有機改良劑在重金屬污染土壤修復(fù)治理中的運用

徐建永 黃嬌艷 郭力競

摘要：受到自然因素和人為活動的影響，土壤遭到了重金屬的污染，致使生態(tài)環(huán)境遭到了破壞，而且不利于農(nóng)作物的生長，農(nóng)作物的品質(zhì)也得不到保證。重金屬在土壤中的含量處于動態(tài)變化之中，逐漸積累或者是發(fā)生位移，并且會隨著農(nóng)作物的生長，富集到農(nóng)作物中，從而污染了農(nóng)作物，影響到食品的安全性，需要引起人們的重視，使用土壤改良劑改善土壤的結(jié)構(gòu)，減少土壤中重金屬物質(zhì)的含量，達(dá)到修復(fù)治理土壤的目的。

關(guān)鍵詞：有機改良劑;重金屬;污染土壤;重金屬污染

土壤重金屬污染的治理難度較大，迫切需要有效的治理措施，改善土壤的結(jié)構(gòu)，降低土壤中重金屬的含量，造成土壤重金屬污染的原因主要有兩種，第一種，是自然環(huán)境造成的，土壤處于不同地區(qū)，受到當(dāng)?shù)氐臍夂?、地質(zhì)條件、動植物等影響，自然形成的各種重金屬物質(zhì)，并且?guī)в忻黠@的區(qū)域性特征，不同地區(qū)土壤中的重金屬，種類和含量都有很大的不同;第二種，人為原因，受到人類活動的影響，產(chǎn)生了大量的廢棄物，其中包含著大量的重金屬物質(zhì)，比如，工業(yè)排放的廢氣，通過大氣沉降，滲入到土壤之中;農(nóng)業(yè)種植，大量使用農(nóng)藥和化肥，導(dǎo)致重金屬的遺留等，都是土壤中重金屬的來源。

1.??? 有機改良劑對土壤重金屬的影響

1.1? 污泥

污泥中含有豐富的N、P、K等，這些有機物與重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，修復(fù)土壤的效果良好，在土壤上施加污泥堆肥，促進(jìn)土壤對Cd的吸附，在一定程度上減少了Cd的吸附，但對Cd生物有效性影響非常小。造紙產(chǎn)生的廢水經(jīng)過污水處理后，留下的造紙污泥，具有很好的吸附能力，施加在土壤中，可以提升土壤的吸附能力，減少Cd的生物有效性。使用性質(zhì)不同的污泥，對土壤可以產(chǎn)生不同的修復(fù)效果，提升土壤的吸附能力，促進(jìn)土壤的改良。由于污泥是來自生產(chǎn)廢水，所以其中含有一定量的重金屬物質(zhì)，比如Zn、Cd、Hg等化學(xué)物質(zhì)，經(jīng)檢測后發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)高出了農(nóng)用地土壤篩選值或管制值，所以使用污泥作為土壤改良劑的時候，一定要注意使用量的控制，防止加重土壤的重金屬污染程度。

1.2? 有機肥

有機肥的來源是動物的糞便，對重金屬土壤具有很好的修復(fù)治理效果，可以作為有機改良劑使用，比如，豬糞能提升土壤中的PH值，對Cd、Pb、Zn具有很好的治理效果，有機肥施用在不同種類和重金屬含量不同的土壤中，產(chǎn)生的鈍化效果有很大的不同，在紅壤和潮土中施用，可以降低土壤中的Cd、Pb含量。土壤中水的含量也會影響有機肥對土壤的修復(fù)能力，在水稻農(nóng)田中，施用有機肥，有機肥雖然降低了土壤中的Zn含量，但是增加了鐵錳氧化物。所以在重金屬污染的土壤上施用有機肥，會增加土壤的重金屬含量，影響重金屬的生物有效性，如果長期施用有機肥，會增加稻田土壤重金屬污染的幾率，在過量施用有機肥的情況下，稻田土壤中的重金屬含量會持續(xù)增加。尤其是在酸雨高發(fā)的區(qū)域，如果長期過量使用豬糞做為改良劑，會加重土壤的污染程度，合理選擇、合理施用有機肥是修復(fù)治理土壤的關(guān)鍵。在使用有機肥作為改良劑時，要依據(jù)土壤中重金屬的種類，選擇相應(yīng)的有機肥，控制有機肥的施用量，方可達(dá)到理想的修復(fù)治理效果。

2.??? 有機改良劑在重金屬污染土壤修復(fù)治理中的運用

2.1? 重金屬和有機改良劑之間發(fā)生的反應(yīng)

2.1.1????? 吸附

土壤的PH值是吸附重金屬的關(guān)鍵所在，PH值的大小，是由土壤成分決定的，對其影響較大的元素主要是硅酸鹽、有機質(zhì)、鐵、錳氧化物的含量等;影響吸附的元素還包括了氧化還原電位、離子/ 陰離子交換量，土壤吸附能力是在多種因素的影響下，才能形成一定的吸附能力，比如，天氣、溫度、物質(zhì)含量、水分、PH值，以及離子的作用。PH值表示的是土壤的酸堿度，重金屬離子在土壤PH值的作用下，金屬離子會與氫離子發(fā)生反應(yīng)，從而被溶稀釋，土壤中的物質(zhì)影響著重金屬的絡(luò)合，細(xì)粒土的吸附能力要遠(yuǎn)大于其他土壤類型。

