产后修复的方法(6篇)
产后修复的方法篇1
【关键词】油水井大修技术研究探讨
由于油水井生产作业是一项复杂、技术要求高的工作,在实际生产作业中,难免会因为这样或那样的原因而导致油水井出现故障或事故,从而造成油水井生产作业困难,减少了油井产量,严重的甚至出现停产或是报废情况。因此,作为新时期背景下的油井维修企业必须对影响油井生产作业的因素进行认真分析,进而采用合理的油水井大修技术,有效解决问题,以便为油水井生产作业的正常运行奠定坚实的基础。
1影响油水井套管破损的因素
1.1地质地层因素
油水井处的地质地层因素是影响油水井套管破损的主要因素之一。油水井处地质地层的断层活动、地层腐蚀、非均质性、油层倾角、地震活动等恶劣条件都将极大增加油水井套管施工作业难度,这些恶劣条件一旦真正出现就将直接对油水井套管质量产生影响,造成套管损坏,对油井的开发带来极大的阻力,对油水井生产作业的正常运行带来威胁[1]。
1.2油水井工程因素
1.2.1选用套管材质不合格
进行油水井套管工程施工中,选用的套管材质不合格,主要表现在套管上出现微缝、细孔,螺纹达不到要求,抗剪、抗拉强度低等质量问题。套管施工完成后,因为油水井生产作业是一个长期、连续的过程,受采油过程中生产压差的影响,就导致管外气体、流体从不密封处进入井内,进而容易出现以下两种情况:第一,进入井内的流体在流动时对套管造成损伤;第二,流体进入井内后在岩壁环空上部聚集,形成硫化氢气体,这是一种腐蚀性极强的气体,会对套管产生严重的腐蚀。
1.2.2固井质量问题
油水井的固井工作非常重要,其质量优劣直接影响油井的使用寿命与注采关系。对固井质量造成影响的因素主要包括:固井井眼不规则,钻井施工不合理造成井斜,固井时选用的水泥不合格,水泥浆密度过低或过高,采用的套管拉伸载荷过小或过大等,这些均是对固井质量造成影响的因素[2]。
2油水井大修技术
2.1打捞技术
油水井生产作业时,经常由于这样或是那样的原因出现各种物体落入井中和井下工具遇卡情况。由于落入井中物体大小具有不确定性,其对油水井生产作业影响的大小也难以确定,但是不论落入井中物体大小均会给油水井正常生产造成影响,严重时甚至会出现停产情况。因而,就必须根据落井物体类型及大小,选择针对性的打捞工具,有效开展打捞作业,以此恢复油水井生产作业的正常运行。若是落入井内的是管道类、绳类等,在没有出现遇卡情况下,通常油井维修作业队的设备与技术足以很好解决这类问题。在油井内落入修井工具、管类、绳类、封隔器等物体,若是出现卡断情况,应采用震击解卡、简单提拉的方法有效解决问题。以上这些打捞都是简单打捞。若是落入井内或卡断在井内的物体作业队的设备与技术不能进行处理,就必须采用倒扣转盘、套铣、洗铣、钻磨等措施进行处理,从而有效恢复油水井的正常生产作业。
2.2套管加固技术
对于井内落物而导致套管出现变形、错断情况应在捞出井内落物后对套管进行整形扩径的加固修复方式。对套管进行加固修复具有有效防止套管变形,保持套管井眼通畅,防止套管破损段进水进而成为套损源。但是套管加固修复后也会存在一定的不足,会造成井眼内通径减少。当前套管加固方法主要有液压密封加固和不密封丢手加固两种。一般情况是采取利用液压传递原理把地面设备提供的泵压,通过动力工具作用于其活塞上,使活塞进行向上运动,而缸体对向下运动,形成大小相等、方法相反的两个作用力,以此推动上下胀头工作,从而促使加固管与套管完好结合,做到密封加固。不密封丢手加固主要就是,上提管柱拉断连接套,而后完成丢手工作[3]。
2.3套管取换技术
套管取换技术在早期主要用于对浅层处套管的变形、外漏、破裂情况进行修复,当前也用于对深层处套管的变形、破裂、错断及外漏情况进行修复,应按照新油水井的指标修复完成旧井,以便符合分采、分注措施要求,该方法是最彻底的套损井修复方法之一。套管取换技术的原理就是利用专用套铣工具,对套管四周水泥和岩石进行钻铣,增加其空间范围,使其更自由,而后下入套管内进行割刀,在用打捞工具、磨铣工具将割下的套损部位套管取至地面,然后选择新套管,并利用专用工具进行新旧套管补接。
2.4侧钻技术
