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Expone las fuentes y la distribución de los contaminantes de metales pesados, resume sistemáticamente el trabajo de investigación sobre el control de la contaminación del suelo por metales pesados ​​en el país y en el extranjero, y propone El medio ambiente para la prevención y control de contaminantes del suelo por metales pesados. Nuevos métodos en mineralogía. El método de utilizar materiales minerales ambientales para controlar los contaminantes de metales pesados ​​en el suelo tiene las ventajas de bajo costo, buen efecto, ausencia de contaminación secundaria y recuperación de metales útiles, etc., lo que demuestra las amplias perspectivas para la investigación y aplicación de la mineralogía ambiental. También recuerda a la gente que debe crear conciencia sobre la calidad del suelo y proteger el medio ambiente ecológico.

1) Contaminación por metales pesados ​​causada por desechos industriales

En los últimos años, debido al atraso en la tecnología de beneficio y fundición en algunos desarrollos minerales, algunas áreas mineras no cuentan con equipos de protección ambiental, y una gran cantidad de residuos generados por las aguas residuales y las emisiones de gases no han sido tratados. El tratamiento se vierte directamente al medio ambiente y los metales pesados ​​que contiene ingresan al suelo con sedimentación natural y lixiviación del agua de lluvia, y ingresan al ecosistema de reciclaje normal, generando residuos pesados. contaminación por metales y poniendo en grave peligro la producción y la vida de las personas.

2) Uso excesivo de fertilizantes y pesticidas químicos

Los elementos de metales pesados ​​son los contaminantes más reportados en los fertilizantes. El superfosfato de mala calidad y el polvo de roca fosfórica de los fertilizantes contienen trazas de estos. elemento de metal pesado As y Cd (WILLIAMS C H, 1973). Si bien los pesticidas que contienen plomo y mercurio orgánico son eficaces, también sientan las bases para la contaminación del suelo por metales pesados, lo que provoca cambios en la estructura coloidal del suelo y pérdida de nutrientes, lo que tiene un gran impacto adverso en el rendimiento y la calidad de los cultivos. Actualmente, los aditivos alimentarios suelen contener altos niveles de cobre y zinc (Xia, 1996), lo que aumenta significativamente el contenido de cobre y zinc en los fertilizantes orgánicos, que luego se aplican a las tierras de cultivo junto con los fertilizantes.

3) Emisiones de escape de los vehículos

Los metales pesados ​​se distribuyen en franjas alrededor de carreteras y vías férreas. Son causados ​​principalmente por las emisiones de los gases de escape de los vehículos y las grandes cantidades de gases y polvo nocivos que contienen. Metales pesados ​​producidos por el desgaste de los neumáticos de los vehículos provocado por la sedimentación. Los principales elementos contaminantes son el plomo, cobre, zinc y otros elementos (Li Bo, 2005). Estas sustancias caen con el viento y penetran en el suelo provocando contaminación por metales pesados. Los experimentos muestran que el suelo a ambos lados de la carretera está gravemente contaminado por metales pesados ​​a medida que se acerca la distancia desde la carretera, el nivel de contaminación del suelo se vuelve cada vez más ligero.

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Los metales pesados ​​se refieren a unos 60 elementos con una densidad superior a 4,0 o 45 elementos con una densidad superior a 5,0. El arsénico y el selenio no son metales, pero su toxicidad y algunas propiedades son similares a las de los metales pesados, por lo que el arsénico y el selenio están incluidos en el alcance de los contaminantes de metales pesados. Los metales pesados ​​en la contaminación ambiental se refieren principalmente al mercurio, cadmio, plomo, cromo y arsénico metaloide que tienen una toxicidad biológica obvia. También incluyen metales pesados ​​tóxicos como zinc, cobre, cobalto, níquel, estaño y vanadio.

Con el rápido desarrollo de la economía global, los contaminantes que contienen metales pesados ​​ingresan al suelo a través de diversos canales, causando una grave contaminación del suelo. La contaminación del suelo por metales pesados ​​puede afectar el rendimiento y la calidad de los cultivos, poner en peligro la salud humana a lo largo de la cadena alimentaria y provocar un mayor deterioro de la calidad del aire y el agua. Por lo tanto, ha atraído una gran atención en todo el mundo. Actualmente, los suelos de todo el mundo están contaminados con metales pesados ​​en diversos grados. Las emisiones anuales promedio de mercurio, cobre, plomo, manganeso y níquel son aproximadamente 65438+500.000 toneladas, 3,4 millones de toneladas, 5 millones de toneladas y 65438+500.000 toneladas, respectivamente. La contaminación por metales pesados ​​también existe en las bases de hortalizas y en algunas bases de cereales comerciales en las principales ciudades del norte, como Beijing, Tianjin, Xi'an, Shenyang, Jinan, Changchun y Zhengzhou. .