2.1.2????? 共沉淀

降水中的化學(xué)物質(zhì)可以固化重金屬，其中含有硫酸、氫氧化磷，會與土壤中的重金屬、酸堿度、陰離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成共沉淀，促進(jìn)土壤中重金屬的固化，在降水的過程中，硫酸與重金屬發(fā)生反應(yīng)后，形成硫化物沉淀，減少土壤中重金屬的含量，起到修復(fù)治理土壤的作用。

2.1.3????? 甲基化

其主要是指As、Hg、Se的揮發(fā)，形成甲基氣體，從土壤中釋放出來，土壤和水形成的微生物，具有甲基化汞的作用，非生物汞在土壤中腐殖物質(zhì)的作用下，發(fā)生甲基化反應(yīng)，在微生物代謝時，土壤中的汞一般都是通過發(fā)生氧化還原反應(yīng)，實現(xiàn)甲基化。

2.2? 有機改良劑治理重金屬污染土壤的機制

2.2.1????? 鈍化

有機改良劑在重金屬土壤中的應(yīng)用，提高土壤的電荷數(shù)量，產(chǎn)生絡(luò)合物，達(dá)到提升吸附能力的效果，從而增強重金屬的鈍化質(zhì)量。比如，在重金屬污染的土壤中施加污泥堆肥，提高了土壤表面的電荷數(shù)量，如果污泥的堿性穩(wěn)定，在施用土壤后，提升了有機質(zhì)的溶解能力，但是電荷的數(shù)量不會隨著施用量的增加有明顯的改變。在黏土中應(yīng)用污泥堆肥，增加了黏土的PH值，有機質(zhì)也得到了提高，經(jīng)過長時間的作用，降低重金屬的生物有效性。施用堆肥，改變土壤的物理特性，其質(zhì)地和孔性得到了明顯的改善，產(chǎn)生了水穩(wěn)團(tuán)聚體，將污染顆粒固化到土壤之中。

2.2.2????? 還原

非生物和生物氧化還原反應(yīng)，都會影響到重金屬的化學(xué)性質(zhì)，在有機改良劑的作用下，與土壤中的As、Cr、Hg、Se等重金屬，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在這個過程中，有機改良劑中的電子供體，促進(jìn)微生物作用重金屬，降低重金屬的有效性。在土壤中施加畜禽糞便，加快了Cr、Se的氧化還原反應(yīng)，畜禽糞便中含有大量溶解性非常好的有機碳，溶解土壤中的Hg，而微生物在其中起著非常重要的作用。

2.2.3????? 揮發(fā)

由于重金屬的穩(wěn)定性好，不易發(fā)生揮發(fā)現(xiàn)象，其中As、Hg、Se這三種重金屬，在發(fā)生氧化還原和甲基化反應(yīng)后，直接從土壤中揮發(fā)出來，比如，微生物溶解Hg后，將Hg轉(zhuǎn)化為氣體，釋放到空氣中。As在微生物的作用下，發(fā)生甲基化，生成烷基砷，具有揮發(fā)性，直接從土壤中揮發(fā)出來。微生物在修復(fù)治理重金屬污染中具有很好的作用，促使土壤重金屬物質(zhì)發(fā)生還原或者是甲基化，轉(zhuǎn)換為易揮發(fā)的物質(zhì)，從而降低土壤中重金屬物質(zhì)的含量。

3結(jié)語

通過有機改良劑在修復(fù)治理土壤重金屬中的運用，可以發(fā)現(xiàn)，有機改良劑中的化學(xué)物質(zhì)與重金屬，發(fā)生物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，將重金屬沉淀固化或者是轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的物質(zhì)，降低土壤中重金屬的含量，具有修復(fù)土壤，提高土壤生產(chǎn)能力的作用。比如，將污泥作為有機改良劑，施加到重金屬污染的土壤中，其中的營養(yǎng)物質(zhì)對PH值有一定的影響，在污泥營養(yǎng)物質(zhì)的養(yǎng)護(hù)下，促進(jìn)農(nóng)作物的生長，污泥作為有機肥料，調(diào)整土壤的酸堿度，施加在低肥的土壤中，可以改善土壤的結(jié)構(gòu)，提升土壤的肥力;使用畜禽糞便作為有機改良劑，具有一定的風(fēng)險性，糞便本身含有一定的氮、磷等物質(zhì)，具有污染土壤的能力，而有機改良劑和土壤中的重金屬產(chǎn)生了沉淀物質(zhì)，在降水的過程中，形成了共沉淀，這些重金屬沉淀物在淋溶的作用下，會發(fā)生二次反應(yīng)，造成土壤重金屬污染的危害，所以在運用有機改良劑時，一定要慎重考慮，從多個角度分析，嚴(yán)格控制有機改良劑的用量和施用方法，以達(dá)到修復(fù)土壤的目的。

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