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關鍵詞:重金屬;土壤重金屬污染;生物修復技術
土壤重金屬污染問題越來越引起人們的關注,它具有長期性、累積性、潛伏性和不可逆性等特點。土壤一旦遭受重金屬污染,不僅危害大、治理成本高,而且較難以消除。 “十二五”期間,我國將元素鉛(Pb)、汞(Hg)、鎘(Cd)、鉻(Cr)和砷(As)列為重金屬污染防控的重點元素。2014年4月,環保部和國土部聯合的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示,全國土壤環境狀況總體不容樂觀,部分地區土壤污染嚴重。全國第二次土地調查結果顯示,我國中重度污染耕地大約為5000萬畝。
被重金屬污染的土壤不僅對作物的生長發育、產量及品質有影響,而且會通過食物鏈放大富集進入人體,極低濃度就能破壞人體正常的生理活動,損害人體健康[1]。土壤污染影響到整個人類生存環境的質量。重金屬污染已成為一個亟待解決的環境問題。
1、土壤中重金屬的來源及危害
土壤中重金屬的來源可分為天然來源和人為來源。天然來源是由于土母質本身含有重金屬,不同的母質、成土過程所形成的土壤含有重金屬量差異很大。人為來源主要是來自人類的工農業生產活動以及生活垃圾,工礦業廢棄地土壤環境問題突出,黑色金屬、有色金屬、皮革制品、造紙、石油煤炭、化工醫藥、礦物制品、金屬制品和電力等行業,重污染企業用地及周邊土壤存在超標現象。
近年來,突發性的環境污染事件驟增,特別是重金屬污染事件。突發的環境事件會導致重金屬在短時間內高濃度地進入環境,產生嚴重的污染。2008年,我國相繼發生了貴州獨山縣、湖南辰溪縣、廣西河池、云南陽宗海等多起砷污染事件。2009年8月以來,又發生了陜西鳳翔兒童血鉛超標、湖南瀏陽鎘污染及山東臨沂砷污染事件。2014年,湖南衡東縣兒童血鉛超標事件,300多名兒童被查出血鉛含量超標。據美國學者統計表明,城市兒童血鉛與城市土壤鉛含量呈顯著的指數關系[2]。據統計,我國約有3萬多公傾土地受汞的污染,有1萬多公傾土地受鎘的污染,每年僅生產“鎘米”就達5萬t以上,而每年因污染而損失的糧食約1200萬t,嚴重影響了我國的糧食生產和食品安全[3]。這些重金屬污染事件有些是由于管理不當、交通事故等人為原因導致的,有些則是環境長期受到污染、污染物含量超過環境容量而突然爆發的結果。“砷毒”“血鉛”“鎘米”等重金屬污染事件頻發,讓重金屬污染成為最受關注的公共事件之一。重金屬污染問題已日益嚴重,土壤重金屬的治理和修復已迫在眉睫。
2.重金屬土壤污染治理生物修復技術
目前,國內外較成熟的土壤重金屬污染修復技術有物理修復法、化學修復法和生物修復法等,本文主要就土壤重金屬修復領域的研究熱點生物修復技術進行重點介紹。生物修復技術主要有植物修復技術、微生物修復技術、農業生產修復技術和組合修復技術。
2.1植物修復技術
根據Cunningham等人的定義,植物修復是利用綠色植物來轉移、容納或轉化污染物,使其對環境無害[4]。根據機理的不同,土壤重金屬污染的植物修復技術有3中類型:植物固定、植物揮發和植物提取。目前研究最多且最有發展前景的植物修復技術為植物提取。植物提取是指將某種特定的植物種植在重金屬污染的土壤上,該種植物對土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,將植物收獲并進行妥善處理(如灰化處理)后即可將該重金屬從土體中去除,達到治理污染與生態修復的目的,這種特定的植物被稱為超積累植物。植物修復法成本低,可有效避免二次污染,對環境擾動小。目前,全球已發現的超積累植物大約500種,大部分是關于鎳的超富集植物。在我國已經發現寶山堇菜、龍葵、馬藺、三葉鬼針草對Cd有富集作用,蜈蚣草[5]和大葉井口邊草[6]對As有富集作用,圓錐南芥[7]屬多重金屬富集植物,對Pb、Zn、Cd均有富集作用。植物修復技術可同時修復土壤及周邊水體;成本低;能夠美化環境,可提高土壤的肥力。植物修復技術的缺點:超富集植物個體矮小,生長緩慢,修復周期很長;超富集植物對重金屬具有較強的選擇性和拮抗性;植物收割后,需要進行特殊處理,否則易造成二次污染;異地引種將對當地的生物多樣性構成潛在威脅。適用于大面積農田土壤修復。