El sur es relativamente tranquilo, como Fuzhou, Ningbo, Shanghai, Wuhan, Chengdu y otros lugares. La contaminación del suelo por metales pesados ​​puede causar graves daños a los ecosistemas. Según el estado de los recursos del suelo de mi país, a finales de 2000, la tierra cultivada per cápita de mi país era sólo de 0,1 hm2 con el futuro desarrollo económico y social de nuestro país, como el abandono ecológico de las tierras de cultivo, el ajuste estructural agrícola y el cambio climático. En caso de desastres naturales, los recursos del suelo se reducirán aún más. Por lo tanto, cómo controlar y tratar eficazmente la contaminación del suelo por metales pesados ​​y mejorar la calidad del suelo se convertirá en un contenido muy importante en la protección ecológica y ambiental.

Principios de la contaminación por metales pesados

Metales pesados, especialmente mercurio, cadmio, plomo, cromo, etc. , con evidente toxicidad biológica. No pueden ser degradados por microorganismos en el agua y solo pueden transformarse, dispersarse y enriquecerse (es decir, migrarse) en diversas formas. Las características de la contaminación por metales pesados ​​son las siguientes: (1) Además de ser eliminados por los sólidos suspendidos, también se enriquecen en el sedimento cerca de la salida de aguas residuales debido a la adsorción y la precipitación, convirtiéndose en una fuente a largo plazo de contaminación secundaria; (2) Varios ligandos inorgánicos (iones cloruro, iones sulfato, iones hidróxido, etc.) y ligandos orgánicos (sustancias corrosivas, etc.

) formará complejos o quelatos con él en agua, lo que dará como resultado una mayor solubilidad en agua de los metales pesados ​​y puede volver a liberar metales pesados ​​que han ingresado al sedimento (3) Los metales pesados ​​en diferentes estados de valencia tienen diferentes actividades y toxicidad; Su morfología cambia con el pH y las condiciones redox. (4) En términos de daño al medio ambiente, se manifiesta por su toxicidad (generalmente 1 ~ 10 mg/L, mercurio y cadmio son 0,01 ~ 0,001 mg/L, bajo la acción de microorganismos, se convertirá en); sustancias más tóxicas Los compuestos organometálicos (como el metilmercurio marino) pueden bioacumularse e ingresar al cuerpo humano a través de la cadena alimentaria, lo que resulta en vías crónicas. Los metales pesados ​​amantes del azufre (mercurio, cadmio, plomo, zinc, selenio, cobre, arsénico, etc.) tienen una afinidad especialmente fuerte con el grupo sulfhidrilo (-SH) de determinadas enzimas en los tejidos humanos y pueden inhibir la actividad enzimática. Los elementos siderófilos (hierro, níquel) pueden acumularse en el riñón, el bazo y el hígado del cuerpo humano e inhibir la actividad de la arginasa. El cromo hexavalente puede ser un agente precipitante de proteínas y ácidos nucleicos, inhibir la glutatión reductasa intracelular, producir metahemoglobina y puede causar cáncer. Cantidades excesivas de vanadio y manganeso (elementos litófilos) pueden afectar la función del sistema nervioso.

Basado en la fuente y distribución de los contaminantes de metales pesados ​​en el suelo y los métodos actuales de tratamiento de los contaminantes de metales pesados ​​en el suelo, se propone un nuevo método de mineralogía ambiental para la prevención y el control de la contaminación por metales pesados ​​en el suelo. El propósito es proteger el medio ambiente y mejorar la calidad ambiental del suelo.

1 Fuentes y distribución de contaminantes de metales pesados ​​en el suelo

Existen muchas fuentes de metales pesados ​​en el suelo. En primer lugar, el material original en sí contiene metales pesados, y el contenido de metales pesados ​​en el suelo formado por diferentes materiales originales y procesos de formación del suelo varía mucho. Además, las actividades humanas de producción industrial y agrícola también provocan contaminación por metales pesados ​​en la atmósfera, el agua y el suelo.

