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1.镉的危害
土壤镉含量的增加会使土壤中细菌、固氮菌的数量明显减少,会破坏植物体中的叶绿素,减少根系对水分和养分的吸收,抑制根系对氮的固定和硝酸还原酶活性。镉通过食物链进入人体后,与人体内的特定蛋白质及各种酶发生强烈反应并使它们失去活性,在人体某些器官中积蓄造成慢性中毒,同时还干扰铜、钴、锌在体内的正常代谢,诱发各种疾病,甚至死亡。
2.镉的来源
2.1 工业污染 一些良田周围有单个或者多个工厂,有一条或者数条公路,工厂废气、汽车尾气中的镉进入土壤中的最主要方式是通过大气沉降。如瑞典中部Falun市区的镉污染,工厂废气中的镉由于风的输送,从工厂中扩散到周边地区。
2.2 工业污泥利用 污泥是由水和污水处理过程中所产生的固体沉淀物,它具有含水量高,有机质含量高的特点,并且含有大量植物所必需的营养成分,如氮、磷、钾等和各种微量元素,同时具有不板结土壤,肥效高于一般农家肥和可以降低农业生产成本的优点,因此施用污泥既可肥田,又有利于土壤改良。但同时污泥中也不同程度地含有 As,Cd等重金属元素,农田被迫接受来自市政的污泥,其中使农田重金属含量升高的主要原因是土壤接受了来自城市污水处理厂所产生的污泥和被工业废水污染过江的河湖泊底泥。且土壤一旦遭受重金属污染,难以彻底消除。
2.3 土壤肥料污染 肥料分为化肥和有机肥两种,重金属进入两种肥的途径也是截然不同的。化肥中重金属含量比有机肥要少得多。化肥中的镉元素主要是来自如磷酸二铵等磷肥。在生产重钙和过磷酸钙过程中,由于有磷矿直接进入最终产品,所以含镉量高于用磷酸加工的磷酸一铵和磷酸二铵等产品,虽然热法磷酸工艺使其后加工产品中的镉含量降低,但是此法由于经济原因不用作肥料的加工。因此所选择的磷矿直接关系到最终产品中镉含量。在湿法磷肥加工过程中,磷矿石中大约70%~80%的镉最终会被转移至磷肥中。有机肥料大多数是动物粪便和秸秆的混合物。近来年我国迅速发展的禽畜养殖业,其禽畜粪便成为有机肥主要来源,但我国禽畜饲料在生产中存在超量加入重金属元素现象。当饲料在使用矿物质饲料原料时就可能造成镉的污染,特别是在使用加工不完全的锌矿物质原料时就会人为造成饲料中镉的污染,因此矿物质饲料原料使用不当是造成饲料中镉污染的主要原因。尤其是一些小作坊,为了降低成本,采用廉价原料或者恶意用皮革粉参入鱼粉并采用低劣的加工方法生产饲料,使其重金属含量升高,由此动物粪便和相应有机肥重金属含量也会升高。所以重金属的污染主要来自有机肥料。而且重金属在有机肥中会有所积累,因为有机肥中有机物主要由纤维素、半纤维素、胡敏酸、胡敏素、富里酸及简单有机物组成。其中活性较高的组分为胡敏酸、富里酸和低分子有机物,对重金属有强烈的吸持作用,在生产或制作过程中存在外源重金属污染物就会导致重金属在有机肥中的积累。
3.镉活化机理及施肥对其的影响
镉进入土壤后,被植物吸收的过程是十分复杂的。它必须经过活化作用变成离子形式进入土壤溶液中才能被植物吸收。根据重金属元素在土壤中的活性大小可分为:可交换态、铁锰水合氧化物结合态、有机结合态、碳酸盐结合态和残留态。残留态的重金属含量可以代表重金属元素在土壤中的背景值,除此之外,其他形态都可以直接或者间接的被植物吸收。而吸收的部位则是植物的根际,所以根际环境直接影响着重金属固定,活化和吸收,例如根际的pH 值、Eh 值、根分泌物和根际微生物。大量试验表明根系分泌物可以酸化,螯合还原重金属,从而使重金属成为植物可吸收的状态。植物体选择性的吸收土壤中的营养物质,也被迫的吸收过量的重金属。通常pH值的降低,将促使碳酸盐态镉溶解,释放转化为可交换态镉,无疑要加重污染。所以植物被重金属毒害一般发生在酸性条件。
