属污染修复技术2020/5/3•3.1工程措施一、物理修复①电动修复②电热修复③土壤淋洗二、化学修复三、生物修复①植物修复技术②微生物修复技术③农业生态修复2020/5/3生物修复•生物修复是利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。该方法效果好，易于操作，受到人们的重视，日益成为修复污染土壤研究的热点。•1、植物修复技术•是一种利用自然界存在或人工培养的植物修复重金属污染土壤的技术，分为植物提取、植物挥发和植物稳定三种。植物提取是依靠重金属超积累植物从土壤中吸取重金属离子，接着收割地上部分并进行处理。连续种植该植物，可有效降低或去除土壤重金属。目前已发现700多种超积累重金属植物。植物挥发是依靠植物根系吸收重金属，将其转化为气态物质挥发到大气中。目前研究最多的是Hg和Se。2020/5/32020/5/3•2、微生物修复技术微生物可降低土壤中重金属的毒性；吸附积累重金属；改变根际微环境，达到提高植物对重金属的吸收，挥发或固定效率的目的。如动胶菌、蓝细菌、硫酸还原菌及某些藻类，能够产生胞外聚合物与重金属离子结合成络合物；Macaskie等分离的柠檬酸菌可分解有机质生成HPO2-4与Cd形成CdHPO4沉淀；国内研究人员发现有些微生物能把剧毒的甲基汞降解为毒性小、可挥发的单质Hg。2020/5/3蓝细菌硫酸还原菌2020/5/32020/5/3•3、农业生态修复农业生态修复包括农艺修复和生态修复。前者改变耕作制度，调整作物品种，种植不进入食物链的植物，选择能降低土壤重金属污染的化肥，或增施能够固定重金属的有机肥等来降低土壤重金属污染；后者调节土壤水分、养分、pH值和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因素，调控污染物所处环境介质。但该技术修复周期长，效果不明显。2020/5/3重金属污染土壤生物修复的主要机理2020/5/3•植物修复机理•植物根通过吸收和吸附作用在根部富集大量污染物质,从而固定污染物。土壤受重金属污染后,植物会不同程度地从根际圈内吸收重金属,吸收数量受植物根系生理功能及根际圈内微生物群落组成、pH、氧化－还原电位、重金属种类和浓度以及土壤的理化性质等因素影响,其吸收机理是主动吸收还是被动吸收尚不清楚。根还可以合成多种氨基酸、植物碱、有机氮和有机磷等，并向周围土壤中分泌有机酸、糖类物质、氨基酸和维生素等有机物，不同程度地限制根际圈内污染物质的移动和生物有效性,减轻重金属对植物的毒害。2020/5/3•2微生物修复机理菌根植物的根系通过根面上菌丝与根际圈内的重金属接触从而对重金属产生吸收、屏障和螯合等直接作用。•3超积累植物（Hyperaccumulator）及其筛选超积累一般要求金属离子在植物中的含量大于0.1%~1%（干重）；当达到这个标准时，回收植物组织中的金属才具有经济性。超积累植物一般要求其重金属含量大于一个临界值（表1）。不同重金属有超积累作用的植物种的分布也是分布不均匀的。表2和表3列举了几种金属的超积累植物和数。2020/5/3重金属元素土壤中含量普通植物中含量超累积植物临界标准镉Cd100钴Co1011000铬Cr6011000锰Mn850801000钙Ca20101000镍Ni4021000铅Pb1051000表1重金属在土壤普通植物中的平均浓度及其在超累积植物中的临界标准(mg/kg)2020/5/3表2某些已知超累积植物地上部分的金属含量（mg/kg）金属超累积植物含量镉Cd天蓝遏蓝菜（Thlaspicaerulescens）1800铜Cu高山甘薯（Ipomoeaalpina）12300钴CoHaumaniasturmrobetii10200铅Pb圆叶遏蓝菜（T.rotundifolium）8200锰Mn粗脉叶澳洲坚果Macadamianeurophylla51800镍Ni九节木属(P.douarrei)47500锌Zn天蓝遏蓝菜（T.caerulescens）516002020/5/3表3已报道的金属超积累植物(Baker,2003)金属金属浓度标准(以干重计,地上部分)%种类科数锑Sb0.122砷As0.122镉Cd0.0111钴Co0.12811铜Cu0.13715铅Pb0.1156镍Ni0.131737硒Se0.1177铊Tl0.111镁Mg1.095锌Zn1.01152020/5/3土壤重金属污染修复技术研究展望•基因工程技术的应用•将筛选与培育出的超累积植物和微生物基因导入生物量大、生长速度快、适应性好的植物中去已经实现，所以，利用基因工程技术提高植物修复能力将取得突破性进展。生物修复综合技术的研究•重金属污染土壤的修复是一个整体性的工程，需要多种修复技术。植物修复加上化学、微生物及农业生态措施，增加重金属的生物有效性，促进植物的生长和吸收，能更好地提高土壤重金属修复的效率。因此，生物修复综合技术前景广阔。谢谢观看组小八第