2.2微生物修復技術
微生物修復技術是利用微生物(如藻類、細菌、真菌等)的生物活性對重金屬的親和吸附或轉化為低毒產物,從而降低重金屬的污染程度。微生物不能降解和破壞重金屬,但可通過改變它們的化學或物理特性而影響金屬在環境中的遷移與轉化。研究證明,土壤中鉻可以在微生物還原作用、生物吸附、富集等作用下降低其生物可利用性和毒性,以達到修復鉻污染土壤的目的[8]。微生物修復效果好、投資小、費用低、易于管理與操作、不產生二次污染。但是微生物修復的專一性強,很難同時修復多種復合重金屬污染土壤;應用難度大。
2.3農業生態修復技術
農業生態修復包括農藝修復和生態修復,前者是改變耕作制度,調節種植作物品種,種植不進入食物鏈的植物,選擇能降低土壤重金屬污染的化肥,或增施能夠固定重金屬的有機肥等來降低土壤重金屬污染;后者調節土壤水分、養分、pH值和土壤氧化還原狀況及氣溫、濕度等生態因素,調控污染物所處環境介質,但該技術修復周期長、效果不明顯。農業生態修復技術環境友好,代價小。但需要大量的調研,基礎研究,改變種植習慣。適用于大面積低污染農田土壤。
2.4組合修復技術
植物組合修復技術是將植物修復技術與其他土壤重金屬污染治理方法(比如物理、化學等修復技術)綜合利用形成的組合技術,與單一重金屬治理技術相比,植物組合修復技術具有獨特的優點。有代表的有螯合劑-植物組合修復技術,螯合劑與土壤中的重金屬發生螯合作用,形成水溶性的金屬―螯合劑絡合物,改變重金屬在土壤中的賦存形態,提高重金屬的生物有效性,強化植物對重金屬的吸收。另外還有基因工程-植物組合修復技術及微生物-植物組合修復技術等。
3、展望
隨著社會的發展進步,人們對土壤重金屬污染的認識越來越深刻,越來越重視,如何防控和治理土壤重金屬已成為人們關注的焦點。在今后的土壤重金屬污染治理中,首先應以源頭控制,即有效地降低重金屬污染物的排放,這主要有賴于國家環境政策與法規的不斷完善和工礦企業技術革新的落實。其次就是土壤的修復技術,針對土壤污染的復雜性、多樣性及復合性,在修復時要綜合考慮污染物的性質、土壤條件、投資成本等各方面的因素,從單一的修復技術向多數聯合的修復技術、綜合集成的工程修復技術發展,選擇最適合的修復技術或組合, 達到高效、節約的雙重效果。
參考文獻
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關鍵詞:土壤 金屬污染 治理
隨著人類生活水平的提高,人們更加關注周圍的環境問題,十一五規劃中也提出要加強環境治理與污染預防。土壤是生存之本,必須提高對土壤污染的監測與治理。土壤污染主要是指由于具有生理毒性的物質或過量的植物營養元素(微量元素)進入土壤,超過土壤的自凈能力,而導致土壤性質惡化。土壤處于陸地生態系統中的無機界和生物界的中心,不僅在本系統內進行著能量和物質的循環,而且與水域、大氣和生物之間也不斷進行物質交換,一旦發生污染,三者之間就會有污染物
一、污染物類型
土壤污染物有下列4 類
1.化學污染物
包括無機污染物和有機污染物。前者如汞、鎘、鉛、砷等重金屬,過量的氮、磷植物營養元素以及氧化物和硫化物等;后者如各種化學農藥、石油及其裂解產物,以及其他各類有機合成產物等。
2.物理污染物
指來自工廠、礦山的固體廢棄物如尾礦、廢石、粉煤灰和工業垃圾等。
3.生物污染物
指帶有各種病菌的城市垃圾和由衛生設施(包括醫院)排出的廢水、廢物以及廄肥等。
4.放射性污染物
主要存在于核原料開采和大氣層核爆炸地區,以鍶和銫等在土壤中生存期長的放射性元素為主。
土壤染物中以重金屬比較突出,主要是重金屬對土壤的污染基本上是一個不可逆轉的過程,重金屬不能為土壤微生物所分解,而易于積累,轉化為毒性更大的化合物,甚至有的通過食物鏈以有害濃度在人體內蓄積,嚴重危害人體健康。
二、重金屬進入土壤的途徑
主要有:
1.污水灌溉。用未經處理或未達到排放標準的工業污水灌溉農田是污染物進入土壤的主要途徑。