油水井侧钻技术就是指在油水井内一特定深度设置一个斜向器,并将其固定,而后利用斜向器造斜与导斜作用,使用铣锥在套管侧面进行开口,并从开口处钻出新井眼,最后进行下尾管固井作业。侧钻技术的应用受两个方面限制:第一,固井质量不能得到肯定保证;第二,完井套管尺寸小,分层开采技术实施困难。因此,侧斜修井技术应运而生。侧斜修井技术即指采取浅层取套的方法将原井破损套管取出,并根据预定方位在裸眼段使用侧斜工具进行侧钻、中靶,而后下入套管修井的技术。
2.5解卡技术
2.5.1憋压恢复循环法解卡
若是遇上砂卡情况,必须抓紧时间进行开泵循环。如果不能顺利循环,则采用憋压的方法,若能憋开,砂卡情况就立即解除。与此同时,还应将管柱进行上下活动,充分注意憋压过程中的安全,管线必须紧密连接,操作人员必须根据安全规范要求退离于安全地带,避免出现管柱断脱,出现伤人事故[4]。
2.5.2长期悬吊解卡
当明确判断井下卡钻原因时,例如胶皮膨胀、胶皮块卡钻情况,则应充分利用皮受力后的蠕变性能,在井口处对管柱施加适当的拉力,以此让胶皮卡点位置受拉,从而在长时间内发生蠕变,逐步解卡。利用该方法施工时,应注意观察指重表上悬重变化情况,若是悬重下降较为缓慢,就说明胶皮正在蠕变,则应继续补充拉力,促使继续蠕变,直到完成解卡。
3结语
综上所述,对油水井大修技术进行详尽的分析与探讨,具有非常重要的意义。随着能源危机问题的日益突出,油水井的正常生产作业就愈发显得重要,尤其是在人们对能源问题的关注度越来越高的情况下,这就对油井维修企业提出了更高要求,因此,为了确保油水井生产作业的正常运行,油井维修企业必须在修井时制定科学合理的修井措施,并不断提升自身维修技术水平,更换先进维修工具,从而促进我国油田事业的可持续发展。
参考文献
[1]王卓家.油水井大修工艺技术探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2012,15:68+70
产后修复的方法篇2
【Keywords】Electroplatingindustrysoilremediationbioremediationcombinedremediationplantsandmicroorganisms
1前言
土壤重金属污染是我国亟待解决的环境问题。电镀行业是产生重金属污染的主要行业之一。由于电镀行业使用了大量强酸、强碱、重金属等有毒有害化学品,在工艺过程中排放了高毒物质和危害人类健康的废水、废气和废渣,对人类的生存环境产生了巨大危害。尤其是重金属镍污染后果相当严重,镍可引起接触性皮炎,直接进入血液的镍盐毒性较高,胶体镍或氯化镍毒性较大,可引起中枢性循环和呼吸紊乱,使心肌、脑、肺、肾出现水肿、出血和变性,长期接触、吸入或注射镍化物均有致癌作用。电镀企业关闭后遗留的重金属污染土壤对环境构成严重威胁。然而如何针对性地有效进行修复治理,是人类面临的又一大问题。电镀厂污染场地属于重污染行业污染场地,急需进行环境综合治理与土壤修复[1]。
本文通过对某电镀厂厂区土壤样品监测结果的分析研究和修复治理方法的探讨,为进一步开展污染土壤修复工作以及合理规划和利用该场地提供科学的理论依据,同时,对于改善和提高当地城镇环境质量、保障人体健康和维护社会稳定也将具有重大意义。
2企业基本情况
该电镀厂于2003年3月投产,厂区面积约3500m2,主要从事各种五金件产品的来料电镀加工。全厂共3个电镀车间,8条电镀生产线,其中7条半自动电镀生产线、1条全自动电镀生产线。主要镀种为镀锡、镀镍、镀铬、镀锌。电镀加工产品方案见表1。
使用的主要原辅料有金属镍板、硫酸镍、氯化镍、电解铜、硫酸铜、硫酸、盐酸、铬酐、氰化钠、氰化亚铜、氰化钾等。产生的电镀废水经废水处理站处理达标后排放。根据当地电镀行业环境整治要求,该电镀厂已停产待迁。
3土壤污染现状及成因分析
为了解该电镀厂所在地土壤污染现状,委托澳实分析检测(上海)有限公司对其厂区土壤进行了监测。
3.1监测项目
pH值、总氰化物、锑、砷、铍、镉、铬、铜、铅、镍、硒、银、铊、锌、汞等。
3.2监测地点
厂区废水处理站边和电镀车间旁各设一个采样点,编号分别为Z1、Z2。按0~20cm、40~60cm、80~100cm采样深度各采一个样品,对应样品编号Z1-1~Z1-3和Z2-1~Z2-3。
3.3监测结果