1.1 Deposición de metales pesados ​​en la atmósfera

Los metales pesados ​​en la atmósfera provienen principalmente de una gran cantidad de gases y polvos nocivos que contienen metales pesados ​​producidos por la producción industrial, las emisiones de escape de los automóviles y las desgaste de neumáticos. Distribuido principalmente en zonas industriales y mineras y a ambos lados de carreteras y vías férreas. La mayoría de los metales pesados ​​de la atmósfera ingresan al suelo mediante deposición natural [2] y deposición de agua de lluvia. Por ejemplo, la contaminación por plomo en el área urbana de Falun en el centro de Suecia [3] proviene principalmente de una gran cantidad de desechos generados por plantas industriales de minería de cobre, plantas de ácido sulfúrico, plantas de pintura, minería, industrias químicas, etc. zona urbana. Transportadas por el viento, estas partículas de plomo se propagan desde las pilas de desechos industriales a las áreas circundantes. La contaminación por cromo en una fábrica industrial pesada de Nanjing[4] ha superado en 4,4 veces el valor local. La contaminación se centra en la chimenea del taller, con un alcance de 65438±0,5 km2, y un límite de extensión máxima de 65438±0,38km. Una planta de producción de ácido sulfúrico en Rusia también resultó contaminada por azufre, vanadio y arsénico emitidos por la chimenea. La contaminación por metales pesados ​​en el suelo a ambos lados de carreteras y vías férreas es principalmente Pb, Zn, Cd, Cr, Co y Cu. Provienen de la quema de gasolina con plomo, polvo a base de zinc procedente de neumáticos desgastados y más. Distribuida en forma de franja, la intensidad de la contaminación por metales pesados ​​se debilita gradualmente en ambos lados de las carreteras y vías férreas a medida que pasa el tiempo, la contaminación por metales pesados ​​en el suelo de carreteras y vías férreas es altamente aditiva. Se formaron halos de contaminación de Pb, Cr y Co en el suelo a ambos lados de la sección Nanjing de la autopista Nanjing-Hangzhou. Se distribuyeron a lo largo de la dirección de extensión de la carretera y la intensidad de la contaminación se debilitó desde la carretera hacia ambos lados. El contenido de plomo del suelo en ambos lados de la sección Huaiyin de la carretera Ninglian-Lian Clase 1 mostró una tendencia ascendente y disminuyó gradualmente en ambos lados. El contenido de plomo del suelo en la capa superficial de 0 a 30 cm fue relativamente alto. La contaminación por metales pesados ​​como plomo, zinc y cadmio es grave a lo largo de la autopista A71 [8] en Sologne, Francia. La concentración de partículas sedimentadas es de 2 a 8 veces mayor que el valor de fondo del suelo local, mientras que la concentración de metales pesados ​​junto a la carretera es de 7 a 26 veces mayor que la de las partículas sedimentadas. En Eslovenia [9], el plomo no sólo se distribuye a ambos lados de la carretera de Guboga a Zagrebo, sino que también se ve afectado por las formas del terreno en terrazas y los vientos predominantes. Los niveles elevados de plomo se producen en las tierras bajas, con niveles más altos en el lado de las carreteras a favor del viento. La contaminación por metales pesados ​​que ingresa al suelo a través de la sedimentación natural y la deposición de agua de lluvia se centra principalmente en chimeneas industriales y mineras, montones de rocas estériles y caminos, y se extiende a los alrededores y a ambos lados desde las ciudades hasta los suburbios y las áreas agrícolas, disminuye con el aumento; en la distancia de la ciudad, especialmente está en las afueras de la ciudad. Además, también se relaciona positivamente con la densidad de población de la ciudad, la tasa de utilización del suelo urbano y la densidad de vehículos de motor; cuanto más desarrollada esté la industria pesada, más grave será la contaminación.

Además, la deposición seca y húmeda de mercurio atmosférico también puede provocar un aumento del contenido de mercurio en el suelo. Después de que el mercurio atmosférico ingresa al suelo a través de deposición húmeda y seca, es absorbido o fijado por minerales arcillosos y materia orgánica en el suelo, enriquecido en la superficie del suelo o absorbido y transferido al suelo por las plantas, lo que resulta en un aumento del mercurio en el suelo. concentración.

1.2 Uso de pesticidas, fertilizantes químicos y películas plásticas

La aplicación de pesticidas que contienen plomo, mercurio, cadmio y arsénico y la aplicación irrazonable de fertilizantes químicos provocarán la contaminación del suelo por metales pesados. . Generalmente, el superfosfato contiene más metales pesados ​​como mercurio, cadmio, arsénico, zinc y plomo, seguido de los fertilizantes de fosfato y un menor contenido de fertilizantes de nitrógeno y potasio. Sin embargo, los fertilizantes de nitrógeno contienen un mayor contenido de plomo y la contaminación por arsénico y cadmio es grave. . A través de investigaciones en huertos y campos de cereales y algodón en Shanghai, después de la fertilización, el contenido de Cd aumentó de 0,134 mg/kg a 0,316 mg/kg, el contenido de Hg aumentó de 0,22 mg/kg a 0,39 mg/kg, y el de Cu y Zn. aumentado en 2/3. Un análisis de 58 muestras de suelo tomadas en el mismo lugar en Nueva Zelanda hace 50 años muestra que el cadmio ha aumentado de 0,39 mg/kg a 0,85 desde la aplicación de fertilizantes fosfatados.

mg/kg En Argentina, la aplicación de fertilizantes fosfatados inorgánicos tradicionales ha provocado la contaminación del suelo con metales pesados ​​como cadmio, cromo, cobre, zinc, níquel y plomo.