2.冶金工業排放的金屬氧化物粉塵,則在重力作用下以降塵形式進入土壤。
3.汽車尾氣,汽油中廢氣排出污染土壤,行車頻率高的公路兩側常形成明顯的鉛污染帶。
4.礦山金屬的開采,隨大氣,水源進行擴散。
三、重金屬在土壤中的去向
進入土壤的重金屬,因其類型和性質的不同而主要有固定、流散和淋溶等不同去向。重金屬離子,主要是能使土壤無機和有機膠體發生穩定吸附的離子,包括與氧化物專性吸附和與胡敏素緊密結合的離子,以及土壤溶液化學平衡中產生的難溶性金屬氫氧化物、碳酸鹽和硫化物等,大部分被固定在土壤,一些微生物能夠產生胞外聚合物如多糖、糖蛋白、脂多糖等,具有大量的陰離子基團,與金屬離子結合沉淀及其它微生物產生的硫化氫與金屬離子作用,形成不溶性的硫化物沉淀。微生物能夠通過氧化、還原,甲基化和去甲基化作用轉化重金屬。大量的研究表明,細菌、放線菌及某些真菌可以把汞離子還原成單質汞,從而使汞從土壤中揮發出去或以沉淀方式存在。土壤中的重金屬可隨地面徑流或土壤侵蝕而部分流失,引起污染物的擴散;作物收獲物中的重金屬也會向外環境轉移,即通過食物鏈進入家畜和人體等。
四、種金屬的主要類型及危害
土壤重金屬污染物主要有汞、鎘、鉛、銅、鉻、砷、鎳、鐵、錳、鋅等,砷雖不屬于重金屬,但因其行為與來源以及危害都與重金屬相似,故通常列入重金屬類進行討論。同種金屬由于它們在土壤中存在形態不同,其遷移轉化特點和污染性質也不同,因此在研究土壤中重金屬的危害時,不僅要注意它們的總含量,還必須考慮各種形態的含量。
汞 土壤的汞污染主要來自于污染灌溉、燃煤、汞冶煉廠和汞制劑廠(儀表、電氣、氯堿工業)的排放。土壤中汞的存在形態有無機態與有機態,并在一定的條件下互相轉化。無機汞有HgSO4、Hg(OH)2、HgCL2、HgO,它們因溶解度低,在土壤中遷移轉化能力很弱,但在土壤微生物作用下,汞可向甲基化方向轉化。在好氧土壤微生物作用下主要形成脂溶性的甲基汞,可被微生物吸收、積累,而轉入食物鏈造成對人體的危害;在厭氧土壤微生物作用下,主要形成二甲基汞,在微酸性環境下,二甲基汞可轉化為甲基汞。汞在一定濃度下使作物減產,在較高濃度下甚至使作物死亡。
鎘 土壤中鎘的存在形態也很多,大致可分為水溶性鎘和非水溶性鎘兩大類。離子態和絡合態的水溶性鎘CdCL2 Cd(WO3)2 等等能為作物吸收,對生物危害大,而非水溶性鎘CdS、CdCO3 等不易遷移,不易被作物吸收,但隨環境條件的改變二者可互相轉化。鎘進入人體后使人得骨痛病;另外,鎘會損傷腎,甚至還有致癌、致畸的報道。鉛 一般進入土壤中的鉛在土壤中易與有機物結合,極不易溶解,土壤鉛大多發現在表土層,表土鉛在土壤中幾乎不向下移動。并通過光合作用影響植物生長,或在植物中積累,鉛對動物的危害則是累積中毒。人體中鉛能與多種酶結合從而干擾有機體多方面的生理活動,導致對全身器官產生危害。
鉻 鉻在土壤中主要有兩種價態:Cr6+ 和Cr3+。兩種價態的行為極為不同,前者活性低而毒性高,后者恰恰相反。Cr3+ 主要存在于土壤與沉積物中,Cr6+ 主要存在于水中,但易被Fe2+ 和有機物等還原。鉻對人體與動物也是有利有弊。人體中含鉻過低會產生食欲減退癥狀。但過高時,會發生口角糜爛、腹瀉、消化紊亂等癥狀。
砷 土壤中砷大部分為膠體吸收或和有機物絡合――螯合或和磷一樣與土壤中鐵、鋁、鈣離子相結合,形成難溶化合物,或與鐵、鋁等氫氧化物發生共沉淀。pH 值高土壤砷吸附量減少而水溶性砷增加;土壤的氧化條件下,大部是砷酸,砷酸易被膠體吸附,而增加土壤固砷量。隨EH 降低,砷酸轉化為亞砷酸,可促進砷的可溶性,增加砷害。
砷對植物危害的最初癥狀是葉片卷曲枯萎,進一步是根系發育受阻,最后是植物根、莖、葉全部枯死。砷對人體危害很大,它能使紅血球溶解,破壞正常生理功能,甚至致癌等。
重金屬離子環境污染標準
The standard of heavy metal-pollution
重金屬種類 環境污染 一般植物忍受
標準(mg/kg) 范圍(mg/kg)*
砷(As, Arsenic) 20 2