施用的肥料对重金属也有很大影响。大量实验证明:氮肥能改变土壤中重金属镉的活性,加强对镉的吸收。而对于磷肥而言,有促进重金属镉吸收的,也有抑制其吸收的。如磷酸盐能促进土壤镉的吸收,钙镁磷肥却能抑制植物吸收镉。
4.重金属污染治理
4.1 客土法 此法就是向受到污染的土壤中加入大量的未污染土壤,覆盖其表面或者均匀地混合,尽量避免重金属元素与根系的接触或者使污染物含量下降到临界危害含量以下,从而达到减轻危害的目的。此法适用于污染面积不大的被污染土壤。但对于某些污染面积很大的土壤并不适用,因为成本太高,操作复杂。
4.2 翻耕法 这种方法的原理是稀释耕层中污染物浓度,把污染物质浓度高的上层翻至下层,浓度低的就由下层翻至上层。当然这种方法也有一定的局限性,如耕层下面的污染物浓度也非常高或者是土层浅薄,则这个方法无效。
4.3 化学治理措施 化学治理主要的方法就是向土壤中投入抑制剂、改良剂,增加土壤有机质和粘粒的含量,阳离子代换量改变土壤中的Eh、pH值和电导等物理化性质,使土壤中的镉发生氧化还原等作用,从而降低镉的生物有效性。土壤中的pH值对镉活性影响很大,随着pH值升高,可增加土壤表面负电荷对Cd2+的吸附。再者是投入石灰性物质,如碳酸钙,熟石灰等,使其生成沉淀活性逐渐降低。这也是在被镉污染的土壤上施用石灰从而降低植物吸收镉的有效方法之一。在土壤中增施易溶性正磷酸化合物,一方面可以提高土壤中磷含量,另一方面可促使重金属形成不溶性化合物,尤其是土壤污染比较严重时更加有效,因为要使重金属形成难溶性沉淀,就需要有一定的浓度的该种重金属盐形成饱和溶液以保证使之产生沉淀。易溶性正磷酸化合物对镉的抑制作用同样有效。
4.4 农业生态修复措施 农业生态修复措施是依据可持续发展的战略思想,因地制宜的改变一些耕作习惯,从而减轻镉的危害,在被污染土壤中种植不吸附镉的植物或种植吸附镉植物将其移除以提高土壤质量。选择抗污染的植物和不在镉污染的土壤种植进入食物链的植物。例如在含镉100 mg/kg的土壤上改种苎麻,5年后,土壤的镉含量平均降低27.6%;因地制宜地种植玉米、水稻、大豆、小麦等作物。
4.5 生物修复 生物修复就是利用有某些特定的动植物去吸附或者吸收污染物质,从而降低污染物在土壤中的浓度。包括微生物修复,低等动物修复和植物修复。如微生物、蚯蚓、藕等。对镉有强吸附能力的植物有蕨类和十字花科植物。植物修复技术是指将某种特定植物种植在重金属污染的土壤上,该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后即可将该种重金属移出土体,达到污染治理与生态修复的目。植物修复包括植物吸收,植物固定,植物挥发等,现在运用最广的是植物吸收。但是植物修复目前尚处于试验阶段,无法大规模大面积的进行实地修复,面对日益严重的重金属污染,当务之急还是要完善该技术,提高植物修复效率。
5. 建议
污染较大的工厂应该建于居民区和农田的下风向,防止重金属由风输送进入土壤中;尽量少工业污泥灌溉良田,或者先对工业污泥做相应的处理,减少工业污泥中重金属和有害物质;对减少工业化有机肥中重金属来说,主要从两方面来减少重金属污染。首先从饲料方面,要严格遵守国家关于微量元素添加量的有关规定,从根源上减少动物饲料里重金属含量。对动物粪便中加碳酸钙发酵堆制等方法,可钝化重金属离子,降低重金属离子对土壤污染;在被污染区先行种植吸附重金属性强的植物,把土壤中重金属含量降到最低,达到相关要求后,再种植可使用作物。或者直接选育抗性强,吸收量少的农作物品系在污染区推广种植。
现将财政部、国家土地管理局财综字(1995)10号文《关于加强土地使用权出让金征收管理的通知》转发给你们,并结合我市具体情况,补充通知如下,请一并遵照执行。