Los estabilizadores térmicos utilizados en la producción de películas plásticas agrícolas contienen Cd y Pb, que pueden causar contaminación por metales pesados ​​en el suelo durante el uso extensivo de invernaderos de plástico y películas plásticas.

1.3 Riego con aguas residuales

El riego con aguas residuales generalmente se refiere al uso de aguas residuales urbanas tratadas para regar tierras de cultivo, bosques y pastizales. Las aguas residuales urbanas incluyen aguas residuales domésticas, aguas residuales comerciales y aguas residuales industriales. Debido al rápido desarrollo de la industrialización urbana, grandes cantidades de aguas residuales industriales se han vertido a los ríos, lo que ha provocado que muchos iones de metales pesados ​​contenidos en las aguas residuales urbanas lleguen al suelo junto con las aguas residuales del riego. En términos de distribución, la contaminación del suelo cerca de fuentes de contaminación y áreas industriales urbanas es a menudo más grave, mientras que el suelo alejado de fuentes de contaminación y áreas industriales urbanas está casi no contaminado [17]. En los últimos años, el riego con aguas residuales se ha convertido en una parte importante del agua de riego agrícola. Desde la década de 1960, la superficie de riego con aguas residuales en mi país se ha expandido rápidamente, especialmente en las zonas áridas del norte, y representa más del 90% de la superficie total de riego con aguas residuales del país. Las zonas de riego con aguas residuales en el sur representan sólo el 6%, y el resto se encuentra en el noroeste y en Qinghai-Tíbet [18]. El riego con aguas residuales provoca un aumento del contenido de metales pesados ​​como mercurio, cadmio, cromo, arsénico, cobre, zinc y plomo en el suelo. Desde el riego con aguas residuales en el área de riego de aguas residuales de Huaiyang, los metales pesados ​​Hg, Cd, Cr, Pb y As han aumentado gradualmente y excedieron el nivel de advertencia de 1995 a 1997. Los contenidos de metales pesados ​​Pb, Cd y Cr en el área de riego de aguas residuales de Taiyuan exceden con creces sus valores locales locales, y su acumulación aumenta año tras año.

1.4 Fertilización de Lodos

Los lodos contienen una gran cantidad de materia orgánica y nutrientes como nitrógeno, fósforo y potasio, pero también contienen una gran cantidad de metales pesados. A medida que grandes cantidades de lodos urbanos ingresan a las tierras agrícolas, el contenido de metales pesados ​​en las tierras agrícolas sigue aumentando. La fertilización con lodos puede aumentar el contenido de Cd, Hg, Cr, Cu, Zn, Ni y Pb en el suelo. Cuanto más lodo se aplique, más grave será la contaminación del arroz por Cd, Cu y Zn. y verduras. El cadmio y el mercurio pueden contaminar el trigo y el maíz, a medida que aumentan los lodos, también aumentan el Cd, Cu, Zn, Ni y Pb en las hortalizas. La investigación de Anthony muestra que cuando el suelo se mejora con aguas residuales y lodos municipales, el contenido de metales pesados ​​como Hg, Cd y Pb también aumenta significativamente.

1.5 Acumulación de residuos que contienen metales pesados

Existen muchos tipos de residuos que contienen metales pesados, y sus métodos nocivos y niveles de contaminación también son diferentes. El alcance de la contaminación generalmente se extiende alrededor del montón abandonado. A través de investigaciones sobre la contaminación por metales pesados ​​en el suelo cerca del vertedero de basura de Wuhan [23], un área de vertido de escoria de cromo en Hangzhou, un vertedero de basura doméstico urbano [25] y un vertedero de automóviles [26], los metales pesados ​​Cd, Hg, Cr, Cu, Zn, los contenidos de Ni, Pb, As, Sb, V, Co y Mn son todos más altos que el valor de fondo local del suelo, y el contenido de metales pesados ​​en el suelo es alto. Debido a los diferentes tipos de desechos, el grado de contaminación por metales pesados ​​es diferente. Por ejemplo, Cd, Hg y Pb en el área de almacenamiento de escoria de cromo están severamente contaminados, Zn está moderadamente contaminado y Cr y Cu están ligeramente contaminados.