鎘(Cd, Cadmium) 3 1.5
銅(Cu, Copper) 60 -
鉻(Cr, Chromium) 50 2
鎳(Ni, Nickel) 60 7-10
汞(Hg, Mercury) 1 0.04
鉛(Pb, Lead) 200 10
鋅(Zn, Zinc) 300
五、污染土壤的綜合治理措施
1.生物修復
壤污染物質可以通過生物降解或植物吸收而被凈化。重金屬離子環境污染標準域中,由于植物根系以及菌根的存在,可以通過植物提取、植物揮發、植物穩定,顯著降低重金屬在土壤中的活性和生物有效性。
微生物在修復被重金屬污染的土壤方面具有獨特的作用。其主要作用原理是:微生物可以降低土壤中重金屬的毒性;微生物可以吸附積累重金屬;微生物可以改變根際微環境,從而提高植物對重金屬的吸收,揮發或固定效率。如動膠菌、藍細菌、硫酸還原菌及某些藻類,能夠產生胞外聚合物與重金屬離子形成絡合物。
2.施用化學物質
對于重金屬輕度污染的土壤,使用化學改良劑可使重金屬轉為難溶性物質,減少植物對它們的吸收。酸性土壤施用石灰,可提高土壤pH值,使鎘、鋅,銅、汞等形成氫氧化物沉淀,從而降低它們在土壤中的濃度,減少對植物的危害。因為重金屬大部分為親硫元素,所以在水田中施用綠肥、稻草等,在旱地上施用適量的硫化鈉、石硫合劑等有利于重金屬生成難溶的硫化物。
3.增施有機肥料
施有機肥料可增加土壤有機質和養分含量,既能改善土壤理化性質特別是土壤膠體性質,又能增大土壤環境容量,提高土壤凈化能力。受到重金屬污染的土壤,增施有機肥料可增加土壤膠體對其的吸。
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關鍵詞: 電鍍廢水;廢水處理;金屬離子
電鍍被稱為當今全球三大污染工業之一,隨著科學技術的發展電鍍工業的規模亦發展,排放的廢水量越來越大,有資料報道電鍍廢水排放量約占工業廢水排放量的10%,其主要來源有:前處理除油酸洗工序,鍍件的清洗水,廢電鍍液,跑、冒、滴、漏的各種槽液和排水,沖洗水及設備冷卻水,成分非常復雜,除含CN-廢水和酸堿廢水外,重金屬廢水是電鍍業潛在危害性極大的廢水類別。隨著電鍍工業的快速發展,
一、化學法。此法就是向廢水中投加化學藥劑。通過化學反應改變廢水中污染物的化學性質,使其轉變成無害或易于與水分離的物質再從廢水中除去的處理工藝。但化學法的最大不足之處,是生產用水不能回收利用,浪費水資源且占用場地較大。包括以下四種:
(1)中和沉淀法。此法主要是向含重金屬的廢水中加入石灰、碳酸鈉、苛性鈉等沉淀劑進行中和反應,使重金屬生成不溶于水的氫氧化物沉淀形式加以分離。但此法處理的廢液出水pH值較高,特別是其當廢水中含有 Zn、Al、Pb、Sn等兩性金屬時,生成的沉淀物會在較高的pH值下再溶解,因此要嚴格控制pH值,實行分段沉淀。另外廢液中如果含有鹵素、氰根等陰離子要先予去除,否則將會和重金屬形成絡合物,影響處理效果。
( 2)硫化物沉淀法。但其缺點是:沉淀顆粒小,易形成膠體,需添加絮凝劑輔助沉淀,因此增加了成本,且沉淀物在水中殘留,遇酸生成氣體,易造成二次污染,故此法應用并不廣泛。但可和中和沉淀法配合使用,用石灰作為硫化法沉淀的pH調節劑,效果更好。
( 3)氧化還原法。向廢水中投加還原劑將高價重金屬離子還原成低毒的低價重金屬離子后,再使其堿化成沉淀而分離去除的方法。如向廢水中加入硫酸亞鐵將毒性高的Cr6+(約為Cr3+的100倍)還原為毒性低得Cr3+,再利用沉淀法除去Cr3+。該法原理簡單,易于操作,但存在處理出水水質差,不能回收利用,處理混合廢水時,易造成二次污染。所以該法一般用于污水的預處理。
(4)鐵氧體法。該法是利用過量的 FeSO4作為還原劑,在一定酸度下使廢水中的各種金屬離子(主要是Cr6+、Ni2+、Cu2+、Zn2+)形成鐵氧體晶粒沉淀析出從而使廢水得到凈化的方法。故此法在國內電鍍業中應用較廣。但該法產泥量大,且污泥制作鐵氧體時的技術條件較難控制,需耗能加熱至70℃左右,處理成本較高,處理后鹽度高,而且不能處理含汞和絡合物的廢水。
