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生物質(zhì)能發(fā)電 治理重金屬污染
來源:
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作者:pmo4db863
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發(fā)布時(shí)間: 2017-01-10
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隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，重金屬污染越來越嚴(yán)重，據(jù)新聞網(wǎng)站消息：廣東省海洋產(chǎn)品重金屬污染比例超過50%，而土壤沒有被重金屬污染的面積還不到15%?？粗@些觸目驚心的數(shù)據(jù)，我們不由得想起上世紀(jì)50年代日本的慘痛教訓(xùn)。值得慶幸的是我們有前車之鑒，那就是西方國家在工業(yè)化過程中曾經(jīng)的不毛之地、無人區(qū)，和電影《痛、痛、痛》中的凄苦。我們國家相關(guān)部門已經(jīng)制定政策法規(guī)打響重金屬治理的戰(zhàn)役，“十二五”期間將是我們重金屬污染治理關(guān)鍵的時(shí)期。
歐美發(fā)達(dá)國家先后就土壤污染防治進(jìn)行專門立法，隨后土壤污染防治成為世界性的潮流，這種趨勢是推動日本、韓國土壤污染防治立法的外部因素。由于日本、韓國的外向型經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)出口貿(mào)易十分發(fā)達(dá)，同時(shí)也有大量外資進(jìn)入國內(nèi)。歐美各國對房地產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品安全方面日益嚴(yán)格的要求，刺激了日本、韓國對土壤污染防治立法的關(guān)注。例如，“泡沫經(jīng)濟(jì)”崩潰后，大量外國公司進(jìn)入日本的房地產(chǎn)市場，它們要求提供土壤污染調(diào)查，以作為房地產(chǎn)交易的一部分，有力地帶動了日本城市土壤污染調(diào)查市場的發(fā)展，在觀念和制度上為2002年《土壤污染對策法》的出臺做了較好的準(zhǔn)備。2001年，韓國對1995年頒布的《土壤環(huán)境保護(hù)法》進(jìn)行了關(guān)鍵性的修改，借鑒美國《超級基金法》，規(guī)定擁有污染土壤設(shè)施的土地在出賣和租賃時(shí)，潛在的購買者和承租者能夠申請環(huán)境評估。這一修改的重要原因之一就是適應(yīng)外國投資者的需求。由于缺乏相關(guān)的土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估和管理制度，《土壤環(huán)境保護(hù)法》規(guī)定的潛在環(huán)境責(zé)任引起外國公司的擔(dān)憂。特別是1997年金融危機(jī)之后，為吸引外資，改善投資環(huán)境，韓國迫切需要修改《土壤環(huán)境保護(hù)法》，以完善土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估和管理制度。
傳統(tǒng)的方法是采用生態(tài)工程措施進(jìn)行綜合治理，兼顧經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境修復(fù)。利用植物修復(fù)鎘、鉛、汞等污染土壤，世界各地有不少突破。例如：采用農(nóng)作物、能源高粱、經(jīng)濟(jì)作物和喬木、灌木、草本植物相結(jié)合的復(fù)合生態(tài)結(jié)構(gòu)；農(nóng)田鎘污染區(qū)通過種植苧麻改良土壤，防止鎘隨稻米和油料進(jìn)入食物鏈，消除對人體健康的影響，還可以提供輕紡原料。
目前，美國已有幾個(gè)場地采用特種植物吸收鉛Pb。如Edenspace系統(tǒng)公司利用印度芥菜提取法和EDTA活化金屬劑等手段在新澤西Bayonne修復(fù)含鉛Pb污染土。該場地的表土（0-15cm）的含鉛Pb量從1000-6500mg/kg（平均2055mg/kg）分別下降到420-2300mg/kg。Edenspace公司已成功地開展了鉛、鋅、鎘、鈾污染的植物修復(fù)工作。1996年，Edenspace公司進(jìn)行植物修復(fù)大田試驗(yàn)：B.juncea使土壤鉛含量從2300mg/kg下降到420mg/kg；但30～45cm土層的鉛幾乎沒有下降。