1.6 Contaminación ácida de aguas residuales provenientes de minas metálicas

La minería, las fundiciones, los relaves de metales pesados, los residuos de desechos de fundición y el vertido de escoria en las minas metálicas pueden lixiviarse con ácido. Con el drenaje de las minas y las precipitaciones, estos llegan al medio acuático (como los ríos) o directamente al suelo, lo que puede causar directa o indirectamente contaminación por metales pesados ​​en el suelo. En 1989, la industria metalúrgica no ferrosa de mi país descargó al medio ambiente 56 toneladas de mercurio, metales pesados, 88 toneladas de cadmio, 173 toneladas de arsénico y 226 toneladas de plomo. El alcance de la contaminación por metales pesados ​​en las aguas residuales ácidas de las minas se da generalmente alrededor de las minas o aguas abajo de los ríos. La contaminación por metales pesados ​​en diferentes secciones del río a menudo está controlada por la fuente de contaminación (la mina), y la sección aguas abajo del río con la misma fuente de contaminación fluye de aguas arriba a aguas abajo.

Debido al debilitamiento de la capacidad de migración de los elementos metálicos y a la recuperación moderada de la capacidad de autopurificación del cuerpo de agua, la intensidad de la contaminación química por metales disminuye gradualmente. Debido a la contaminación de la mina de cobre Jianggukou-Zhongzhou Dexing en Le'an, Jiangxi, el contenido de metales pesados ​​Cu, Pb, Zn y Cr en el agua y el suelo aumentó y disminuyó gradualmente en el lago Poyang. Afectada por la minería, la concentración de elementos metálicos pesados ​​Cd, Zn, Pb y As en el Valle de Lorado de Colorado, EE. UU., es la más alta entre las fuentes de contaminación y luego disminuye gradualmente con la distancia de la fuente de contaminación. La contaminación por metales pesados ​​en el río Laian [30] proviene de una gran mina de cobre, lo que hace que la concentración de metales pesados ​​supere con creces el valor local. La contaminación por metales pesados ​​cambia con las estaciones, y el contenido de metales pesados ​​en la estación seca es significativamente mayor que en la estación lluviosa. El flujo lento del río puede provocar un mayor contenido de metales pesados ​​en esta sección.

La fuente de contaminantes de metales pesados ​​en el suelo de una misma zona puede ser única o múltiple. Hu Yongding señaló que el Cr, Cu, Zn y Pb son causados ​​por la aplicación de basura, al igual que el riego agrícola, el Cd es causado por el riego agrícola y la aplicación de basura, y el Hg existe de varias maneras. La investigación de Wang Wenxiang sobre la contaminación por metales pesados ​​en tierras cultivadas en la provincia de Shandong muestra que el plomo en áreas con rápido desarrollo industrial es mayor que en ambientes agrícolas, y el plomo está relacionado con la distancia a las carreteras. El equipamiento técnico de las empresas municipales está atrasado y la tasa de utilización de materias primas es baja, lo que provoca una grave contaminación por metales pesados ​​en el suelo circundante. Según estadísticas de Guizhou, en 1986, las ciudades y pueblos de toda la provincia emitieron 147.000 kg de mercurio, y el contenido de mercurio en el suelo alcanzó 56,64 mg/kg en algunos lugares, lo que fue 84,5 veces mayor que el del suelo no contaminado. Deberíamos darle gran importancia.

En general, cuanto mayor es el grado de industrialización, más grave es la contaminación de las zonas urbanas que de las suburbanas y rurales, y la superficie es mayor que la subterránea. Cuanto más largo es el período de contaminación en la zona contaminada, más metales pesados ​​se acumulan. Los suelos contaminados por metales pesados ​​en la atmósfera tienen una fuerte superposición. Cuanto mayor es la madurez, mayor es el contenido de metales pesados.

2 Métodos actuales de tratamiento de contaminantes de metales pesados ​​en el suelo

La investigación extranjera sobre contaminantes de metales pesados ​​en el suelo comenzó en las décadas de 1960 y 1970, como Australia, Estados Unidos, Alemania y otros países, especialmente Australia. En 1983, mi país llevó a cabo investigaciones preliminares sobre los principales tipos de capacidad ambiental del suelo, como los efectos ecológicos de los metales pesados ​​del suelo, las reglas de diferenciación zonal y la zonificación de contenido crítico.

En la actualidad, países de todo el mundo conceden gran importancia a la investigación de métodos de control de la contaminación por metales pesados ​​y llevan a cabo un extenso trabajo de investigación. En términos generales, existen cuatro medidas de control:

2.1 Método de gestión del proyecto

El tratamiento de ingeniería se refiere al uso de principios físicos o fisicoquímicos para controlar la contaminación por metales pesados ​​en el suelo. Los principales son: el suelo extraño consiste en agregar suelo nuevo no contaminado al suelo contaminado; el reemplazo del suelo contaminado es eliminar el suelo contaminado y reemplazarlo con suelo nuevo no contaminado; el arado del suelo contaminado consiste en convertir la capa superior del suelo en la capa inferior; La remoción se refiere a la remoción de la capa superficial del suelo contaminada, etc. Por ejemplo, el origen de la enfermedad de Kawatani Itai, un niño prodigio en la prefectura de Fuji, Japón, fue causado por el consumo prolongado de arroz que contenía cadmio. A través de su investigación, quitaron 15 cm de capa superficial del suelo y compactaron el subsuelo. En condiciones de inundación continua, el contenido de cadmio en el arroz es inferior a 0,4 mg/kg. Después de eliminar la capa superior del suelo, el contenido de cadmio del arroz de riego intermitente no excederá el estándar y el efecto es mejor si el suelo excede los 20 cm. Además, el método de lixiviación utiliza eluyente para enjuagar el suelo contaminado; el método de tratamiento térmico calienta el suelo contaminado para volatilizar los contaminantes volátiles (Hg) en el suelo y recolectarlos para su reciclaje o tratamiento. La electrólisis es la eliminación de metales pesados ​​del suelo en el ánodo o cátodo bajo la acción de electrólisis, electromigración, electroósmosis y electroforesis.

La ventaja de las medidas anteriores es que el efecto es completo y estable, pero la desventaja es que la implementación es complicada, el costo del tratamiento es alto y la fertilidad del suelo se reduce fácilmente.

2.2 Métodos de tratamiento biológico

El tratamiento biológico se refiere al uso de algunos hábitos de los organismos para adaptarse, suprimir y mejorar la contaminación por metales pesados. Incluye principalmente: el control de animales utiliza algunos animales inferiores en el suelo, como lombrices, ratones, etc., para absorber los metales pesados ​​del suelo; el tratamiento microbiano utiliza algunos microorganismos del suelo para absorber, precipitar, oxidar y reducir los metales pesados; Reducir la toxicidad de los metales pesados ​​en el suelo. Por ejemplo, las especies de Citrobacter producen enzimas que pueden formar fosfatos insolubles a partir de U, Pb y Cd. Los procariotas (bacterias, actinomicetos) son más sensibles a los metales pesados ​​que los eucariotas (hongos) y las bacterias Gram positivas pueden absorber Cd, Cu, Ni, Pb, etc.

El manejo vegetal consiste en aprovechar las características de ciertas plantas que pueden tolerar y acumular en exceso ciertos metales pesados ​​para eliminar los metales pesados ​​del suelo, la cantidad de absorción de las plantas, la lixiviación y las formas ineficaces de metales pesados ​​sólo dependerán del número de sus; formas disponibles Metales pesados ​​en el suelo La relación entre la concentración de la solución y su estado efectivo sigue la ecuación de adsorción de Freundlich [41]. Las plantas hiperacumuladoras pueden absorber y acumular grandes cantidades de metales pesados, y hasta ahora se han descubierto más de 400 especies. El contenido de Cr, Co, Ni, Cu y Pb acumulado por las plantas hiperacumuladoras es generalmente superior al 0,1%, y el contenido acumulado de Mn y Zn es generalmente superior al 1%. La mostaza india puede absorber zinc, cadmio, cobre, plomo, etc. , y puede crecer en condiciones de 250 mg/kg de cobre, 500 mg/kg de plomo y 500 mg/kg de zinc, y volverse amarillo con 200 mg/kg de cadmio [42]. Los pliegues de enriquecimiento de Cr6+, Cd, Ni, Zn y Cu en la mostaza india fueron 58, 52, 365, 438+0, 65, 438+07 y 7 veces respectivamente. La hierba helada alta puede absorber cobre, etc. Las plantas de los Alpes británicos pueden absorber altas concentraciones de cobre, cobalto, manganeso, plomo, selenio, cadmio y zinc.

Las ventajas de las medidas de control biológico son su implementación simple, baja inversión y poco daño al medio ambiente. La desventaja es que el efecto de control no es obvio.

2.3 Métodos de tratamiento químico

El tratamiento químico consiste en colocar enmiendas e inhibidores en el suelo contaminado para aumentar la materia orgánica del suelo, los sustitutos de cationes y el contenido de arcilla, y cambiar el pH, Eh, físico y Las propiedades químicas, como la conductividad eléctrica, hacen que los metales pesados ​​del suelo sufran oxidación, reducción, precipitación, adsorción, inhibición y antagonismo, reduciendo así la biodisponibilidad de los metales pesados. Entre ellos, el método de precipitación significa que los cationes metálicos en la solución del suelo forman precipitación de metales cuando cambia el medio (valor de pH, OH-, SO42-, etc.). ) Reducir la contaminación de metales pesados ​​en el suelo; si se coloca escoria de acero en el suelo, se oxida fácilmente en óxido de hierro, que puede absorber y precipitar iones de cadmio, níquel y zinc, fijando así el metal. Un experimento de mejora de cal a gran escala realizado en el área de riego de aguas residuales de Shenyang Zhangshi mostró que el contenido de cadmio en las semillas se redujo en un 50% [1500~1875 kg] por hectárea. El método de la materia orgánica significa que el ácido húmico en la materia orgánica puede formar complejos con iones de metales pesados ​​para formar complejos insolubles, reduciendo así la contaminación por metales pesados ​​en el suelo. El método de adsorción significa que los iones de metales pesados ​​pueden ser adsorbidos y fijados por bentonita, zeolita y minerales arcillosos; , reduciendo así la contaminación del suelo.

