探討公路重金屬污染的形態(tài)特征極其解吸、吸持能力

周忠紳

摘 要 路面徑流中的重金屬具有難降解、易在生物體內(nèi)富集、難以治理的特點(diǎn)，長(zhǎng)期通過(guò)食物鏈會(huì)在人體內(nèi)富集，對(duì)人體有毒害作用。因此路面徑流中重金屬如何去除顯得格外重要;而這又使得探明重金屬的來(lái)源、賦存狀態(tài)和分布非常有意義。路面徑流中重金屬主要來(lái)源于公路瀝青、輪胎、燃料、尾氣、制動(dòng)器、車(chē)體、潤(rùn)滑油等各方面;賦存狀態(tài)分為顆粒態(tài)和溶解態(tài)，重金屬與細(xì)顆粒物之間的相關(guān)關(guān)系顯著;重金屬的濃度分布呈現(xiàn)偏態(tài)分布。

關(guān)鍵詞 路面徑流 重金屬 來(lái)源 分布

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，城市成為人類(lèi)活動(dòng)最為強(qiáng)烈的地區(qū)。而且隨著科學(xué)技術(shù)及環(huán)保措施的提高，城市面源污染卻日益嚴(yán)重。其中地表徑流成為僅次于農(nóng)業(yè)面源污染的第二大面源污染;路面徑流是地表徑流中污染最嚴(yán)重的部分。甚至美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（ EPA） 把城市地表徑流列為導(dǎo)致全美河流和湖泊污染的第三大污染源。城市路面徑流進(jìn)入受納水體是導(dǎo)致水體水環(huán)境惡化的主要原因之一。此外，城市化進(jìn)程的提高促使城市的交通事業(yè)飛速發(fā)展，交通的頻繁活動(dòng)導(dǎo)致路面徑流攜帶的污染物越來(lái)越多，除了顆粒物、有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)鹽等常規(guī)污染物外，有毒有害的重金屬也日益增多，嚴(yán)重影響我國(guó)的生態(tài)和環(huán)境。

1 路面徑流中重金屬的主要來(lái)源

在城市路面上，主要活動(dòng)的是機(jī)動(dòng)車(chē)輛。城市路面徑流中的重金屬主要來(lái)源于公路瀝青、輪胎、燃料、尾氣、制動(dòng)器、車(chē)體、潤(rùn)滑油等各方面。

研究表明：路面徑流中Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Ni的污染非常嚴(yán)重，其中Zn來(lái)源于輪胎磨損、潤(rùn)滑油泄漏、防腐鍍鋅汽車(chē)板的脫落。Pb主要來(lái)源于含鉛汽油的燃燒、剎車(chē)片及車(chē)漆脫落。Cr來(lái)源于用于汽車(chē)構(gòu)件的各種合金。Ni來(lái)源于汽車(chē)尾氣、剎車(chē)片及引擎的磨損和公路瀝青。Cd鹽主要作為含鋅添加劑的雜質(zhì) ，因此Cd主要來(lái)源于輪胎磨損和潤(rùn)滑油泄漏。Cu污染物主要來(lái)源于剎車(chē)?yán)镆r的磨損。

探明了路面徑流中重金屬的來(lái)源后可以采取有效措施減弱重金屬的污染。

2 路面徑流中重金屬的分布及賦存形態(tài)

目前，有毒有害重金屬的分布及形態(tài)已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)，國(guó)外研究說(shuō)明路面徑流中的重金屬與顆粒物有顯著地相關(guān)性，尤其與細(xì)顆粒（<45%em）密切相關(guān)。

對(duì)這一現(xiàn)象有兩種解釋：

（1）是因?yàn)榧?xì)顆粒本身的比表面積大，能吸附更多的重金屬;

二是因?yàn)榧?xì)顆粒物上附著著細(xì)小的有機(jī)物，有機(jī)物對(duì)重金屬的吸附能力也很強(qiáng)。

北京城區(qū)北三環(huán)的研究表明：路面徑流中的重金屬主要附著在<125%em的顆粒物上，0.45-40%em顆粒物上附著的主要重金屬載荷均超過(guò)65%。這一研究的結(jié)果也說(shuō)明重金屬與細(xì)顆粒物密切相關(guān)。此外，由于污染物存在著較為明顯的初期沖刷效應(yīng)，重金屬的濃度分布總體上呈現(xiàn)為偏態(tài)分布，因此僅用平均值和標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表明重金屬的濃度分布是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在表明重金屬分布特征時(shí)可以用包含百分位數(shù)在內(nèi)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