厂区土壤样品监测结果见表2和图1。
表2厂区土壤监测结果
图1土壤监测结果对比分析图
土壤样品监测结果表明,除镍指标外,其余指标监测值均符合《浙江省污染场地风险评估技术导则》(DB33/T892-2013)表A.1部分关注污染物的土壤风险评估筛选值中的住宅及公共用地筛选值。
土壤监测结果镍超标原因主要为企业生产过程中涉及到镀镍等工序,生产废水和废气中含有镍等重金属。车间地面、排水沟渠等没有按规范进行防渗处理,镀镍废水没有进行有效收集容易渗漏到地面,等等,各种因素导致土壤受到重金属污染。根据《浙江省污染场地风险评估技术导则》(DB33/T892-2013)以及有关文件要求,企业场地需要进行土壤污染修复治理。
4土壤重金属污染治理方法
目前针对土壤重金属污染修复方法较多,主要包括物理方法、化学方法和生物方法[3]。生物修复方法因其效果好、投资省、费用低、易于管理和操作、不产生二次污染等被公认为是生态友好型原位绿色修复技术[4]。生物修复方法主要有植物修复、微生物修复、植物与微生物联合修复。
4.1植物修复
植物修复技术主要有植物稳定、植物提取、植物挥发等类型[5]。植物稳定是利用植物来降低重金属在土壤中的迁移,但是随着时间或环境的改变,可能仍会发生渗漏和扩散,这种方法并没有减少重金属的含量,只是改变了重金属的存在形态;植物提取是指利用对重金属富集能力强的超积累植物吸收土壤中的重金属,并将重金属转运储存在地上部分,然后通过收获地上部分进行焚烧,来达到去除重金属的目的;植物挥发是指利用植物吸收、转运、积累、挥发来去除土壤中一些挥发性的重金属[6]。
4.2微生物修复
微生物修复技术是利用土壤中某些微生物对重金属的吸收、沉淀、氧化还原等作用,以达到降低土壤重金属的毒性。某些微生物能代谢产生柠檬酸、草酸等物质[7]。这些代谢产物能与重金属产生螯合或形成草酸盐沉淀,从而减轻重金属的伤害。Siegel等研究表明,真菌可以通过分泌氨基酸、有机酸以及其他代谢产物来溶解重金属以及含重金属的矿物[8]。微生物修复的局限性在于:微生物有些情况下不能将污染物全部去除;微生物对环境的变化响应比较强烈,环境条件的改变能大大影响微生物修复效果。
4.3植物与微生物联合修复
鉴于植物修复和微生物修复各自在重金属污染修复中的不足,植物与微生物联合技术通过发挥植物和微生物各自的优点,最大限度弥补其在重金属污染修复中的不足,有效提高植物修复的效果。土壤中许多细菌不仅能够刺激并保护植物的生长,而且还具有活化土壤中重金属污染物的能力。最近俄罗斯科学家培育出一种耐重金属污染并保护植物生长的细菌,这种细菌能够在Zn、Ni、Cd和Co存在的条件下产生抗生素细菌的细胞不具备稳定的基因,但是位于染色体外能够自动复制的环状DNA分子,可以有效阻止重金属离子进入细胞,同时能够刺激并保护植物的生长[9];Ma等成功地从Ni污染土壤中分离得到耐受重金属污染的细菌,并发现这些细菌在较高水平重金属污染的土壤中能够促进植物生长;Idris等在遏蓝菜属植物Thlaspigoesingense根际分离出大量对Ni耐受性较强细菌,包括Cytophaga、Flexibacter、Bacte2roides等,这些细菌可以明显提高Thlaspigoesingense对Ni的富集能力[10]。虽然菌根化植物抗逆性强、吸收降解能力强,但不容易获得,因此,菌根与植物修复体系的选择与建立有非常广阔的应用价值,也是重金属污染土壤生态恢复的一个新的研究方向[11]。
5结论与展望
产后修复的方法篇3
随着污染物种类的增加,土壤污染表现出机理上的复杂性、形式的多样性和范围上的扩大化,土壤通过与大气、水的交换以及通过农作物等与人直接或间接的接触对人类的健康产生了极大的威胁。国内外环境工作者对此进行了大量的研究,逐渐认识到土壤中的污染物之间具有伴生性和综合性,即不同污染物之间产生联合作用,如:协同、相加、拮抗等,形成了复合污染。目前,无机-有机复合污染是我国污染土壤的基本特征之一,且土壤中重金属污染一般浓度相对较高,而有机污染物的浓度则比较低。
土壤复合污染研究已成为环境科学发展的重要方向之一,随着研究方法和技术手段的进步,以前研究中探讨不深的污染治理和修复研究也有了较大的进展。近年来,美国、德国、英国、荷兰等国家先后投入巨大的人力和财力,深入开展研究污染土壤修复,在物理、化学、化学和联合修复等方面均取得了相当显著的成果。