La ventaja de las medidas de tratamiento químico es que el efecto y el costo del tratamiento son moderados, pero la desventaja es que es fácil de reactivar.

2.4 Métodos de gobernanza agrícola

La gestión agrícola consiste en cambiar algunos sistemas de gestión agrícola de acuerdo con las condiciones locales para reducir el daño de los metales pesados ​​y las plantas que no entran en la cadena alimentaria al suelo contaminado. . Incluye principalmente: controlar la humedad del suelo se refiere a controlar la humedad del suelo para ajustar su potencial redox (Eh) para reducir la contaminación por metales pesados ​​seleccionar fertilizantes químicos se refiere a seleccionar fertilizantes químicos que pueden reducir la contaminación por metales pesados ​​en el suelo sin afectar el suministro de fertilizantes del suelo; Aumentar la aplicación de fertilizantes orgánicos significa que los fertilizantes orgánicos pueden fijar varios metales pesados ​​en el suelo para reducir la contaminación por metales pesados ​​en el suelo. Seleccionar variedades de cultivos significa elegir plantas que sean resistentes a la contaminación y no plantar plantas que ingresen a la cadena alimentaria con productos pesados; suelo contaminado con metales; si Cuando se plantó ramio en un suelo que contenía 100 mg/kg de cadmio, el contenido de cadmio en el suelo disminuyó en un promedio de 27,6% después de cinco años. Plantar maíz, arroz, soja, trigo, etc. Dependiendo de las condiciones locales, el contenido de metales pesados ​​absorbido por las raíces del arroz representa del 58% al 99% de la absorción total del cultivo, el contenido de metales pesados ​​absorbido por los tallos y las hojas del maíz representa del 20% al 40% de la absorción total del cultivo, y las semillas de maíz son las que menos absorben. El patrón de distribución de los metales pesados ​​en los cultivos es raíces > tallos y hojas > semillas. La contaminación del suelo por metales pesados ​​también es un factor importante que provoca daños a los ecosistemas. El uso razonable de medidas de ingeniería de ecosistemas agrícolas también puede mantener la fertilidad del suelo, mejorar y prevenir la contaminación del suelo por metales pesados, mejorar la calidad del suelo y coordinarse con los ciclos y sistemas ecológicos naturales. Si se pueden plantar árboles, flores, pasto o cultivos comerciales (como el ricino), césped o árboles ornamentales a ambos lados de la carretera en áreas contaminadas, no solo embellecerá el medio ambiente, sino que también se puede utilizar el ricino; como materia prima para el jabón. También se puede realizar mejoramiento agrícola, es decir, cultivar semillas (arroz, maíz) en zonas contaminadas y luego plantarlas en zonas no contaminadas o sembrar cultivos no comestibles (sorgo, maíz), extrayendo alcohol de la paja cosechada; prensar el residuo en tableros de fibra y extraer furfural o biogás producido a partir de residuos como energía.

Las ventajas de las medidas de control agrícola son su funcionamiento sencillo y su bajo coste, pero las desventajas son su ciclo largo y su efecto insignificante.

