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氰化物是一種廣泛應用在化工生產中的重要原材料,使用頻率、使用規模均較大。隨著大量氰化物的使用,對土壤造成了嚴重的氰化物污染。由于含氰土壤會由風化、風吹污染空氣,通過降水污染地表水、地下水,造成規模更大、污染更為嚴重的長久污染。氰化物是劇毒物質,被人體吸收,將會造成難以想象的嚴重后果。為了控制含氰土壤污染不進一步惡化,采取有效的方法進行治理至關重要[1]。
相比于大氣污染、水污染,土壤污染具有一定程度的隱蔽性與潛伏性,短時間內無法察覺出是否被污染[2]。若土壤被污染,會直接破壞當地的環境資源。加強土壤污染治理,關系到人類生活是否安全、食品質量是否得到保證、人們健康是否得到有效的防護,是極其重要的技術性問題[3]。
含氰土壤修復最常見的使用方法是化學法,即利用化學物質的特性,對土壤中的污染物進行有效清除或不同程度降低污染。針對污染程度不同的污染,選擇適合的清除劑種類及添加比例,可以徹底清除干凈或降低其在土壤內的濃度。相比于其他的土壤污染修復技術,化學修復發展較早,技術相對完善,是比較常規的清除手段[4]。
1.1.1 土壤淋洗法
按照特定比例配置的化學試劑,對含氰污染土壤進行淋洗,使土壤中的污染物進行有效溶解或溶于化學試劑,再通過過濾分離等物理溶液分離技術,將溶解污染物的化學試劑與凈化后的土壤進行有效分離,實現被污染的土壤修復到正常使用水平[5]。
1.1.2 光照法
通過紫外線超強的氧化效果,實現將氰化物污染的土壤凈化的目的。由于獲取紫外線光照的成本相比其他化學原材料的獲取成本高,小規模的土壤污染較有成效,大規模使用應考慮經濟成本與實際利益間的差距,進行利弊權衡。
1.1.3 臭氧氧化法
利用臭氧的強氧化作用,使土壤中的氰化物含量大幅度降低。有專業性試驗證明,將被氰化物污染的土壤放入臭氧曝氣系統中,對系統進行封閉化處理,同時進行臭氧氧化處理,氰化物去除率接近99%,對去除土壤中的氰化物有較好的作用。
1.1.4 廢水解毒法
用一定酸堿度的石灰水對污染土壤進行有效的淋洗,土壤中的氰化物去除率可以高達92%。淋洗后的廢水可以利用漂白粉溶液對其進行無害化處理,處理好的土壤完全符合正常標準下的污染物濃度。
化學法對土壤中殘留的氰化物去除效果較明顯,但如果大規模使用化學法處理會提高處理成本,可能由于操作不當或溶液配比不當,試驗中產生的復合型有毒無機鹽,導致土壤的二次污染,甚至相比原本氰化物對土壤的污染程度更為嚴重。化學法具有明顯的局限性和不可大規模推廣性,需要另一種可以替代化學法處理的有效方法。
相比發展時間早,但無法得到大規模推廣的化學法,生物法發展時間短,但具有穩定的推廣前景,同時成本廉價,能夠有效避免土壤二次污染的情況發生。
1.2.1 微生物法
微生物在自然界扮演了生產者-消費者-分解者中最重要環節,即分解者。除去一些難以被自然界分解的獨特物質外,人類生產生活產生的廢物與雜質均會由分解者分解。微生物修復技術是利用細菌、真菌、小型的原生生物、微型藻類等微生物對土壤中的氰化物起到去除作用。利用對氰化物降解代謝最有效果的四種降氰酶,對氰化物進行水解、氧化、還原與轉移、取代,效果較為明顯,且獲取成本較低,大幅度降低了含氰土壤污染的治理成本。
1.2.2 植物法
植物在生長過程中需要大量的營養物質,需要土壤作為生長基礎。含氰污染土壤是完全具備植物生長的所需條件,植物可以將氰化物作為生長所需的營養物質,通過吸收、代謝等作用,在自身的成長過程中將氫化物轉化為自身儲存的無毒代謝物。可以通過植物固定土壤的發達根系,實現含氰土壤污染的修復作用。與化學處理相比,植物修復技術具有價格低廉、工程量小的特點,可以有效避免二次污染,得到了近年研究學者的廣泛認可,并得到了大規模的推廣使用。
1.2.3 動物法
