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土壤重金属污染现状及检测技术分析

2019/08/29 08:27
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【摘要】:
随着我国经济的发展,生态环境也遭受了一定的破坏。由于污染灌溉以及工业生产的污染,土壤重金属污染问题日益严重,土壤重金属化对人类、动植物和生态环境造成了极大的危害。为解决此问题,微生物修复技术的研究在不断向前发展。微生物通过去甲基原理、氧化还原反应以及重金属的溶释,实现对重金属的转化。高效菌株筛选、微生物表面展示技术也是可行性很高的微生物技术之一。但是,微生物修复技术有其局限性,微生物与植物联合修复

人类的生存发展须臾离不开水土,但随着我国经济的不断发展,各项经济基础设施不断建设,同时农业发展势头猛劲,在发展的背后看到的确实对自然环境与生态平衡的破坏,尤其在水土污染方面。工农业的发展产生的废物会排放到水体和土壤中,尤其会造成水土的重金属污染,对人民的生产生活甚至生命健康都会造成巨大的威胁。因此,如何扭转我国目前水土重金属污染的问题,是当下亟待解决的问题。

1.土壤重金属污染现状

改革开放后,中国政府对于工业给予了极大的扶持力度,这无疑推动了工业的发展,同时工业为国民经济增长也贡献出了巨大的力量,促进了经济指数的增长。在这样的时代背景下,工业废弃物随意排放,对人们的生存环境造成了极大的影响。没有经过严格处理和检验的生活废水与工业废水排入河流当中,重金属的含量往往超过排放标准的要求,有时这些被排放的废水重金属含量可以达到数百微克每升,污泥中所含重金属甚至高达1g/L,这对于我国的水体而言是严重的威胁。因此,人们必须要对污水排放进行严格的监管,避免污水流入土壤,导致重金属大量堆积,给土壤造成严重的污染。

2.土壤中的重金属含量检测技术

2.1原子荧光光谱检测技术的应用

土壤重金属的检测过程中,利用原子荧光光谱检测技术也能起到良好的检测作用。技术应用是在火焰或非火焰原子化器当中实现原子化的,最后进行吸收激发光源辐射,检测器的科学应用下对激光原子去活化产生原子荧光的测定,就能将土壤当中金属元素测定痕量得以准确分析。原子荧光光谱检测技术的应用有着诸多优势,主要体现在线性范围宽以及选择性好和谱线简单等方面。

2.2生物传感器检测技术的应用

土壤重金属污染检测技术的应用当中,采用新型的检测技术能大大提高检测的效率,其中生物传感器检测技术的应用就是有着良好应用效果的。这是对综合金属离子和固定电极材料当中特异蛋白的应用,通过蛋白结构有效及时改变,以及采用灵敏电容信号传感器来加强土壤重金属定量检测,采用此检测方式能方便检测人员观察重金属含量变化。当前的检测技术应用在生物传感器技术的应用方面,已经相对熟悉,作为新型的检测技术其有着自身的限制,对于生物活性和环境都有着相对比较高的要求,所以技术的应用并不是很广泛。

2.3X射线荧光光谱法

此种方法能够实现大批量的土壤检测,可检测的重金属种类多,具有很好的发展前景。其中,超软X射线对重金属检测的灵敏度高,是此种检测法中的一种主流发展方向。现阶段,此法能够直接检测出重金属浓度含量,能够迅速判别重金属种类。

2.4免疫分析检测技术

免疫分析检测技术的灵敏性较高,检测过程比较特殊,通过使用免疫分析的手段对土壤中重金属的含量进行检测。在使用此种检测方式时,人们需要注意:一是确保载体蛋白能与金属离子的化合物连接并产生免疫原性;二是为保证氧化还原反应的顺利进行,人们应为检测络合物预留一定的空间结构。为确保检测过程的精准性,工作人员要注意将具有特异性抗体与金属化合离子进行综合。

3.土壤修复技术

3.1化学固化

土壤中的重金属不能降解,且随着土壤的流动,重金属也有一定的流动性。因此,采取化学固化的方式将其先固化并将其从土壤中清除,不失为一种良策。但是,重金属包含的化学元素众多,重金属在土壤中的流动性以及迁移速率,由多方面因素决定,如土壤的迁移率、土壤的酸碱性、地质结构、矿物质含量等。土壤的酸碱度等变化,均会影响重金属的存在形态,因此,技术人员即利用这一特点,借助化学物质,如一些化学添加剂,加入到重金属污染土壤中,改变其理化形态,从而影响重金属在土壤中的迁移,甚至一些重金属通过化学物质固化之后,可以被土壤排除,恢复污染土壤的环境。目前,环保行业最常用的的化学固化剂如石灰、碱性磷酸盐、沸石、碳酸钙等,不同的固化剂针对不同的重金属作用不同。如通过使用碱性磷酸盐或石灰等,改变土壤酸碱度,可以使铜、汞、锌等重金属形成沉淀,降低其生物活性;而另外一些化学固化剂能够改变土壤中离子的交换能力、吸附作用等理化性质,促使一些其他的重金属的生物活性改变。

3.2微生物修复技术

微生物修复技术是近些年兴起的一种环境修复技术,具有修复能力强,对环境破坏力小的优点,因而被广泛采用。其相对于之前提到的物理化学修复技术来说,具有更强更彻底的修复能力。微生物修复技术,是指利用一些微生物如硫-铁杆菌类等对土壤中的重金属进行移动、固定或转化等,减少土壤中重金属的含量。例如,一些微生物的细胞壁带有负电荷,对土壤中重金属离子有吸附作用;一些微生物能够对重金属产生氧化还原等作用,改变重金属在土壤中的状态,达到解毒机制。因此,要增加修复技术的强度,就要实现微生物的快速增殖。目前,我国常用的促进微生物的增殖方式有:通风法、强化法以及堆肥法。利用工程建设的方式,建立一些专门增殖微生物的场地,加大微生物的批量繁殖,并应用于重金属土壤修复中,提升微生物降解能力。