二、電解法。在電場的作用下使廢水中的有害物質通過電解在陰、陽兩極上分別發生還原、氧化反應轉化成無害物質,或利用電極氧化還原產物與廢水中的有害物質發生化學反應。但缺點是不適用于處理含較低濃度的金屬廢水,并且電能消耗、鐵極板消耗量很大,成本高,一般經濃縮后再電解經濟效益會更好。
三、離子交換法。是利用離子交換劑自身所帶的自由移動離子與廢水中待處理的離子進行選擇換,從而分離廢水中有害的物質使廢水凈化的處理方法。但由于離子交換劑選擇性強,制造復雜,成本高,再生劑耗量大,因此在應用上受到一定限制。
四、萃取法。利用一種不溶于水而能溶解水中某種物質的有機溶劑投入廢水中,使廢水中的溶質充分溶解而從廢水中分離出去的方法。由于溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大,此法的應用受到了很大的限制。
五、吸附法。是利用吸附劑的物理吸附、化學吸附及氧化還原等作用,以除去廢水中的有害物質的方法。不足之處是吸附速度慢,容量小,不適于有害物濃度高的廢水。一般用作預處理手段或深度凈化。
六、膜分離技術。是利用膜的選擇透過性對廢水中某些成分進行分離去除的方法。應用于電鍍廢水處理的膜技術主要有電滲析、反滲透、超濾、納濾等。利用膜分離技術一方面可以回收利用電鍍原料,大大降低成本,另一方面可以實現電鍍廢水零排放或微排放,具有很好的經濟和環境效益,是一項很有發展前途的技術。
七、生物法。生物處理過程主要是利用微生物的生命活動過程,在這個過程中通過生物有機物本身或其代謝產物具有的靜電吸附、酶催化轉化、絡合、絮凝、共沉淀和對pH值緩沖等功能與重金屬離子的相互作用達到凈化廢水的處理方法。由于傳統處理方法有成本高、對大流量含低濃度重金屬的廢水難于處理等缺點,隨著重金屬毒性微生物的研究進展,生物處理技術日益受到人們的重視,采用生物技術處理電鍍金屬廢水呈發展勢頭。
綜述
以上介紹了廢水處理的幾種常用方法,都各有利弊。顯然各種重金屬因其行業和工藝的差異,而是在設計處理方法時要統籌考慮以下幾個原則:1經處理后的廢水應符合國家排放標準或可回用,不產生二次污染。2應適應廢水的濃度、pH值、成分變化等特點。3所用廢水處理設備、設施,投資要小占地面積和基建工作量也要小。4應節約能源,回收效益高。力求把電鍍工藝、鍍件漂洗工藝、廢水的分流和收集,各類廢水治理技術的選擇,綜合成一個統一系統來設計,尋找一個最經濟合理的方案。
另外,實施循環經濟、推行清潔生產,提高電鍍物質、資源的轉化率和循環利用率,從源頭上削減重金屬污染物的產生量,不難看出未來綜合治理技術、生物技術和膜分離技術的運用將是電鍍廢水治理的熱點和發展方向。
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關鍵詞:環境監測實驗室;污染;廢液
中圖分類號:X703
文獻標識碼:B
文章編號:1674-9944(2010)07-0130-02
1 監測實驗室環境污染特點
環境監測站的主要職能是監測分析環境質量狀況和污染物排放情況,因此一般監測站配備有功能齊全的分析實驗室。分析包括大氣、水、固體廢物等污染源中數以百計的項目。在做這些監測分析時會產生廢水、廢氣、廢渣等污染物質,這些污染物未經處理直接排入下水道,則會形成小型污染源,對環境產生污染。
1.1污染種類
環境監測按監測類別分包括大氣及廢氣監測、水及廢水監測、生物監測、土壤及底泥監測和固體廢棄物監測等。監測項目依據監測站等級和工作需要有幾十種甚至上百種。其中大多數屬于普通的化學分析,因此環境監測實驗室污染亦和通常的化學實驗室相仿。但由于環境監測的對象復雜多變,分析方法多種多樣因而污染物的種類比較齊全。
1.1.1 廢水
環境監測實驗室產生的廢水包括多余的樣品、標準曲線及樣品分析殘液、失效的貯藏液、洗液及大量洗滌水等。除大氣自動監測、噪聲監測和放射性污染監測等少數監測項目外,幾乎所有的常規監測項目都不同程度存在著廢水污染問題。
1.1.2 廢氣
環境監測實驗室產生的廢氣包括試劑和樣品的揮發物、分析過程中間產物、泄漏的標氣載氣等。通常實驗室中直接產生有毒、有害氣體的實驗都要求在通風櫥內進行,這固然是保證室內空氣質量,保護分析人員健康安全的有效辦法,但也直接污染了環境空氣。
