城市垃圾重金屬污染及其治理研究進(jìn)展
隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，城市垃圾產(chǎn)量與日俱增。由于我國(guó)多數(shù)城市垃圾未經(jīng)分類(lèi)收集，大量電子垃圾進(jìn)入垃圾場(chǎng),導(dǎo)致垃圾填埋場(chǎng)重金屬污染嚴(yán)重。同時(shí)這些重金屬通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體,對(duì)居民的健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。由于重金屬在環(huán)境中具有相對(duì)穩(wěn)定性和難降解性，不能被微生物降解，很難從環(huán)境中清除出來(lái)，使得重金屬污染治理十分困難。因此城市垃圾重金屬污染治理已成為當(dāng)前城市發(fā)展過(guò)程中急需解決的重大課題。
重金屬污染治理一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)城市垃圾的重金屬污染進(jìn)行了不少研究[1~5]。本文分別從城市垃圾中重金屬來(lái)源、污染及其治理狀況等方面綜述了城市垃圾重金屬污染方面的研究進(jìn)展，指出了當(dāng)前研究中存在的問(wèn)題和今后的研究方向。
1城市垃圾重金屬污染現(xiàn)狀
由于人們生活水平的不斷提高，日常生活用品中的重金屬有所增加，同時(shí)大量電子產(chǎn)品廢棄物未經(jīng)處理與生活垃圾一起堆放，造成垃圾中重金屬增多。目前我國(guó)很多電子產(chǎn)品都進(jìn)入更新?lián)Q代時(shí)期，按家電正常使用壽命10~15年計(jì)算，我國(guó)每年有400萬(wàn)臺(tái)電冰箱、500萬(wàn)臺(tái)洗衣機(jī)和1000萬(wàn)臺(tái)以上的電視機(jī)進(jìn)入更新期，約有500萬(wàn)臺(tái)電腦和上千萬(wàn)部手機(jī)進(jìn)入淘汰期，如此大量的電子產(chǎn)品進(jìn)入垃圾場(chǎng)，造成垃圾場(chǎng)嚴(yán)重的重金屬污染。
垃圾中的重金屬一方面對(duì)堆放地及周邊土壤造成污染，另一方面垃圾滲濾液排入河流或滲入地下水，造成地下水污染。1t垃圾可產(chǎn)生800ｍL碳酸，能使垃圾中的Hg、Cd、Zn等重金屬以鹽的形式溶入水中，哈爾濱韓家洼子垃圾埋填場(chǎng)附近的錳超標(biāo)3倍、汞超標(biāo)29倍[5]。徐州馬河區(qū)域的研究表明：土壤中的Cr、Cu、Zn、Pb污染主要是由垃圾施用引起的，而Cd污染是由農(nóng)灌和垃圾施用引起的。武漢市垃圾堆放場(chǎng)Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Pb、As等重金屬含量均高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸怠?0世紀(jì)60年代日本富山縣神通川流域由于鉛鋅冶煉而排放的含鎘污水污染水稻，居民長(zhǎng)期食用含鎘稻米和含鎘水引起鎘中毒，造成1004人中毒，206人死亡[6]。我國(guó)遼寧省西部、浙江省溫州、遂昌等地近年出現(xiàn)了鎘中毒人群，主要是由垃圾中鎘污染引起的。
2城市垃圾中重金屬污染治理研究進(jìn)展
長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)土壤重金屬污染治理進(jìn)行了大量研究，取得了一定的治理效果[6~8]。目前常用的重金屬污染治理方法有物理方法（客土法、淋濾法、吸附固定法）、化學(xué)方法（生物還原、絡(luò)合浸提法）及玻璃化、土壤沖洗及電動(dòng)修復(fù)等，但這些方法工程量大，投資昂貴，修復(fù)成本極高，需要打擾土壤結(jié)構(gòu)，只能小面積污染治理，很難大面積推廣應(yīng)用。在這種背景下對(duì)環(huán)境擾動(dòng)少、修復(fù)成本低且能大面積推廣應(yīng)用的重金屬污染植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,為重金屬污染治理提供了新途徑。據(jù)美國(guó)實(shí)踐，植物修復(fù)法種植和管理費(fèi)用比物理、化學(xué)處理法的費(fèi)用低幾個(gè)數(shù)量級(jí)，即每年1m2土壤的處理費(fèi)用僅為0.02~1.0美元。
2.1城市垃圾填埋場(chǎng)重金屬污染治理研究進(jìn)展
植物修復(fù)是利用植物提取、吸收、分解、轉(zhuǎn)化或固定土壤、沉積物、污泥或地表、地下水中有毒有害的污染物技術(shù)的總稱(chēng)。國(guó)外很早就發(fā)現(xiàn)了重金屬超富集體的存在，早期主要是利用超富集指示植物來(lái)發(fā)現(xiàn)特定的礦床，這種方法在美國(guó)和俄羅斯發(fā)現(xiàn)鈾礦中起到重要作用。Chaney1983年首次提出利用某些能夠超富集重金屬的植物清除土壤重金屬[9]。利用超富集體改良土壤的成功例證是在明尼蘇達(dá)洲遭受Cd污染的大地上，利用遏藍(lán)菜屬、麥瓶草屬、長(zhǎng)葉萵苣、Cd累積型玉米和Zn、Cd抗性紫洋芋5種植物來(lái)消除土壤中Cd的毒性，將一片光禿的死地轉(zhuǎn)變成生機(jī)盎然的活土。到目前為止世界上已發(fā)現(xiàn)的超積累植物有500多種，主要有遏藍(lán)菜屬、九節(jié)木屬、遏藍(lán)菜屬、藍(lán)云英屬植物。