Heaton等利用一種轉(zhuǎn)基因水生植物鹽蒿（Artemisiahalodendron）和陸生生植物擬南芥、煙草去除土壤中的無機(jī)汞和甲基汞，這些植物攜有經(jīng)修飾的細(xì)菌汞還原基因merA，可將根系吸收的Hg2+轉(zhuǎn)化成低毒的Hg，從植物中揮發(fā)出來；而轉(zhuǎn)入能表達(dá)細(xì)菌有機(jī)汞裂解酶基因merB的植物可以將根系所吸收的甲基汞轉(zhuǎn)化成結(jié)合態(tài)Hg2+，擁有這兩種基因的植物可有效地將離子態(tài)汞和甲基汞轉(zhuǎn)化成Hg而通過植物揮發(fā)釋入大氣。
Melchin 于1991年在紐約的Cd鎘污染的土壤上種植了5種植物：遏藍(lán)菜、麥瓶草、長葉萵苣、Cd累積型玉米和Zn、Cd抗性紫洋芋。成功地剔除了土壤中的Cd，將一片光禿的死地變成了生機(jī)盎然的活土。
Baker等于1994年首次用T.caeulescens修復(fù)鋅污染土壤(田間試驗(yàn))，每年從土壤中去除鋅的量為30kg/hm2。
重金屬污染還可以實(shí)行農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)作物和毛白楊、部分種類灌木以及草本植物相結(jié)合的復(fù)合生態(tài)結(jié)構(gòu)，改變以往單一的水稻種植結(jié)構(gòu)（水稻是富鎘Cd植物，同時(shí)與節(jié)水農(nóng)業(yè)不相適應(yīng)）。大面積種植毛白楊幼苗林，既可利用毛白楊生長迅速、對土壤中的重金屬Cd、Pb具有很高的積累效率的特點(diǎn)，又可通過銷售毛白楊幼苗，獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。
這些治理方法都存在一個(gè)問題，植物生長過程中，不管根、莖、葉、花、果、籽是自身自滅，又葉落歸土，還是焚燒、掩埋，或者是被動物吃下散布出去，其實(shí)質(zhì)都是將重金屬從一個(gè)地方移動另一個(gè)地方，沒有被減量，有的甚至帶來更嚴(yán)重的二次污染。
國際上則是結(jié)合生物質(zhì)能發(fā)電形式來焚燒特種植被，再集中處理焚燒殘余物中積聚的重金屬，達(dá)到治標(biāo)治本。這種技術(shù)在瑞典、比利時(shí)等國家已經(jīng)廣泛地得到應(yīng)用?？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)：在含污染物鎘的土壤上種植龍葵，當(dāng)龍葵長到開花期或成熟期時(shí)，將植物整體從污染土壤上移走，從而實(shí)現(xiàn)除去土壤中污染物鎘的目的；印度芥菜（Brassicajuncea）能把鉛Pb從根部轉(zhuǎn)移到嫩枝，因此是吸收鉛Pb的最理想植物，其它如：遏藍(lán)菜、麥瓶草、長葉萵苣、Cd累積型玉米和Zn、Cd抗性紫洋芋，也是理想的剔除土壤中的Cd鎘的植物。 T.caeulescens修復(fù)鋅污染土壤(田間試驗(yàn))能力超凡，每年從土壤中去除鋅的量為30kg/hm2。
所謂生物質(zhì)能發(fā)電，循環(huán)治理重金屬污染，就是將各種能吸收重金屬的植物密植、灌木化，并采用輪作、多年生為主。在植物繁盛期沒有落葉之前收取莖葉花，經(jīng)過處理后作為秸稈發(fā)電廠的燃料，焚燒灰燼和飛灰再送專業(yè)單位處理，最終達(dá)到治理重金屬的目的。
歐美發(fā)達(dá)國家先后就土壤污染防治進(jìn)行專門立法，隨后土壤污染防治成為世界性的潮流，這種趨勢是推動日本、韓國土壤污染防治立法的外部因素。由于日本、韓國的外向型經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)出口貿(mào)易十分發(fā)達(dá)，同時(shí)也有大量外資進(jìn)入國內(nèi)。歐美各國對房地產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品安全方面日益嚴(yán)格的要求，刺激了日本、韓國對土壤污染防治立法的關(guān)注。例如，“泡沫經(jīng)濟(jì)”崩潰后，大量外國公司進(jìn)入日本的房地產(chǎn)市場，它們要求提供土壤污染調(diào)查，以作為房地產(chǎn)交易的一部分，有力地帶動了日本城市土壤污染調(diào)查市場的發(fā)展，在觀念和制度上為2002年《土壤污染對策法》的出臺做了較好的準(zhǔn)備。2001年，韓國對1995年頒布的《土壤環(huán)境保護(hù)法》進(jìn)行了關(guān)鍵性的修改，借鑒美國《超級基金法》，規(guī)定擁有污染土壤設(shè)施的土地在出賣和租賃時(shí)，潛在的購買者和承租者能夠申請環(huán)境評估。這一修改的重要原因之一就是適應(yīng)外國投資者的需求。由于缺乏相關(guān)的土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估和管理制度，《土壤環(huán)境保護(hù)法》規(guī)定的潛在環(huán)境責(zé)任引起外國公司的擔(dān)憂。特別是1997年金融危機(jī)之后，為吸引外資，改善投資環(huán)境，韓國迫切需要修改《土壤環(huán)境保護(hù)法》，以完善土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估和管理制度。