一、土地收入征收的范围:
(一)土地出让预定金
(二)出让地价款,包括土地使用者转让划拨土地使用权补办出让手续支付的地价款;
(三)土地收益金,包括地租;
(四)土地使用费,指土地出让合同中规定的每年应收取的土地使用费;
(五)其它有关收入。
1.按照规定延期付款期间应当收取的资金占用费;
2.土地使用者违约造成的扣缴定金;
3.其他收入
二、土地收入的交缴
(一)土地使用者支付的土地有偿使用费用,由市、区县房屋土地管理部门填写市财政局统一印制的《北京市国有土地有偿使用收费》专用票据,将土地收入存入经财政局认定的房屋土地管理部门在银行开设的国有土地有偿使用收入专户。
(二)市、区县财政局要在同级房屋土地管理部门国有土地有偿使用收入的相同开户银行开设财政国有土地有偿使用收入专户。
(三)经办国有土地有偿使用收入的银行,应在房屋土地管理部门收到土地有偿使用收入的次日,将全部款项划入同级财政部门国有土地有偿使用收入专户。
(四)因合同取消、调整等原因应退还的有关收入,市、区县财政局应根据房屋土地管理部门提供的情况,及时核实并办理退还手续。
(五)各区、县也可采取由土地管理部门与用地单位签定土地出让合同后,由用地单位将土地有偿使用收入直接缴入财政专户的办法。
(六)各级开发区土地收入的交纳也应按上述办法执行。
三、市、区县财政局应当按照本级人民政府出让土地使用权的批准权限分别负责土地有偿使用收入的征收管理,并监督本通知的实施。
四、土地使用者应按土地使用权出让合同规定的期限缴纳地价款,未按照合同规定交款的,房屋土地管理部门可解除土地使用权出让合同,不予办理土地登记,不发放土地使用证,并可追究受让方的赔偿责任。
五、房屋土地管理部门须按照有关规定填报“国有土地出让情况报表”和“国有土地有偿使用收入情况报表”,有关报表及要求另行制发。
六、本通知下达前已经取得土地收入的远郊区、县应当按照本通知进行清理,按此规定将土地收入缴入同级财政专户。
七、本通知自之日起执行。
财政部、国家土地管理局关于加强土地使用权出让金征收管理的通知(财综字〔1995〕10号)
各省、自治区、直辖市、计划单列市财政厅(局)、土地管理局(厅):
为了进一步加强土地使用权出让金(以下简称“土地出让金”)的征收管理,现对土地出让金征收管理的有关问题通知如下:
一、根据国务院和财政部的有关规定,土地出让金应全部上缴财政,由财政列入预算,专款专用,专项用于城市基础设施建设和土地开发。
二、财政部门是土地出让金收入的主管机关,土地行政管理部门是土地出让金的代征机关,其他部门和单位一律不得代为征收。
三、国有土地使用权有偿出让合同签订后,土地管理部门根据土地出让合同,负责填发“缴交国有土地使用权出让金登记单”(以下简称“登记单”)。登记单一式五联,第一联存根(土地部门),第二联、第三联和第四联土地部门填写后,送交财政部门;第五联代交款通知单,交土地受让方。
四、土地受让方应根据交款通知单规定的金额、开户银行和帐号,按规定时间将土地出让金直接缴入“土地出让金财政专户”。
五、土地受让方按合同规定全部付清地价款后,财政部门应为土地受让方开具“土地出让金专用票据”,并在登记单第四联和第五联上加盖收讫章。加盖收讫章后的登记单第四联,退土地部门存档。土地管理部门根据土地受让方所执加盖收讫章后的登记单第五联、土地出让金专用票据及有关规定,办理土地登记手续,填发土地使用证。
未按合同约定交缴土地出让金的,土地管理部门可解除土地使用权合同,不予办理土地登记,不发放土地使用证,并可追究受让方的赔偿责任。