1.1.3 固體廢物
環境實驗室產生的固體廢物包括固廢物分析用的多余樣品、分析產物(如培養基)、消耗或破損的實驗用品(玻璃器皿、紗布)、殘留或失效的化學試劑等。這些固體廢物成分復雜,涉及各類化學、生物污染物,尤其是不少過期失效的化學試劑,如處理不慎,則易導致嚴重的污染事故。
1.2 污染物的危害
環境監測實驗室污染種類齊全,多數項目產生的污染量較少,但對環境的污染問題卻較為嚴重。以水質分析中常規項目COD分析方法-重鉻酸鉀法,在分析含高濃度CL的廢水時,按規范須加入0.4g硫酸汞以排除CL的干擾。如果不計重復樣、加標樣而純粹以一個水樣計算,則0.4g硫酸汞導致總汞污染需要用5.4m3的清水才能稀釋到達標。且COD分析帶來的環境污染不僅僅是硫酸汞一項,如硫酸銀、重鉻酸鉀和硫酸都會造成嚴重污染。絕大多數使用有機溶劑的分析項目如石油類、揮發酚和陰離子洗滌劑等等,最后都有有機溶劑污染問題。除一部分揮發變成廢氣,一部分可回收再利用外,大多數成為液態污染物。在通常情況下,有機溶劑不參與反應,因此實驗室消耗掉的有機溶劑量大致就相當于排放總量,故長期累積排放量十分可觀,且部分溶劑是毒性較強的有機物。同樣,使用強酸、強堿的分析項目一般會有強酸、強堿的污染問題。在監測分析重金屬項目時,均存在著分析殘液、剩余樣品(有些屬于濃度極高的原水、直排水)帶來的重金屬污染問題。
1.3 污染缺乏治理
環境監測實驗室的環境污染長期以來未得到足夠的重視,因此其污染治理未有效開展。盡管按化學實驗室規范要求,實驗室應分類配備多種殘液缸,但實際操仍有誤差。
2 控制監測實驗室環境污染的途徑
2.1 制定技術規范和管理制度
提高監測站操作人員和管理人員對實驗室環境污染問題的認識,根據本站的監測工作特點、重點來減少實驗室污染。組織專人研究本實驗室的污染特點和防治途徑,提出操作性強、簡便實用的技術規范和管理制度,使環境監測的對環境地影響達到最小化。
2.2 推行實驗室清潔分析、清潔操作
2.2.1 選擇污染較少的分析方法
大部分環境監測分析都有幾種方法可供選擇,應該充分考慮方法的環境相容性,盡可能選擇對環境污染較少的分析方法,故通常情況下應盡量采用現代儀器分析。
2.2.2 選擇有效的三廢處理方式
監測實驗室產生的三廢應按分類放置、分質處理的原則,盡量利用本地現有的環保治理資源來處理,如有害固廢可由固廢處理中心焚燒處理,多數廢水可由附近廢水性質相同并建有完善設施的工廠處理。有條件的實驗室也可按成熟的工藝自行解決。
2.2.3 清潔分析及操作
在滿足分析要求的情況下,適當降低采樣量,不要購買暫時用不上的試劑。盡量使用要到期的試劑,盡可能使用儀器分析從而減少試劑用量和采樣量。盡量利用可回收的試劑,使用可降解的無磷洗滌劑。使用酒精溫度計從而避免水銀溫度計可能帶來的汞污染。
3 實驗室廢液的管理和處理方法
3.1 廢液的日常管理
實驗室盛裝廢液的容器應不易破損、變形、老化,并能防止滲漏、擴散。廢液盛裝容器必須貼有標簽,標明廢液的名稱、重量、成分、時間等。因為實驗室廢液之間可能相互發生化學反應產生新的有害物質造成事故,所以在操作過程中要嚴格做到統一使用一定規格的貯存容器。貯存容器,必須潔凈,以免交叉反應引起污染,且廢液嚴禁混合存放,以免發生劇烈化學反應而造成事故(例如:高錳酸鉀廢液中嚴禁混入硫酸,有機廢液中嚴禁混入高氯酸鉀溶液等)。廢液應用有塞容器,防止揮發性氣體逸出,且廢液的貯存應避光,遠離火源、水源,有固定場所存放的,不能隨意搬動,經處理后,確認安全,達標后才能排放,而沉渣,可遠離水源深埋地下。
3.2 常見廢液的處理方法
3.2.1 汞、砷及重金屬
因硫化汞溶度積很小,為4×10,因此,常用H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S作為藥劑來沉淀汞。由于汞有劇毒,廢液用活性碳處理后再過濾排放[1]。對于毒性大的有機汞必須先用氧化劑將其氧化成毒性小的無機汞,再進一步按本法處理。可將含砷廢液pH調至10以上,加入硫化鈉,生成難溶低毒的硫化砷沉淀。Cr3+、Ba2+、Pb2+、Ni2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+等重金屬離子可與石灰乳作用,將pH調至8~9,可形成不溶的沉淀物[2]。