蚯蚓、線蟲等低等動物可以將土壤進行吸收、轉化、分解,治理被氰化物污染的土壤。由于當地動物可以使土壤中的化學成分發生變化,從而達到治理土壤的需求。由于蚯蚓數量眾多,利用蚯蚓進行土壤污染治理已是動物法研究的趨勢。蚯蚓可以對氰化物起到良好的富集作用,其排泄物可以促進周邊植物吸收氰化物。將蚯蚓放入被污染的土壤中,使其充當化學法中關鍵的“添加劑”作用,相較常規的生物修復技術效率,有明顯的提高[6]。
1.2.4 生物聯合治理
單一的氰化物污染較易處理,在實際情況中,氰化物大部分與重金屬、其他污染物混合,共同造成了復雜的土地污染。由于污染的復雜程度嚴重,單一的修復技術無法達到較好的效果。在發揮生物修復環保、經濟適用的優點時,應結合其他手段,形成生物聯合治理修復技術。聯合微生物與植物,利用微生物與植物的協同效果,對復雜情況下的土壤氰化物污染有較強的降解效果。目前已經有多家生物公司將傳統治理方法與現代微生物技術相結合,對今后土壤治理有一定的推動作用。
1.2.5 生物基因工程
針對具體的土壤污染程度與污染物類型,對其進行深入分析,得到有效的數據后,對適合當地氣候條件生長的處理土壤污染植物做基因工程處理。將具有高效處理土壤污染的人工基因代替植物的部分基因,使其在處理具體的土壤污染有更加明顯的針對性與契合性。積累大量數據的資源庫會對今后遇到的土壤污染進行更加詳細的分析,得到成效更為突出的生物基因片段。將這些基因片段進行大量的復制與移植,以明確未來的土壤治理方向。
含氰土壤污染治理是一項十分復雜且需要多方面考慮的綜合性工作,針對不同土壤,需要對氰化物種類進行針對性的評估,采取合適的治理技術,對土壤污染、環境惡化、經濟成本、未來的土壤可重復利用有一個綜合性的考量。
化學法處理是一項短期內可以見到成效的速成方法,但是較為高昂的使用成本、可能會對土壤、水資源、空氣、周圍環境的二次污染潛在風險,因此,需要謹慎考慮。擁有諸多缺點的化學法難以進行大規模的推廣及使用,限制了化學法在處理含氰土壤污染治理道路的發展。如何利用化學法處理氰化物污染土壤,選擇綠色、無公害、污染少、價格低廉的原材料,與其他有機技術相結合,發展更加符合環境及綠色無污染的方法,是化學法未來發展的主要方向。
微生物法對被氰化物污染的水資源治理有較好的成效,當土壤與廢水有明顯的差異時,被污染的土壤中存在極端情況,使微生物在具體應用層面上無法達到實驗室中最佳的狀態。在挑選具有高氰化物降解能力的微生物時,需要加強其在復雜、惡劣的環境中超強的適應力與生存能力。
動物法對于土壤治理有至關重要的作用,可以配合當地土壤的具體環境,分析活躍生長在這片土地的蚯蚓、甲螨等類生物。對其進行大規模的培養,投放進自然環境中。利用其對于土壤的恢復能力與消化物促進植物的吸收氰化物的能力,對被污染土壤有明顯的效果。由于生物生存需要一定的環境要求,無法適應重污染和復雜變化的惡劣土壤環境。在具體使用層面上具備一定程度的局限性,使用時需要綜合考量。
植物法雖然具備使用成本低、使用方法簡單等多種優點,已經成為大型礦場修復當地生態環境的主要技術,但植物地區特性無法將一個在某地表現良好的具體品種換為其他地區,使其仍然具備高效的降解氰化物能力。因此,篩選出合適當地生長的耐氰植物需要大量的前期投入工作。利用基因工程技術對植物進行定向、有目的性的培養,是植物修復的另一個發展方向。
聯合修復對具體的復雜土壤情況有較強的適應性,對含氰土壤污染治理有明顯的效果,會成為未來土壤污染治理的發展方向與發展主流。配合當地實際情況,選擇合適的技術進行有效處理,實現復雜情況下的氰化物土壤污染治理,效果較好。
工業迅速發展,土壤污染已無法忽略。氰化物作為工業使用上頻繁使用的材料,含氰土壤污染治理至關重要,目前,還未探索出具有普遍性的治理方法。在社會各界的共同協助下,土壤治理的重要性與必要性會深入人心,土壤治理的方法向成本更低廉、處理更高效的方向快速發展。