重金屬在徑流中的賦存狀態(tài)有顆粒態(tài)和溶解態(tài)，但顆粒態(tài)和溶解態(tài)的比重不同。如，Pb主要以顆粒態(tài)存在，而Zn、Cu、Cd主要以溶解態(tài)存在。分析清楚重金屬與細(xì)顆粒物之間的相關(guān)關(guān)系，就能夠理清重金屬在路面徑流中的賦存形態(tài)及分布特征。

3. 重金屬污染的解吸、吸持處理

3.1電動(dòng)修復(fù)

主要修復(fù)受污染的低透水系數(shù)土壤， 其原理是將電極插入受污染土壤，通過(guò)施加微弱電流形成電場(chǎng)， 孔隙中的地下水可作為傳導(dǎo)的介質(zhì)。電場(chǎng)可產(chǎn)生各種電動(dòng)力效應(yīng)，使得污染物沿電場(chǎng)方向定向遷移。到達(dá)電極區(qū)的污染物經(jīng)過(guò)電沉降、沉積或共沉積等方式在電極棒附近抽水，或者以與離子交換樹(shù)脂復(fù)合的方式將污染物集中處理或分離。研究發(fā)現(xiàn)， pH控制著土壤溶液中重金屬離子的吸附與解吸、沉淀與溶解等，而且酸度對(duì)電滲速度有明顯影響， 所以為了控制土壤體系pH值的變化，提高修復(fù)效率，需要耗費(fèi)很大的成本。

3.1 傳統(tǒng)修復(fù)

在當(dāng)前來(lái)看，物理和化學(xué)土壤修復(fù)技術(shù)都非常的關(guān)鍵，其主要的原因就在于這些技術(shù)能夠非常好的修復(fù)土壤。但是在當(dāng)前來(lái)看，這些技術(shù)各有不同，一傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)來(lái)看，物理和化學(xué)的方法是截然不同的。這種不同具體情況如下：

首先我們來(lái)說(shuō)傳統(tǒng)的物理處理方法，這個(gè)方法的主要核心在于對(duì)于土壤性質(zhì)的利用，在不同的土壤中，不同的土壤是有著不同的性質(zhì)的，所謂的污染就是這些基礎(chǔ)性質(zhì)發(fā)生了巨大的改變，從而讓土壤喪失了活力，那么傳統(tǒng)的物理處理方法就是通過(guò)兩種方式來(lái)解決的，一種是稀釋，一種是同化。所謂的稀釋就是通過(guò)大量的增加相同的元素，讓這些病變的元素不同的在其中稀釋，從而讓整個(gè)土壤中的變異物質(zhì)達(dá)到一個(gè)平衡，以此來(lái)讓土壤再次煥發(fā)生機(jī)。同化就是采用一些其他類(lèi)型的土壤，讓這些土壤和原本的變異土壤相互結(jié)合，最后依靠其他土壤的性質(zhì)來(lái)改變這些土壤的性質(zhì)，這是一種極為常見(jiàn)的辦法，也是當(dāng)前的主要辦法之一。

其次是我們所說(shuō)的傳統(tǒng)化學(xué)處理方法，這種處理的主要核心就在于通過(guò)化學(xué)性質(zhì)來(lái)對(duì)土壤進(jìn)行一個(gè)全面的改變。在當(dāng)前來(lái)看，我國(guó)的化工技術(shù)非常的完善，很多的溶液都能夠帶有中和土壤中危害物質(zhì)的作用，這些溶液進(jìn)入土壤中之后會(huì)和原本的土壤產(chǎn)生一定的改變，從而讓土壤變成一個(gè)較好的性質(zhì)，改變自身的問(wèn)題。在這種情況下，土壤的改變是非常全面的，但是需要注意的是，這種方法會(huì)造成二次污染，雖然污染相對(duì)于原本的情況較小，但是也是污染，因此必須全面的關(guān)注。同時(shí)，在進(jìn)行化學(xué)改變之前，也應(yīng)該要全面的了解土壤中的情況，從而更好的尋找化學(xué)試劑，如果選擇了錯(cuò)誤的化學(xué)試劑，那么就會(huì)導(dǎo)致土壤的情況進(jìn)一步變?cè)?，從而產(chǎn)生不可修復(fù)的損害。最后還需要考慮到是哪一種金屬的污染，不同的金屬污染可能會(huì)出現(xiàn)不同的病變，因此要全面的關(guān)注，才能更好的解決。