3.2.2 氰化物
氰化物在酸性條件下,易產生有劇毒的氰化氫,對人體危害大。一般在堿性條件下,加入次氯酸鈉,氰化物可轉變為毒性較小的氰酸鹽,進而產生二級分解。
3.2.3 六價鉻
六價鉻在酸性條件下,具有強氧化性,在廢液中加入SO2或亞鐵鹽或亞硫酸鹽等還原劑,將Cr6+還原為Cr3+后,加入堿轉化為低毒的氫氧化鉻。
3.2.4 廢酸、廢堿
可用中和法處理,例如廢酸可采用石灰、石灰乳、蘇打、苛性鈉等。廢堿可用鹽酸或硫酸等。
3.2.5 有機溶劑
實驗用過的有機溶劑有的可回收,如氯仿中含有芳香烴,可在分液漏斗中加入活性碳,充分振搖后,芳香烴被活性碳吸附,取氯仿層,然后蒸餾進行精制,取60~62℃的餾分[3]。
3.2.6 含酚類的廢液及含Ag+的廢水
酚類有較大的水溶度,可加入漂白粉加熱30min,使酚類氧化分解后再排放。此方法對苯胺類化合物也適用[4]。對于含Ag+的廢水,加入氯化鈉,攪拌使之充分沉淀后過濾,濾渣再進一步提取金屬銀。
4 結語
日益惡化的環境正嚴重地威脅著人類的生存和經濟的發展,人們也逐漸意識到保護環境的必要性。作為環保工作者,正確管理和處理好實驗室的污染物,減少其對環境的污染是必做的工作,也是實現可持續發展的必然要求。
參考文獻:
[1] 錢光人.危險廢物管理[M].北京:化學工業出版社,2004.
關鍵詞:農村生活垃圾分類資源化
中圖分類號: G812.42文獻標識碼:A 文章編號:
前言
隨著我國農村經濟的快速發展和農民生活水平的迅速提高,農村生活垃圾的數量不斷增加,成分日趨復雜。據初步估算,我國農村每年生活垃圾產生量已達到5800多萬噸。另一方面,農業廢棄物(秸稈、農林業加工廢棄物和畜禽糞便等)產量也非常驚人。我國農業秸稈年產量高達7億噸,其中有30%的秸稈被廢棄或露天焚燒,而秸稈的綜合利用率僅為33%。農村隨處可見路邊、田頭、水畔的垃圾堆放,垃圾問題已然成為農村環境連片整治工作的重點和難點。
一、農村生活垃圾的潛在影響
農村生活垃圾對村容村貌、地下水和地表水污染、農田污染的潛在影響很大,也嚴重影響了農民生活、農業生產和新農村建設。生活垃圾在厭氧環境下會產生硫化氫、二氧化硫、硫醇等惡臭氣體,會危害人的呼吸循環系統。生活垃圾是蚊蠅的孳生地,而蚊蠅是傳播腹瀉性腸道疾病和血液傳染病的元兇。生活垃圾中的電子廢棄物(電池、燈管、墨盒等)含有鉛、鉻、鎘、汞等多種重金屬,經雨水沖刷和有機廢棄物滲濾液的溶解,滲入地下水經人飲用后可能致癌、致畸。由于生活垃圾堆放場的存在,大大影響了農業生產和休閑旅游等產業的發展[1]。
二、國內農村生活垃圾處置現狀分析
農村經濟的發展伴隨著農民消費方式的改變,工業產品在農民的生活中日益增多,生活垃圾成分和含量也趨向城市化。其次農村居民居住分散,加上不好的生活習慣,造成生活垃圾隨意丟棄在田間地頭、道路兩旁,成為蚊蠅的滋生地。目前普遍處置農村生活垃圾的措施主要有填埋法、焚燒法和堆肥法。
1填埋法
填埋法是經過焚燒或其他方法處理后的殘余物被送到填埋場進行填埋。其原理是將垃圾埋入地下,通過微生物長期的分解作用,使之分解為無害的化合物。其優點是處理集中、成本低、衛生程度好。缺點是未進行無害化處理,殘留著大量的細菌、病毒,還潛伏著沼氣重金屬污染等隱患,其垃圾滲漏液會長久地污染地下水資源,而且還會永久性占用大量土地。從發達國家垃圾處理工藝的發展狀況看,采用填埋處理的趨勢在下降,數量在減少。
2焚燒法
焚燒法是利用空氣中的氧與垃圾中的可燃成分進行燃燒反應,并將其轉變為無機殘渣。該方法減量效果明顯,占地面積小,選址靈活,同時垃圾焚燒可以回收熱能,資源化程度較高。但是在焚燒垃圾時會產生二英等多種污染物,存在二次污染問題。
3.堆肥法
