浅析土壤重金属元素的来源、危害及化学修复

发布时间：2020-05-16

　　摘要：土壤重金属元素主要来源于土壤形成过程和大气降尘、森林火灾、火山爆发等自然现象和人类工业生产、农业生产和交通运输过程中产生的。土壤重金属含量超标不仅影响农业正常生产，降低土壤的肥力，影响农产品的品质，而且危害人体健康，造成严重的生态破坏。因此必须认识到土壤重金属元素的危害，并采取有效的措施，修复污染的土壤，以免对生态环境、动植物和人体造成严重危害。

　　关键词：土壤重金属污染;化学修复;生态环境

　　引言：

　　土壤重金属元素包括汞、铜、铁、锌、锰、铬、镍、砷等元素，这些重金属元素是长期人类实践活动中，让土壤中的微量金属元素超过了土壤的限值，不容易被土壤微生物分解，长时间积累在土壤，转化为有毒的甲基化合物，并通过食物链的方式进入到人体，危害人体身体健康。土壤重金属污染比水环境的污染治理难度更大，危害更大，给农业生产和生态环境造成严重的破坏。因此，必须重视土壤重金属的污染，并采取有效的措施恢复土壤生态环境。

　　土壤重金属来源

　　1.1自然来源

　　土壤重金属的自然来源是土壤性质决定的，土壤大多数是岩石风化形成的，不同的岩石中含有的重金属元素不同，岩土的化学元素决定了土壤最开始的化学元素含量，岩土在风化过程中环境影响到土壤重金属的含量，比如：在一些矿床形成的土壤中含有的重金属元素，远远高于普通土壤。其次，大气降尘、森林火灾、火山爆发、植物的光合作用等过程中产生的重金属漂浮在空气中，降雨后随着雨水沉降到土壤中，造成土壤重金属含量超标[1]。

　　1.2人类活动

　　随着工业革命，城镇化进程，人类实践造成的土壤重金属污染问题日益的突出。人类实践活动造成的土壤污染包括工业生产、农业生产活动以及交通运输造成的土壤重金属污染。工业生产是一些采矿业、冶金业、电子制造业、化工产业等工业生产过程中产生的废水、废渣直接排放到土壤，导致周围的土壤重金属含量超标;农业生产污染是由于农牧民在农业生产的过程中，使用过量的农药化肥、农业废弃物，比如过磷酸钙化肥中的镉元素和砷元素含量比较高，导致土壤中的重金属含量超标;交通运输土壤污染是由于汽车在行驶需要燃烧汽油、柴油转化动力，导致汽车尾气中的汞元素超标，造成周围土壤的金属含量超标[2]。

　　土壤重金属元素污染的危害

　　重金属在土壤中的移动性比较小，不容易随水淋滤，不容易被微生物降解，导致土壤中的元素比例失衡，导致土壤性质恶化。下图为重金属污染的土地。

　　土壤重金属污染的危害主要体现在以下几个方面：第一，土壤重金属对农作物造成危害。土壤重金属的含量超标，农作物生产过程中大量吸收土壤中的重金属，这些重金属会破坏植物细胞，抑制农作物生长过程吸收氮元素、钾元素、磷元素，从而导致农作物产量和质量，给农民造成巨大的经济损失。我国每年因为土壤重金属污染导致粮食减产1000万吨，污染的粮食总量超过1200万吨。第二，土壤重金属污染对人体健康造成危害。土壤重金属通过食物链进入到人的皮肤、呼吸道、消化道系统，并随着时间不断沉积在人体内，对人体健康造成危害。如果人体食用过量的铬元素食品，则人会出现不同程度的呼吸疾病和皮肤病;人体吸入过量的汞元素，汞元素和人体的蛋白质和酶结合，影响到蛋白质、核酸的合成，从而抑制细胞的新陈代谢，从而引起各种慢性疾病。第三，对生态环境的影响。土壤中的重金属元素通过植物光合作用、新陈代谢等方式进入到大气环境和水体中，造成严重的大气污染和水污染，从而破坏整个生态环境[3]。

　　土壤重金属污染的化学修复措施

　　化学修复技术是将一些化学试剂添加到被重金属污染的土壤发生化学反应后，去除或者钝化土壤中的重金属，达到降低土壤中的重金属含量，达到治理重金属污染和修复的目的。

　　3.1化学淋洗技术

　　化学淋洗技术是将促进土壤污染物溶解或者迁移的溶剂，并通过水力压头将溶剂注入到被污染的土壤中，将有污染物的液体从土壤中抽离出来后对液体进行分离和污水处理。化学淋洗技术是利用酸解、络合反应以及离子交换等方式破坏土壤表面的官能团与重金属的结合，从而将重金属元素吸解，并从土壤溶剂中国溶出来。这种修复技术的成本低，修复人员不需要直接接触到污染物，去除效果比较理想。比如将氯化氢和氯化钙溶液混合溶剂注入到污染土壤中，土壤中铅元素、锌元素、镉元素去除率分别达到了94%、78%、70%。

　　3.2化学固化技术

　　由于重金属污染的土壤溶解度和可迁移效果比较差，可以将土壤中的重金属固定下来，并向土壤中添加有机质、污泥、生物固体、磷酸盐等物质，并发生化学反应，改变土壤中重金属的物理化学性质，发生沉淀、吸附、离子交换、氧化还原反应，限制了重金属在土壤中的迁移和被植物吸附的可能性，降低重金属元素对动植物的毒性。比如将石灰和碳酸钙溶解后添加到被污染的土壤中，与土壤中的铜元素、锌元素、汞元素等形成氢氧化物或者碳酸盐盐类沉淀物。

　　4.结束语

　　土壤是农业生产的基础，对维持生态环境平衡发挥重要作用。由于工业化、城镇化发展，导致土壤重金属污染问题越来越严重，严重破坏了生态平衡，并威胁到人体健康。因此，需要加快土壤重金属污染治理。

　　浅析土壤重金属元素的来源、危害及化学修复相关期刊推荐：《应用化学》是1983年创办的综合性学术期刊，月刊，中国化学会，中国科学院长春应用化学研究所主办，中国科学院主管。主要刊登包括有机化学、无机化学、高分子化学、物理化学、分析化学，与材料科学、信息科学、能源科学、生命科学互相关联和渗透，涉及的专业面广的相关内容。