六、财政部门应设“土地出让金财政专户”,用于土地出让金的专项存储和清算。财政部门应于次月五日前和土地管理部门核对、清算当月的土地出让金收入和支出。土地部门应按出让宗地填报“国有土地使用权出让金清算单”(以下简称“清算单”)。清算单一式三联,第一联土地部门存档;第二联和第三联报送财政机关。财政部门应根据土地管理部门填报的清算单,及时清算、拨付有关费用并核拨土地出让业务费。清算核拨有关费用后的土地出让金净收益应按季缴入金库,由当地人民政府根据城市基础设施建设、土地开发和管理情况,专项使用。
七、“缴交国有土地使用权出让金登记单”、“国有土地使用权出让金清算单”、“土地出让金专用票据”式样由财政部统一规定,由各省、自治区、直辖市和计划单列市财政部门监制并发放。
八、各省、自治区、直辖市和计划单列市财政厅(局),应会同土地管理部门,根据本通知结合本地实际情况制定实施办法。
关键词:国内 土壤 重金属污染 治理措施
中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)05(b)-0114-01
我国土壤重金属污染日益严重,开展土壤重金属污染防治措施是必要的,以此来保证生态环境和食品安全。在1983年我国对土壤环境容量做了初步研究,并提出了相关理论,如土壤重金属的生态效应等。我国目前围绕重金属污染土壤修复技术的基本原理提出了土壤重金属污染治理措施,如工程措施、物理修复、化学修复、生物修复和农业治理措施。
1 工程措施
工程措施是土壤重金属污染治理措施中的经典,工程措施主要就是指客土、换土和深耕翻土这些治理措施。针对土壤重污染区一般会采用客土和换土的方式,而对于土壤轻污染区一般则选择深耕翻土这种方式。工程措施具有独特的优势,如彻底性和稳定性。但是在实际治理过程中,工程措施工程量大,需要巨大资金投入,并且土体结构也会因这种措施而遭到破坏,进而导致土壤肥力越来越低。除此之外,采用工程措施换出的污土,还需要再次处理,工序较为复杂。
2 物理修复
物理修复是土壤重金属污染治理措施中最早的一个治理方法,其比较适用于污染面积小的土壤。物理修复是一种治本的治理措施,但是如果发生二次污染,那么这种措施很容易破坏土壤结构,导致土壤肥力降低。物理修复主要包括改土法、热解析法、玻璃化技术、电动修复。(1)改土法。这种方法所包含的方法与工程措施相类似,即客土法、换土法和深耕翻土法。这种方法在20世纪90年代之前应用较为普遍,其彻底性和稳定性占据优势。但是随之新兴技术的开发,这种方法逐渐被取代。(2)热解析法。这种方式适用于一般容易挥发的重金属污染区,通过加热的方式,将这些重金属污染物从土壤中挥发出来,这种方法对治理由于汞而引起的污染非常奏效,并且可以将汞进行回收。但是这种方式很容易破坏土壤中的有机物质和结构水,并且如果没有将汞及时彻底回收,很容易造成大气二次污染。因此,这种方法应用较少。(3)玻璃化技术。采用这种方法之前需要在被污染的土壤里面埋下导电材料,通过电极使土壤融化,冷却后形成玻璃态物质。这种方法应用较为复杂,而且成本较高。但是,玻璃化技术非常适用于放射性废物的治理。(4)电动修复。电动修复就是指在污染土壤中通电流,金属离子等向电极运输,经工程化的收集系统集中收集处理。电动修复不需要搅动土层,是一种经济可行的方式。该技术最先是由美国所提出,目前在我国也应用较为广泛,其已经进入商业化阶段。
3 化学修复
化学修复就是向污染的土壤中加入一般化学物质,如改良剂等,改变理化性质,使土壤发生化学反应,降低重金属的生物有效性。化学修复成本较低,但是其很容易“反复发作”。化学修复主要包括化学固化法和化学淋洗法。
(1)化学固化法。化学固化法就是在污染土壤中加入化学试剂,让其与土壤中的重金属发生反应,降低土壤中重金属生物的有效性。目前,我国在土壤重金属污染治理中已经应用过多种金属氧化物、生物材料、有机质高分子聚合材料,通过这些物质,改变土壤介质的酸度。