堆肥處理利用微生物分解垃圾中的易腐有機物質,使之轉變為有機肥料。其特點是無害化程度較高、可以最大限度地實現生活垃圾處理的資源化。但是,垃圾堆肥處理技術在我國的應用目前還存在一些問題,如專用堆肥設備不過關;二次污染較嚴重(特別是惡臭);堆肥過程升溫不快,有的堆肥處理廠基本上達不到無害化溫度要求和持續高溫時間;堆肥腐熟周期偏長、肥效不高、重金屬污染、產品質量低,長期使用會造成“土壤渣化”等問題等,已大多數先后關閉,目前只有少數幾家仍在運行。
三、桐廬縣積極探索農村生活垃圾處理新工藝
1.試點背景
國家大力倡導生活垃圾實現減量化和資源化,國務院于2011年4月批轉了《關于進一步加強城市生活垃圾處理工作意見的通知》,明確提出“城市生活垃圾處理設施和服務向小城鎮和鄉村延伸,城鄉生活垃圾處理接近發達國家平均水平”。桐廬歷來重視環境保護,從2008年起開展“清潔桐廬”三年行動,清理陳年垃圾15000余噸、清理溪溝河道30余萬米,建成日處理能力300噸的縣生活垃圾無害化處理項目和15座鄉鎮(街道)垃圾中轉站以及183個行政村垃圾收集房,每個行政村都配備衛生保潔員。雖然經各方努力,基本形成“村收集、鎮中轉、縣處置”的生活垃圾無害化處理體系,但是距離國家倡導的減量化和資源化要求相差甚遠。為此,桐廬縣于2011年起積極探索生活垃圾分類收集和資源化綜合利用工作,選取人口適中,村民綜合素質較高的村莊開展試點工作,擬通過“農村包圍城市”的方式,積極在全縣予以推廣。
2.處置模式
因地制宜,根據不同的村莊環境選取不同的處置方式:
(1)微生物發酵資源化處置模式
該處置模式是將分類收集的有機廢棄物,比如廚余垃圾、廢棄蔬果、枯枝落葉和畜禽糞便等投微生物有機廢棄處理機,通過調控通風、攪拌、溫度等條件,在菌劑作用下,完成第一次發酵;出料后堆肥二次發酵,最后成為有機肥料。同時,設備增設熱觸媒除臭塔,最大限度地控制臭氣產生。目前在橫村鎮陽山畈村、雙溪村和分水鎮新龍村進行試點。:該法適合城鄉結合、有機垃圾較多、有機肥使用較為廣泛的農村地區,此工藝平均3天出一次料,出肥速度快,每村年產生有機肥可達120m3 以上。
(2)太陽能普通堆肥處置模式
該處置模式是分類后的有機廢棄物,比如廚余垃圾、廢棄蔬果、枯枝落葉和畜禽糞便等由粉碎機進行粉碎,入倉后進行普通堆肥。期間,充分利用太陽能促進堆肥快速反應;采用輪流出料方式保證堆肥時間。目前在瑤琳鎮舒家村和合村鄉瑤溪村進行試點。該法適合離縣城(鄉鎮)比較遠、交通不便、運輸成本較高的偏遠農村地區,一年出一次料,簡單有效,成本較低廉。
3.分類意識
在探索資源化利用的同時,如何保證垃圾分類,如何提高農村居民科學治理垃圾意識是難題。桐廬縣積極探索,在每家每戶門口放置2只大垃圾桶,用顏色分類,黃色的是存在廚余垃圾、爛水果、畜禽排泄物等可堆肥有機垃圾;綠色的存放塑料袋、包裝盒等不可堆肥垃圾。同時通過實施積分制來引導村民自覺分類,采取“有機垃圾換積分,積分換生活用品”的方式,鼓勵村民積極進行垃圾分類[2]。
四、垃圾分類收集及資源化利用的成效
通過近一年的運行,我縣的農村生活垃圾分類收集及資源化利用工作取得了較好的社會、經濟和環境綜合效益。
1.社會效益
有效提高了村民對農村生活垃圾管理的認識,提升其環境保護的素養,激發了農民建設生態家園的熱情。實實在在的改變了農民生活環境,提高其生活質量,降低村民因垃圾、畜禽衍生問題患病的風險。
2. 經濟效益
預計每個項目每年可以產生有機肥料30噸,按每噸有機肥1000元計算,每年產生直接經濟效益3萬元。本項目產生的其它經濟效益同樣豐富:通過使用有機肥,提供了健康的有機水果和蔬菜,提高了農作物的產量和品質;提升土壤肥力,改善土壤板結和肥力下降的現狀;減少了本應收集和運輸到縣垃圾焚燒廠的運輸和處理費用。
3. 環境效益
減少生活垃圾和農業廢棄物堆放帶來的惡臭和滲濾液等衍生二次污染問題,有效減少污染物遷移至地下水和空氣中對人體造成的健康影響。削減廢棄物運輸和焚燒處理帶來的二英和溫室氣體排放。大大改善村容村貌,使得農村居住環境干凈整潔。
參考文獻:
[1] 何曉曉.淺談我國農村生活垃圾的資源化利用.西安文理學院報,2012,15(2):25~28