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铬污染环境修复技术及其进展

2021-08-03 07:50:22| 来源:| 编辑:| 点击:3次

铬污染环境修复技术及其进展

随着社会生产力的发展,人类活动对生存环境的冲击越来越严重。制革工业由于废弃物的随意排放和填埋,对环境的影响已经到了不可忽视的程度。已有许多报道提到制革废水的随意排放导致土壤和地下水中检测到铬的污染。尤其是六价铬的污染。同时,在填埋地周围由于防渗措施不规范,土壤重金属下渗现象更为严重。在我国还有8%的制革污泥只经过简单的堆肥处理就直接应用于农田,导致土壤环境质量迅速下降,同时出现了粮食食品重金属超标现象。

以往研究对铬在环境中的迁移和生态安争性研究中,均强调了六价铬的毒性而忽视了因总铬量的提高导致的环境安全性。由于长期人类活动对环境的影响,使生态环境变得日益脆弱,从而导致在现有环境条件下出现了许多新的环境问题。污染环境的修复技术就是在这一前提下提出来的。

环境修复技术(EnvironmentalRemediation)是指将污染事故的现场通过补救的方式得以恢复的技术手段。它包括物理修复、化学修复和生物修复等方法。前述的固定化/固化法(Solidification/Stabilization)、氧化还原电位调整法(或化学还原法)等均是化学修复方法,在铬污染的化学修复中,还有化学清洗法(Soilwashing)、电修复法(Electroremediation)等。

1.化学固定法

铬污染的土壤可与某种胶黏混合(也可以辅以一定的还原剂,用于还原六价铬)固定其中的铬,使铬不再向周围环境迁移。在众多的胶黏剂中,水泥和硅藻土被认为是一种有效、易得和价廉的产品。试验表明,用硅藻土处理含铬量从0.2%~2.6%不等的土壤,可将试验前淋滤液中六价铬浓度由30mg/kg降低至5mg/kg以下,并可在处理后将其制砖。但采用该方法修复铬污染土壤,需将土壤取出,处理成本较高,处理效果也有待进一步提高。

2.化学还原法

化学还原法是一种原位修复方法(remediation),即将土壤保持原状、不进行移动的一种处理方法。其原理是利用铁屑、硫酸亚铁或其他一些容易得到的化学还原剂(tg可以辅以一定的胶黏剂)将六价铬还原为三价铬,形成难溶的化合物,从而降低铬在环境中的迁移性和生物可利用性,从而减轻铬污染的危害。还原剂可以直接加入到土壤中,或者采用渗透性反应栅(PermeableReactiveBarriers)的形式。化学还原法属于原位修复方法,成本较低,有大规模应用的可能。

3.化学清洗法

化学清洗法(SoilWashing)是利用水力压头推动清洗液通过污染土壤而将铬从土壤中清洗出去,然后再对含有铬的清洗液进行处理。清洗液可能含有某种配合剂(如EDTA等),或者就是清水。化学清洗的总体效率既与清洗剂和污染物之间的作用有关,也与清洗剂本身的物理化学性质及土壤对污染物、化学清洗剂的吸附作用等有关。应选择生物降解性好,不易造成土壤二次污染的清洗剂。如果可能,最好直接使用清水。化学清洗法费用较低,操作人员不直接接触污染物。但仅适用于砂壤等渗透系数大的土壤。

4.电修复法

电修复法(Electroremediation)是在20世纪90年代后才得到重视和发展的原位土壤修复技术。其基本原理是在铬污染土壤两端加上低压直流电场,利用电场的迁移力,主要是电渗和电迁移的作用,将铬迁移到阴极室(Cr3+)或阳极室(Cr6+),从而得到分离。电修复法治理铬污染土壤的研究现在主要是Cr3+在电场下的迁移。

与化学清洗法、化学还原法相比,电修复具有耗费人工少,接触毒害物质少,经济效益高等优点,特别是在治理孔径小、渗透系数低的密质土壤时,水力学压力很难推动清洗液或菌液在土壤间隙中流动,传质过程受到很大的抑制,此时电渗流是强化传质的最有效途径,因此,电修复技术的研究近年来引起人们的重视。

5.生物修复法

生物修复(Bioremediation),也称生物恢复或生物治理,是另一种重要的环境修复技术。近几年来,生物修复在相关专业刊物上的出现频率越来越高,在环境污染治理领域已经成为了流行名词。生物修复是利用生物对环境污染物的吸收、代谢、降解等功能,在环境中对污染物质的降解起到催化的作用,即加速去除环境污染物的过程。一般是针对自然环境的污染而言,如常见的地下水污染生物修复、土壤污染生物修复等。生物修复既可以是一个受控的过程.也可以是一个自发的过程。

去除或清除环境中的污染物质,有多种方法,如物理的方法、化学的方法和生物的方法。从一些主要的方法比较可知,生物方法是最好的,是最根本的和可以循环使用、永久受益的方法。比较而言,生物修复技术有许多方面的优点污染物被完全从环境中去除;对周围环境影响较小;修复技术资金需要量小;不产生二次污染;原位修复可使污染物在原地被清除,操作简便。

生物修复技术虽然发展过程不是很长,但是形成了很多种各具特色的技术,这些技术可以分为两类,即原位生物修复(bioremediation)和异位生物修复(bioremediation)。原位生物修复是将污染物质在其所在位置进行处理,无需将被污染的介质进行转移,如地下水和土壤等。这样就使得处理工程简化了很多,费用也相应降低。异位生物修复是要将被污染物污染的介质进行转运,如将污染土壤挖出,然后对其进行处理,处理完毕后又将回填到原处。这种方法增加了对被污染介质的采掘与运送工程和费用。比较原位和异位生物修复的两种方法,又可以发现原位生物修复的修复过程较难控制,因为被污染的介质在原位上,很难辅以人工措施。而异位生物修复由于将被污染介质掘取出来,所以修复过程是可以进行控制的.治理效率更高。

原位生物修复对铬污染的治理与修复主要还是依靠原有被污染环境,应用植物和微生物来治理铬污染。现在铬污染的治理主要集中于微生物方面,即利用原土壤中的土著微生物或向污染环境补充经过驯化的高效微生物,在优化的操作条件下,通过生物还原反应,将六价铬还原为三价铬,从而修复被污染土壤。铬污染的生物修复目前的研究还仅限于把水溶液中的六价铬还原为三价铬。对于植物修复,目前还没有找到可大量摄取铬的超累积植物,对铬在植物体内迁移机制还需要大量的理论支持。目前从活性污泥、污泥消化池以及土壤中都分离出了对六价铬有耐受性质和还原能力的细菌。从已有的关于生物修复的研究报道可以推断,应用生物修复技术治理铬污染土壤是一条值得研究的方法。相比于化学还原和化学清洗生物修复的优势在于不破坏植物生长所需的土壤环境,不会产生二次污染,可原地处理,操作简单。菌种的选育、生物还原作用的机理、过程的模拟和优化等是提高铬污染十壤生物修复效果的关键因素,需要系统地加以研究。

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