(2)化学淋洗法。化学淋洗法就是在污染土壤中加入淋洗液进行淋洗,将土壤固相中的重金属转化到土壤液相中,最后将液相回收处理。我国通常运用的淋洗液有无机酸、表面活性剂、EDTA等。这种方式对于污染较轻的土壤比较适用,虽然对于重度污染的土壤也能发挥较好的作用,但是需要较大的成本。加之,淋洗液如果没有使用得当,很容易造成地下水污染、土壤变性。
4 生物修复
生物修复是指在一定条件下,利用微生物、植物的代谢来治理污染物。利用修复可以削弱土壤重金属污染物的毒性。与上述治理措施相比,生物修复在达到治理目的的同时,降低成本,不会产生二次污染。生物修复包括植物修复技术、微生物修复技术以及生态修复技术。
(1)植物修复技术。植物修复就是以植物忍耐和超积累某种重金属的理论为基础,利用自然生长的植物,对土壤重金属污染进行清除。植物修复主要包括植物提取、植物挥发和植物稳定。1)植物提取利用重金属积累植物将污染土壤中的重金属吸取出来,将其转移到地上,进行集中处理,达到治理污染土壤的目的。目前常用的植物有油菜、荠菜等,主要除去由铅、镉等重金属造成的土壤污染。1999年在我国发现了世界上第一种砷的超富集植物――蜈蚣草。从1999年至今有很多专家对蜈蚣草清除土壤重金属的污染进行研究,如谢景千、雷梅、陈同斌、李晓燕、顾明华、刘晓海在《蜈蚣草对污染土壤中As、Pb、Zn、Cu的原位去除效果》一文中验证了蜈蚣草对土壤污染具有很大的修复潜力。2)植物挥发主要是利用植物的根系,通过根系吸收重金属,并将其转化为易挥发的气态物质,从而达到治理土壤污染的目的。植物挥发主要是对Hg、Se等重金属的清除。目前常用的植物主要有卷心菜、胡萝卜、水稻、海藻等。3)植物稳定利用一些植物促进重金属的转变,将其转变为毒性低的形态。植物稳定不会改变土壤的重金属含量,只是改变其形态。这种方式适用于土壤有机质含量高的污染土壤防治。
(2)微生物修复技术。微生物修复技术主要是通过降低土壤中重金属的毒性、提高植物对重金属的吸收以及吸附积累重金属的方式来实现清除污染的功能。如利用变形杆菌将汞离子转变为汞元素,最后将会有四分之三的汞元素挥发掉,进而达到降低汞的毒性。
(3)生态修复技术。生态修复技术主要是通过蚯蚓-植物-微生物对重金属污染的土壤进行治理。蚯蚓是一种能提高土壤自净能力的一种动物,目前我国很多学者对蚯蚓防治土壤重金属污染方面做出很多研究,如冯凤玲、成杰民、王德霞在《蚯蚓在植物修复重金属污染土壤中的应用前景》一文中对通过蚯蚓、植物、微生物构建的生态修复系统的应用,阐述了生态修复技术在防治土壤重金属污染中的可行性和发展方向。
5 农业治理措施
农业治理就是通过改变农业管理制度来减轻土壤中重金属的污染,如控制土壤水分、选择化肥、选择农作物的方式,成本低,周期长。
6 结语
综上所述,土壤重金属污染防治采用工程措施、物理修复、化学修复,具有一定的局限性,并且成本较高,容易造成二次污染;采用农业治理措施虽然成本低,但是周期长;而采用生物修复不仅效果好,而且成本低,不容易发生二次污染,其具有不可替代的优势。由此可见,生物修复势必成为我国土壤重金属污染治理的主要措施,也是相关领域专家今后研究的重点。
参考文献
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关键词重金属污染;生物修复技术;起源;原理
中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)12-0028-01
重金属污染主要是指由重金属或着其化合物造成的环境污染。重金属污染与其他有机化合物的污染有所不同。不少有机化合物可以利用自然界本身的物理、化学或生物的净化特点,使其害性成分降低或解除。而重金属具有富集性,很难在环境中降解。所以,重金属污染的物的降解和修复问题已经成为环境研究领域的重要课题。近几十年来,生物修复技术作为新型的重金属治理技术,越来越被广泛的应用于实践当中。