3.3 固化與穩(wěn)定化技術(shù)

在當(dāng)前來(lái)看，固化與穩(wěn)定化技術(shù)非常的重要，其主要的原因就在于此項(xiàng)技術(shù)能夠非常好的解決土壤污染的問(wèn)題，在這種情況下，土壤的污染中，有關(guān)于金屬污染和放射性物質(zhì)污染的情況都可以用此類(lèi)方法來(lái)解決。因?yàn)榻饘傥廴竞头派湫晕廴径加幸粋€(gè)特點(diǎn)，就是這種污染本身對(duì)于突然的改變并不大，但是在實(shí)際的改變中這種微改變的危害更大，尤其是放射性的污染所帶來(lái)的改變。這就需要穩(wěn)定土壤的性質(zhì)，讓土壤中的這一部分元素被封鎖，在這種情況下，就采用了固化與穩(wěn)定技術(shù)。這個(gè)技術(shù)的流程主要可以分為三個(gè)部分：第一個(gè)部分就是污染土壤的采集，因?yàn)楣袒头€(wěn)定不能直接在土地上進(jìn)行，所以就需要從原本的土壤之中進(jìn)行土壤的采集，讓土壤能夠拿到實(shí)驗(yàn)室中，在對(duì)其進(jìn)行處理。因?yàn)榉派湫曰蛘呓饘傥镔|(zhì)本身的輻射性可能非常的大，如果在外面處理可能會(huì)對(duì)工作人員造成一定的傷害，在這種情況下，就需要采集道實(shí)驗(yàn)室中去。第二個(gè)部分就是污染土壤的固化，這個(gè)固化主要是物理性質(zhì)的，就是通過(guò)其他的土壤來(lái)中和其中的不穩(wěn)定元素，從而達(dá)到一個(gè)固化的特點(diǎn)。這是非常關(guān)鍵的，尤其是對(duì)于放射性物質(zhì)的處理，更是需要不斷的考量如何能夠最大化處理。最后就是進(jìn)行處理后土壤的放置，這些土壤要在模具的幫助下放置在土地之中，這樣才能確保不會(huì)出現(xiàn)任何的問(wèn)題。這個(gè)步驟最為簡(jiǎn)單，但是也需要在注意細(xì)節(jié)的處理，不能讓其出現(xiàn)問(wèn)題。

總結(jié)

綜上所述，重金屬污染的特性非常的明顯，因就需要通過(guò)多個(gè)辦法來(lái)進(jìn)行處理，其核心思想就是解吸和吸持，一個(gè)是破壞一個(gè)是穩(wěn)定，二者根據(jù)不同的情況而選擇，才能起到最好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 孟飛，等.上海中心城區(qū)地表灰塵與土壤中重金屬累積及污染評(píng)價(jià)[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007（4）.

[2] 左小俊，傅大放，李賀.高速公路路面徑流沉降過(guò)程中重金屬去除特性[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào).2009，29（12）.

[3] 李立青，尹澄清，何慶慈，孔玲莉.武漢市城區(qū)降雨徑流污染負(fù)荷對(duì)受納水體的貢獻(xiàn)[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2007，27（3）.

[4] 陳瑩，趙劍強(qiáng)，胡博.西安市城市主干道路面徑流污染及沉淀特性研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2011，5（2）.

[5] 王文全，朱新萍，鄭春霞，陳思.烏魯木齊城市道路地面徑流中重金屬的污染特征分析[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2011，37（1）.