金属矿山重金属污染废弃地土壤修复技术概述

金属矿山重金属污染废弃地土壤修复技术

概述

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金属矿山重金属污染废弃地土壤修复技术研究

郭维君1,2,3,孝文1,学军4,明显1,书文1,覃世福1

(1.地质矿产研究院,400042;2.市国土资源和房屋管理局矿产地质与环境地质重点实验室,400042; 3.煤炭资源与安全开采

国家重点实验室研究中心,400042;4.理工大学土木与建筑工程学院,541004)

摘要重金属污染问题,目前已受到人们的重视,尤其对于矿山废弃地的重金属污染。重金属污染由于其隐蔽性、长期性、不可逆性很

难被生物降解,同时还能进入食物链危害人来健康。分析了重金属离子的赋存状态,总结了现阶段存在的重金属污染的物理、化学、生

物技术,并分析其优缺点。植物修复是一种很有潜力的修复技术,在大面积推广具有一定的适宜性,由于超富集植物还存在一定的缺

点,在筛选和运用方面还需做大量的工作。

关键词金属矿山;重金属;土壤污染;修复技术;植物修复

中图分类号X171.4 文献标识码 A 文章编号0517-6611(2010)22-11954-03

Research on SoilRemediation Technology ofHeavyM etalPollution Abandoned Land inM etalM ine

GUO W ei-jun et al(Chongqing Institute ofGeology&MineralResources,Chongqing 400042)

Abstract People have started to look atheavymetalpollution, especially heavymetalpollution in abandonedmine.Because of itshidden na-

ture, long-term nature, irreversibility, heavymetals are difficult to be degraded.Heavymetals can enter the food chain tohazard human health. Themode ofoccurrence ofheavymetal ionswasanalyzed.The physica,l chemica,l biological techniquesofheavymetals existed in currentstage

were sum up.And the advantages and disadvantageswere analyzed. Phytoremediation is a promising remediation technology and large-scale popularization has certain suitability.Ashyperaccumulatorhave some shortcomings, a lotofwork are stiilneeded tobe done in the selection and application ofhyperaccumulator.

Key words Metalmine;Heavymeta;l Soilpollution;Remediation;Phytoremediation 基金项目自治区矿山地质环境治理项目(国土资源发[2006]4

号)。

作者简介郭维君(1983- ),男,人,硕士,工程师,从事地质

与环境方面的工作。

收稿日期2010-04-19

矿业废弃地是指因采矿活动所破坏和占用的、未经治理

而无法使用的土地。它主要包括排土场、尾矿、废石堆、采矿

区和塌陷区等[1]。排土场、废石堆、采矿区中的重金属通过

与周围环境的物理、化学作用及风力、地表水、地下水的搬运

作用而进入周围土壤,引起周围土壤肥力下降、农作物减产。

尾矿是经过冶炼而排出,一般呈酸性,含有大量的重金属离

子,在降雨溢流的情况下污染周围土壤,破坏附近地表、地下

水资源。最严重的是重金属被周围的农作物吸收而进入食

物链,危害人类健康。重金属污染具有以下三大特点:①隐

蔽性,往往重金属离子污染积累到一定程度才能表现出来。

②长期性,据Allaway的估算[2]进入土壤的重金属,通过植物

吸收使其在土壤中消失的时间:As和Cd为100 a;Cu、Mn、Mo 和Zn为1 000 a;Co、Pb、Ni、Cr和V为10 000 a。③不可逆性,矿物中的重金属离子进入环境需要经过氧化作用,因此

往往是一个不可逆过程。基于重金属以上特点及危害性,重

金属污染土壤的治理就成为世界研究的热点和难点[3-4]。

1 重金属赋存状态及评价方法

重金属的赋存状态主要包括可交换态、碳酸盐结合态、

铁锰氧化物结合态、有机及硫化物结合态、残渣态等,也有人

将其归结为矿物态、吸附态、水溶态、络合态等。可交换态主

要通过离子交换和吸附而结合颗粒表面,可交换态具有流动

性易于迁移转化和吸收,对植物影响较大。一般可交换态约

为总量的10%。铁锰氧化物由于具有大的比表面对重金属

离子具有较大的吸附性,一般可利用性不高。有机态在氧化

的条件下容易溶出,对环境有一定的影响。残渣态一般不易

被植物吸收。以铅为例,土壤中水溶态很少,主要以难溶性

盐以及络合态存在。重金属在土壤中迁移能力较弱主要与

他们的赋存状态有关。重金属污染评价方法主要有总量法、

环境地球化学法、实验模拟法、植物指示法。总量法用重金

属在环境中的总量来计算,其结果往往不准确[5]。环境地球

化学法主要分析矿渣和尾矿中的赋存状态,确定其赋存矿物

的抗风化能力。也有人将重金属评价方法分为地质累积指

数法、标准化方法、潜在生态危害指数法、植物指示法等。此

种评价方法主要在评价过程中考虑中考虑人为污染因素、地

质环境背景值、重金属的扰动情况、环境对重金属的敏感程

度等方面的因素。植物指示法是利用植物吸收重金属的量

来判断重金属污染程度或评价重金属的生物可利用性[6]。

由于生活在土壤中的植物会不同程度的吸收一部分重金属,

一般会随着土壤重金属含量的增加而相应增加,也就是植物

中的重金属含量与土壤中的含量呈正相关。植物指示法优

点是成本较低,缺点是由于植物吸收重金属受多种因素的影

响,其指示结果有一定的偏差,往往需要和其他评价方法相

结合使用。

2 重金属对土壤及植物的影响

重金属对土壤的影响主要包括对土壤有机质积累的影