1重金属污染生物修复技术的起源与发展
作为一种新型的技术,生物修复技术大概出现在80年代,刚开始一般应用于清除和治理环境污染的生物工程技术,它的原理就是通过生物本身具有的能够分解有害物质的能力,来分解污染环境的有害物质,例如土壤中的污染物,并且还会通过增加通气效率、补充营养、投加优良菌种以及改善环境条件等方式来提高微生物的代谢作用和降解活性的水平,以便利于促进对污染物的降解速度,最终可以完成对污染环境治理的任务。在刚开始的时候,这种技术主要被应用在环境中石油烃污染的治理,并且结果也很完美。实践结果表明,生物修复技术是实用的、有用的以及优越的。此后,该技术也被不断的广泛的使用在对环境中其他污染类型的治理。在美国,他们的很多州对生物修复技术也抱有浓厚的兴趣,认为这种技术使用价值也是非常大的,例如在新泽西州、威斯康星州规定将该技术列为净化受储油罐泄漏污染土壤治理的常用方法之一。在研究领域中,这种技术最成功的例子是Jon E. Llidstrom等人在1990年夏到1991年,被应用在投加营养和高效降解菌对阿拉斯加Exxon Valdez王子海湾由于油轮泄漏造成的污染进行的处理,并且取得了非常显著的效果,使得近百公里海岸的环境质量得以改善。
2重金属污染生物修复技术的基本原理
随着人们对环境的保护意识越来越强烈,一些相关工作者开始研究在不破坏土壤生态环境的条件下来治理重金属污染土壤的新方法。在现在使用的土壤重金属污染治理技术中,生物修复技术被认为是生命力最旺盛的,应用也是最广泛的。它的基本原理主要是利用土壤中天然的微生物资源或者人为投加目的菌株到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。
3土壤中重金属污染生物修复技术
1)植物修复。所谓的植物修复技术是在植物忍耐、超量积累或者某些化学元素的理论基础上,利用植物以及其共存微生物清除环境污染物的能力,发展起来的一种环境污染治理技术。植物修复技术作为一种新型的应用技术,从广义上讲,它包含了利用植物修复重金属污染的土壤、利用植物净化空气、利用植物清除放射性核素以及利用植物和它的根系微生物共同作用净化土壤有机污染物四个方面的内容。而狭义上讲,植物修复技术就是利用植物清除污染土壤的重金属。一般来说植物修复技术可以划分为植物提取法、植物挥发法、植物根系过滤法和植物固化稳定化法。
2)微生物修复。微生物修复技术具体表现在微生物对土壤中重金属活性的影响,主要包括生物吸附和生物转化两个方面的内容。微生物可以利用有效的营养和能源,在土壤滤沥过程中通过分泌有机酸络合并溶解重金属。微生物可以利用多种代谢活动直接或间接的对重金属进行溶解。微生物代谢活动可以生成像甲酸、乙酸、丁酸等多种低分子量的有机酸。微生物对重金属的生物转化和氧化还原,可以使土壤中的重金属形成的不易迁移的高价离子化合物转化为易迁移的低价离子化合物。微生物修复技术主要包括原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。其中,原位修复技术是在不破坏土壤结构的基础上形成的微生物修复技术,主要分为投菌法、生物培养法和生物通气法。异位修复技术在治理污染土壤时,需要大面积的对污染土壤进行扰动,其主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。
3)动物修复。动物修复技术是指利用一些低等动物如蚯蚓、鼠类等,在土壤具有吸收重金属的特性发展起来的技术。通过对它们的利用,可以在一定程度上减少重金属的污染,达到治理重金属对土壤污染的目的。如在pb污染比较要种的地区,在土壤中投放大量的蚯蚓,通过电激、清水等方法驱出蚯蚓集中处理,对Pb污染的土壤具有一定的治理效果。