近年來(lái)我國(guó)對(duì)重金屬污染植物修復(fù)技術(shù)有不少研究[8，10，11]。魏樹(shù)和等[10]研究表明：狼把草和龍葵地上部分Cd和Zn的富集系數(shù)均大于1，具備了重金屬超富集植物特征。黃朝表等[11]對(duì)金華地區(qū)11種雜草吸收重金屬的研究表明：早熟禾、裸柱菊、北美獨(dú)行菜和北美鬼針草對(duì)Cu吸附能力較強(qiáng)；北美車(chē)前、早熟禾、裸柱菊和蚊母草對(duì)Cd富集能力較強(qiáng)；早熟禾、蚊母草和裸柱菊等對(duì)Pb的吸收能力強(qiáng)。但目前尚無(wú)超積累植物用于垃圾中重金屬污染治理的報(bào)導(dǎo)。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用于重金屬污染植物修復(fù)研究起步比較晚。20世紀(jì)80年代只限于利于植物積累重金屬或增強(qiáng)其對(duì)重金屬抗性的基因。隨后開(kāi)始探討超富集植物積累重金屬的機(jī)理和分離具有這種功能的基因。近年來(lái)通過(guò)把超富集植物耐重金屬基因?qū)氲缴锪看蠛蜕L(zhǎng)速率快的植物中去,培育出具有實(shí)用價(jià)值的轉(zhuǎn)基因植物,從而克服天然超富集植物的缺點(diǎn)。國(guó)外有人將誘變基因merA引入到Arabidopsisthaliana中，其抗汞能力比對(duì)照提高3倍；將金屬硫蛋白基因引入番茄，能明顯提高對(duì)Cd、Cu的耐性。但目前尚無(wú)轉(zhuǎn)基因超積累植物用于城市垃圾重金屬污染治理的報(bào)導(dǎo)。
2.2城市垃圾滲濾液中重金屬污染治理研究進(jìn)展
由于國(guó)外垃圾有進(jìn)行分類(lèi)收集，城市垃圾滲濾液中重金屬污染不嚴(yán)重，因此國(guó)外有關(guān)垃圾圾滲濾液中重金屬污染治理不多。國(guó)內(nèi)這方面的研究也比較少，主要是通過(guò)物理和化學(xué)方法治理，但渠榮遴等[12]利用水體中的超富集植物修復(fù)去除水中的鉛、鋅、鎘，提出了選擇具有“重金屬超量積累傾向”的傳統(tǒng)作物進(jìn)行環(huán)境水體中重金屬治理，具有很好的應(yīng)用前景。范修遠(yuǎn)等利用水葫蘆、水芹菜等來(lái)治理重金屬污染水域取得成功。目前應(yīng)用較多的是人工濕地技術(shù)和生物塘工程，通過(guò)向水生生態(tài)系統(tǒng)投放對(duì)重金屬有富集作用的植物，然后定期收割處理，去除重金屬。目前對(duì)垃圾滲濾液污染研究大多是對(duì)垃圾滲濾液BOD、COD、氨氮等的去除，對(duì)其重金屬污染的研究很少。
3城市垃圾重金屬污染治理的問(wèn)題與展望
由于國(guó)內(nèi)對(duì)城市垃圾中重金屬污染還沒(méi)有引起足夠重視，目前有關(guān)城市垃圾重金屬污染治理研究比較少。利用植物修復(fù)技術(shù)修復(fù)雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在不足：其一因重金屬超富集體是在重金屬脅迫環(huán)境下長(zhǎng)期誘導(dǎo)和馴化下形成的適應(yīng)性突變體，往往生長(zhǎng)緩慢，植株矮小，生物量低。其二目前篩選的超富集體對(duì)環(huán)境要求比較嚴(yán)格，區(qū)域性分布較強(qiáng)，使其引種受到限制。其三超富集體的專(zhuān)一性很強(qiáng)，往往只對(duì)某些特定重金屬表現(xiàn)出超富集能力，對(duì)其它重金屬?zèng)]有超積累能力。
針對(duì)以上不足，在今后垃圾重金屬污染治理研究應(yīng)加強(qiáng)以下研究。
(1)加強(qiáng)城市垃圾填埋場(chǎng)重金屬污染的研究。
(2)加大從天然野生植物中篩選超富集植物的力度。目前對(duì)陸地超富集植物研究較多，而對(duì)水體中的超富集植物篩選稍顯不足，要加強(qiáng)污能適應(yīng)南方垃圾填埋場(chǎng)及其滲濾液中生長(zhǎng)的重金屬超富集植物研究。
(3)加強(qiáng)已發(fā)現(xiàn)超富集植物引種和馴化研究。重點(diǎn)研究超富集植物修復(fù)重金屬污染的強(qiáng)化措施，通過(guò)基因工程技術(shù)對(duì)超富集植物進(jìn)行內(nèi)在的改良和利用螯合誘導(dǎo)技術(shù)對(duì)植物修復(fù)的作用進(jìn)行外在的強(qiáng)化，將超富集植物的超富集特性與高生物量及高生長(zhǎng)速率的特性結(jié)合于同一種植物中，以提高吸收重金屬的效率。
參考文獻(xiàn)略
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