傳統(tǒng)的方法是采用生態(tài)工程措施進(jìn)行綜合治理，兼顧經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境修復(fù)。利用植物修復(fù)鎘、鉛、汞等污染土壤，世界各地有不少突破。例如：采用農(nóng)作物、能源高粱、經(jīng)濟(jì)作物和喬木、灌木、草本植物相結(jié)合的復(fù)合生態(tài)結(jié)構(gòu)；農(nóng)田鎘污染區(qū)通過種植苧麻改良土壤，防止鎘隨稻米和油料進(jìn)入食物鏈，消除對人體健康的影響，還可以提供輕紡原料。
目前，美國已有幾個(gè)場地采用特種植物吸收鉛Pb。如Edenspace系統(tǒng)公司利用印度芥菜提取法和EDTA活化金屬劑等手段在新澤西Bayonne修復(fù)含鉛Pb污染土。該場地的表土（0-15cm）的含鉛Pb量從1000-6500mg/kg（平均2055mg/kg）分別下降到420-2300mg/kg。Edenspace公司已成功地開展了鉛、鋅、鎘、鈾污染的植物修復(fù)工作。1996年，Edenspace公司進(jìn)行植物修復(fù)大田試驗(yàn)：B.juncea使土壤鉛含量從2300mg/kg下降到420mg/kg；但30～45cm土層的鉛幾乎沒有下降。
Heaton等利用一種轉(zhuǎn)基因水生植物鹽蒿（Artemisiahalodendron）和陸生生植物擬南芥、煙草去除土壤中的無機(jī)汞和甲基汞，這些植物攜有經(jīng)修飾的細(xì)菌汞還原基因merA，可將根系吸收的Hg2+轉(zhuǎn)化成低毒的Hg，從植物中揮發(fā)出來；而轉(zhuǎn)入能表達(dá)細(xì)菌有機(jī)汞裂解酶基因merB的植物可以將根系所吸收的甲基汞轉(zhuǎn)化成結(jié)合態(tài)Hg2+，擁有這兩種基因的植物可有效地將離子態(tài)汞和甲基汞轉(zhuǎn)化成Hg而通過植物揮發(fā)釋入大氣。
Melchin 于1991年在紐約的Cd鎘污染的土壤上種植了5種植物：遏藍(lán)菜、麥瓶草、長葉萵苣、Cd累積型玉米和Zn、Cd抗性紫洋芋。成功地剔除了土壤中的Cd，將一片光禿的死地變成了生機(jī)盎然的活土。
Baker等于1994年首次用T.caeulescens修復(fù)鋅污染土壤(田間試驗(yàn))，每年從土壤中去除鋅的量為30kg/hm2。
重金屬污染還可以實(shí)行農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)作物和毛白楊、部分種類灌木以及草本植物相結(jié)合的復(fù)合生態(tài)結(jié)構(gòu)，改變以往單一的水稻種植結(jié)構(gòu)（水稻是富鎘Cd植物，同時(shí)與節(jié)水農(nóng)業(yè)不相適應(yīng)）。大面積種植毛白楊幼苗林，既可利用毛白楊生長迅速、對土壤中的重金屬Cd、Pb具有很高的積累效率的特點(diǎn)，又可通過銷售毛白楊幼苗，獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。
這些治理方法都存在一個(gè)問題，植物生長過程中，不管根、莖、葉、花、果、籽是自身自滅，又葉落歸土，還是焚燒、掩埋，或者是被動物吃下散布出去，其實(shí)質(zhì)都是將重金屬從一個(gè)地方移動另一個(gè)地方，沒有被減量，有的甚至帶來更嚴(yán)重的二次污染。
國際上則是結(jié)合生物質(zhì)能發(fā)電形式來焚燒特種植被，再集中處理焚燒殘余物中積聚的重金屬，達(dá)到治標(biāo)治本。這種技術(shù)在瑞典、比利時(shí)等國家已經(jīng)廣泛地得到應(yīng)用?？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)：在含污染物鎘的土壤上種植龍葵，當(dāng)龍葵長到開花期或成熟期時(shí)，將植物整體從污染土壤上移走，從而實(shí)現(xiàn)除去土壤中污染物鎘的目的；印度芥菜（Brassicajuncea）能把鉛Pb從根部轉(zhuǎn)移到嫩枝，因此是吸收鉛Pb的最理想植物，其它如：遏藍(lán)菜、麥瓶草、長葉萵苣、Cd累積型玉米和Zn、Cd抗性紫洋芋，也是理想的剔除土壤中的Cd鎘的植物。 T.caeulescens修復(fù)鋅污染土壤(田間試驗(yàn))能力超凡，每年從土壤中去除鋅的量為30kg/hm2。
所謂生物質(zhì)能發(fā)電，循環(huán)治理重金屬污染，就是將各種能吸收重金屬的植物密植、灌木化，并采用輪作、多年生為主。在植物繁盛期沒有落葉之前收取莖葉花，經(jīng)過處理后作為秸稈發(fā)電廠的燃料，焚燒灰燼和飛灰再送專業(yè)單位處理，最終達(dá)到治理重金屬的目的。
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