4水体中重金属污染生物修复技术
1)植物修复。水体中植物修复技术是通过植物的吸收和代谢功能将环境介质中的有毒有害污染物进行分解、富集和稳定的过程。人们也可以利用藻类对重金属的吸收以及对重金属的耐受机理,使用藻类生物修复重金属污染水体。
2)微生物修复。所谓的微生物修复技术就是通过培育的生物或者培养、接种的微生物,利用它们对水中污染物进行转移、转化及降解作用,使水体得到恢复。微生物修复技术在处理污水、废水方面已经有近百年的历史,它是在以人为的条件为前提的条件下,利用自然环境中生存繁衍的微生物或人为投加的特效微生物的生命代谢活动,来分解污染物,达到修复受污染的环境的目的。
3)动物修复。在水体中,通过添加肉食性鱼类,或减少浮游生物食性鱼类使浮游动物生物量增加的方法,即动物操纵修复技术来控制蓝藻、绿藻的生长。可以利用滤食性动物和腐食性动物的摄食习性来有效降低养殖对水体环境造成的负面影响。
5总结
根据上文的叙述我们可以了解到,不管是水体中重金属的污染,还是土壤中重金属的污染,一般都可以通过植物修复、动物修复、微生物修复这三种生物修复技术来治理因重金属污染的环境。当然针相应的具体内容会有所不同,我们在使用生物修复技术来治理环境的时候应该结合当时环境来选择合适的修复技术与方法,即“因地制宜”。我相信只要我们采用的方法得当,治理的及时,我们所生活的环境就会更加美好。
参考文献
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[关键词]环境科学;社会需求;能力培养
[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]1674-9324(2020)41-0106-02[收稿日期]2019-11-05
一、前言
近年来我国对环境保护的投入不断加大,“十一五”期间环保投入总额达1.4万亿元,“十二五”期间增加至3.1万亿元,而“十三五”期间则超过10万亿元。此外,各项环保法规和措施也陆续出台,例如新修订的《中华人民共和国环境保护法》《大气污染防治行动计划》(气十条)《水污染防治行动计划》(水十条)《土壤污染防治行动计划》(土十条)等,环境保护工作被提升到了前所未有的战略高度。伴随着环保投资的增长,对环保人才的需求也大量增加。虽然环保相关单位的人才需求巨大,但就业竞争也相当激烈,需要高校培养出能够适应社会需求的专业人才,这样才能在就业市场中脱颖而出。从相关政策导向中我们可以分析环境保护的工作重点和投资特点,进而根据社会需求有针对性地对学生进行能力培养。
二、针对社会需求的能力培养
1.大气环境方面。我国在治理大气污染方面将持续加大投入,“十三五”期间大气污染防治领域的投资约为1.75万亿元。建立环渤海包括京津冀、长三角、珠三角等区域联防联控机制,加强人口密集地区和重点大城市PM2.5治理[1]。以治理PM2.5为核心,从机动车、工业、扬尘、燃煤、农业等污染源入手,重点控制二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物(VOCs)、颗粒物等多种污染物的协同减排。
环境科学专业在大气污染控制课程中,可以重点讲解燃煤锅炉和工业废气除尘、脱硫脱硝、去除VOCs的技术方法。在专业实习时到企业参观学习相关的处理工艺。
另外需要注意的是,农业氨作为躲在背后的雾霾“推手”,国家也在逐渐关注农业领域氨的减排工作。化肥施用和牲畜养殖过程中氨排放量的测定和计算,农业氨的减排和控制措施,都是环境科学专业需要掌握的知识点,鉴于很多教材中没有这方面的内容,在环境监测和大气污染控制课程中需要额外补充。