3. Nuevo método de uso de minerales naturales para tratar los contaminantes de metales pesados ​​en el suelo

Además de los minerales arcillosos, también hay grandes cantidades de hierro natural, manganeso, óxidos de aluminio y Hidrógeno en el suelo. Óxidos, óxidos de silicio, carbonatos, sulfuros orgánicos y otros minerales naturales. En las investigaciones sobre la prevención y el control de contaminantes de metales pesados ​​en el suelo en el país y en el extranjero, la gente siempre ha enfatizado la capacidad de autopurificación del suelo. Sin embargo, la capacidad de autopurificación del suelo es inseparable de la adsorción, desorción, fijación y liberación. de metales pesados ​​por especies minerales en el suelo, y la purificación de minerales específicos en el suelo refleja verdaderamente la capacidad de purificación y retención del suelo mismo. El contenido de elementos tóxicos y nocivos en el suelo no es el único indicador que determina directamente la calidad del medio ambiente del suelo o incluso los efectos ecológicos del suelo. La cuestión clave es revelar la relación de equilibrio ambiental entre estos metales pesados ​​y diversas sustancias inorgánicas del suelo. Para buscar métodos de remediación de la contaminación orgánica del suelo y las aguas subterráneas, investigadores nacionales y extranjeros estudian directamente la modificación de varios minerales arcillosos en el suelo, es decir, el uso de tensioactivos orgánicos para reemplazar una gran cantidad de cationes inorgánicos intercambiables presentes en los minerales arcillosos naturales para formar minerales arcillosos orgánicos, que pueden interceptar o fijar eficazmente contaminantes orgánicos, prevenir una mayor contaminación de las aguas subterráneas y limitar la migración y propagación de contaminantes orgánicos en el entorno del suelo. Sin embargo, es particularmente importante señalar que durante el proceso de modificación de los minerales arcillosos, también se reemplazan metales pesados ​​fijos, provocando que se destruya el equilibrio ambiental establecido en el sistema del suelo, y que la cantidad total de contaminantes de metales pesados ​​liberados por la desorción en el ambiente del suelo aumenta considerablemente. Hasta ahora, los contaminantes de metales pesados ​​en el suelo provienen tanto de metales pesados ​​activos en el suelo como de metales pesados ​​liberados por desplazamiento cuando se modifican los minerales arcillosos. Tomando como ejemplo los óxidos e hidróxidos naturales de hierro, manganeso y aluminio, la magnetita, la hematita, la goethita, la pirolusita, la duromanganita y la bauxita también se están convirtiendo en el centro de la investigación internacional sobre los métodos de purificación de la contaminación mineral natural. Creemos que las superficies de los óxidos e hidróxidos de hierro, manganeso y aluminio naturales tienen características de adsorción química obvias, y los óxidos e hidróxidos de manganeso también tienen características de poros relativamente completos. En particular, el hierro y el manganeso son elementos raros pero comunes de precio variable en la naturaleza, y sus óxidos e hidróxidos a menudo exhiben ciertos efectos redox. Por lo tanto, los óxidos e hidróxidos naturales de hierro, manganeso y aluminio tienen la función potencial de purificar contaminantes de metales pesados ​​y pueden convertirse en sustancias eficaces para adsorber e inmovilizar contaminantes de metales pesados ​​en el entorno del suelo.

En resumen, se han logrado ciertos resultados en el país y en el extranjero sobre el status quo y el tratamiento de la contaminación por metales pesados ​​en el suelo, pero también existen algunos problemas teóricos y técnicos, como el equilibrio entre adsorción y desorción. , investigación sobre la inmovilización y liberación de metales pesados ​​en el suelo, investigación sistemática sobre las características morfológicas, reglas de transformación y migración de los metales pesados ​​en el suelo y tratamiento oportuno de contaminantes secundarios en el suelo.

La contaminación del suelo por metales pesados ​​debe controlarse desde su origen. La contaminación del suelo por metales pesados ​​​​ha alcanzado un nivel muy grave y debemos comprender plenamente sus características a largo plazo, ocultas, irreversibles y de incapacidad de descomponerse o desaparecer por completo. La calidad del suelo es una cuestión estratégica para el desarrollo económico sostenible y el progreso social general. Afecta directamente la calidad del suelo, la calidad del agua, el crecimiento de los cultivos, la producción agrícola, la calidad de los productos agrícolas, etc., y causa daños a la salud humana a través de la cadena alimentaria. Los contaminantes vertidos por la producción industrial aún no se han controlado completamente, especialmente hoy en día con el uso ciego de fertilizantes y pesticidas químicos en la producción agrícola. La acumulación total de contaminantes inorgánicos y orgánicos en ríos, lagos, océanos, aguas subterráneas y tierra aumenta día a día. , haciendo que el medio ambiente terrestre La calidad sea extremadamente frágil. Una vez que la capacidad del suelo para absorber estos contaminantes, especialmente metales pesados, alcanza la saturación, el daño potencialmente destructivo a la productividad de las tierras agrícolas puede ser inminente. Algunas personas lo llaman vívidamente una "bomba de tiempo" en la producción agrícola. En este sentido, la ordenación y protección de la tierra no es sólo la supervisión de la cantidad total de tierra cultivada, sino también la protección y mejora de la calidad de la tierra cultivada. Proteger la calidad del suelo es proteger la productividad de las tierras agrícolas y también es una de las medidas poderosas para mejorar la eficiencia del uso de la tierra. Para China, un gran país agrícola con una gran población, es más necesario y urgente realizar estudios y evaluaciones de la calidad de la tierra, llevar a cabo investigaciones experimentales sobre contaminantes de metales pesados ​​en el suelo y desarrollar métodos y tecnologías para controlar la contaminación de las tierras agrícolas.