2.水环境方面。“十三五”期间我国水污染防治的中央预算投资为4.6万亿元,治理重点水域涵盖七大流域(长江、黄河、淮河、海河、辽河、珠江、松花江)、环渤海地区、千岛湖及新安江上游,以及其他重要流域(闽江、九龙江、九洲江、呼伦湖、兴凯湖、洱海、艾比湖等)[2]。
在水环境治理投入快速增加的前提下,必将带来大量的人才需求。在废水处理方面,环境科学专业的学生能力可能较环境工程的学生偏弱,要在实践教学中予以强化。可在环境生物学实验中设置微生物的培养、镜检及生物处理技术实验,在环境工程实验中设置离子交换、高级氧化技术等废水处理实验,在环境工程实习时到污水厂等单位参观学习。另外,针对目前水污染物的研究热点,学生还要了解内分泌干扰物、抗生物等的检测方法和处理技术。
对于水环境修复方面,环境科学专业要着重培养学生的野外工作能力和实验室分析技巧。在环境监测课程中,学生要掌握野外水体、沉积物和生物样品的采集方法,能使用显微镜对浮游植物、浮游动物的分类组成进行鉴定。在仪器分析课程中掌握荧光光度计、液相色谱测定藻类色素的方法,学习流动分析仪测定各种氮磷营养盐浓度的方法。在环境工程或专业实习中,安排河道黑臭和水体富营养化修复的实习内容,使学生掌握底泥疏浚、河道引水、水生生态修复、原位化学反应等修复技术。
3.土壤环境方面。中国是全球土壤污染最严重的国家之一,但土壤治理还处于起步阶段。随着土壤治理相关技术标准和《土壤污染防治行动计划》的实施,土壤治理的市场前景非常广阔。
在土壤环境方面,与环境科学专业关系最为密切的一是土壤污染调查,二是土壤污染治理与修复[3]。在土壤污染调查方面,在环境监测课程中增加土壤样品预处理、土壤样品中污染物的提取及常规指标的检测实验。在仪器分析课程中学习重金属、多环芳烃、农药等有机污染物的检测方法,掌握激光粒度仪、等离子发射光谱仪(ICP)、气相色谱仪(GC)、高效液相色谱仪(HPLC)等大型仪器的使用。
在土壤污染治理与修复方面,在环境工程课程中,重点学习耕地和工业污染场地的治理和修复方法;在专业实习中安排相关专题,到修复现场参观学习,使学生能够掌握微生物、植物、氧化还原、土壤淋洗、高级氧化降解等修复技术。
4.农业农村污染防治方面。农业农村已经成为我国环境污染的重要污染源,对其进行有效控制已经提上了环境保护工作的日程。“十二五”期间,我国首次将农村和农业纳入主要污染物总量减排控制范围,《“十三五”生态环境保护规划》和《农业农村污染治理攻坚战行动计划》,对农业农村环境综合治理做出了重要部署。
目前农业农村环境的综合整治已经成为我国环境保护的重点内容,必将陆续迎来投资的快速增长,其中与环境科学专业联系紧密的有以下几方面的工作:第一,农村污水治理。针对多数农村地区住户分散,人口密度小,污水不易收集的特点,环境科学专业的学生应该了解污水就地分散处理模式,如膜生物反应器、生物接触氧化、生物滤池、净化沼气池及土地渗滤等技术。第二,养殖业污染治理。由于养殖业废水中有机物和有害微生物含量较高,学生应该掌握相应的厌氧处理技术。对于养殖场粪污的处理,学生要掌握微生物发酵、升流式厌氧污泥床等技术。第三,种植业污染防治。学生要了解农田污染物随淋溶和地表径流的迁移机理、农药化肥污染物降解菌种的筛选、秸秆资源化利用方法等。
5.固体废物处置方面。当前我国固体废物处置仍处于初始阶段,有巨大的发展潜力。目前固废处置主要集中在城镇垃圾、危险固体废弃物、污水厂污泥及农业固体废弃物等方面。
环境科学专业的学生要掌握各类固体废物的处置技术,发挥自己环境监测的特长,在垃圾焚烧残渣和废气成分检测、堆肥产品有害物质分析、垃圾填埋场中渗滤液和废气的检测、周围土壤和地下水的环境质量监测等领域发挥作用。