重金属污染的主要来源为冶炼业、电镀业,主要重金属污染物为:Pb、Cd、Cu、Cr、Zn,Ni和As。土壤重金属复合污染具有几个特点:①大多数金属的课移动性较差或迁移距离短;②重金属在土壤及生物体内蓄积;③重金属对植物造成的伤害具有潜伏性特征。从污染物的种类出发,土壤中重金属复合污染发生的主要类型有两种,分别是重金属元素之间构成的复合污染和重金属与有机污染物所构成的复合污染。
污染土壤修复是指利用物理、化学和生物手段,转移、吸收、降解和转化土壤中的危险污染物,使其浓度降低到可以接受的标准,或将有毒有害的污染物转化为无毒无害的物质。通过现有重金属污染土壤修复资料表明,对于重金属污染土壤的修复技术有物理修复、化学修复和生物修复、联合修复以及农业生态修复等。
物理修复方法主要有溶液淋洗法、物理工程措施、冻融法、固化稳定法和电动力法。溶液淋洗法是把土壤固相的重金属转移到土壤溶液中,在运用当中,常配合使用表面活性剂以提高淋洗效果。物理工程措施可以用于土壤重金属污染严重的地区,一些发达国家试行了固化技术和挖土深埋包装技术,但这种方法工程量大,并伴有污土的处理问题。电动力法主要是用于重金属污染土壤,在欧美一些国家发展很快,已经进入商业化阶段。其基本方法是将电极插入受污染的土壤场地或地下水区域,通过施加微弱电流,从而形成电场,利用电场产生的各种电动力学效应(包括电渗析、电迁移和电泳等)驱动土壤污染物沿电场方向定向迁移,从而将污染物富集到电极区,然后再进行集中处理或分离。作为一种新兴的原位修复技术,在污染土壤尤其是重金属污染土壤的修复中,电动力学已经显示了其高效性,尤其在传统方法难以治理的细粒致密的低渗性异质土壤以及不能改变地上环境的区域(如受污染区域上部有重要建筑物)修复中有独特的优势,且成本低于传统方法,适和无机/有机污染的饱和或非饱和土壤。
化学修复的原理与物理修复相比,利用了污染物的化学性质达到去除的目的。化学方法主要包括氧化法、还原法、溶剂萃取法和土壤改良剂投加技术等。表面活性剂增效修复(SER)是利用其的增溶-洗脱作用,提高土壤中污染物的溶液浓度,改善其生物可利用性,以达到修复的目的,在修复土壤有机物方面已经有所研究并取得了一定的效果,但是表面活性剂的二次污染和生态安全问题限制了它的广泛使用。
生物修复是指利用土壤中的植物、动物、微生物以及植物与微生物的综合体,吸收、富集或转化土壤中的污染物质,从而最终达到清除土壤中污染物的一类技术总称。生物修复是污染土壤修复方法的主体,其中应用最为广泛的是微生物和植物修复。同物理、化学方法相比,生物修复具有土壤理化特性破坏小、污染物降解高、二次污染小、处理成本低、应用广泛等特点,随着土壤修复要求的逐步提高,生物修复技术的推广得到了迅猛发展。
生物修复技术分为植物修复、动物修复和微生物修复。目前,用于修复的生物主要是植物和微生物,另外还有少量的原生动物。植物修复方法主要是利用了植物对污染物的吸收、降解、转化和挥发等。微生物修复机理包括生物吸附、细胞代谢、表面生物大分子吸收转运、生物吞饮、沉淀和氧化还原等。现在在实际应用中,最常见的是根际修复。根际修复是利用土壤中的微生物、植物、菌根真菌及其相互作用的根际和菌(丝)际环境,有效地降解土壤中的污染物。它克服了微生物修复和植物修复污染土壤的不足,是污染物植物修复的纵深研究,是一种复合的生物修复技术。根际修复具有经济、有效、实用、美观、原位非破坏型、无二次污染、可大面积应用等独特优点而越来越受到人们的重视,是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。
菌根修复是根际修复中的一种,与其它生物修复方法相比,菌根修复的优点有,通过外延菌丝显著增加了菌根与土体的接触面积。据报道外延菌丝与土体的接触面积可超过300m2;菌根和菌丝周围特殊的土体条件,为微生物生长和繁殖提供了良好环境,树木每克外生菌根可分别支持106个好氧细菌和102个酵母;在生物数量方面,菌根际微比周围土体高1000倍。菌根条件下,菌根与土体接触面积的扩大和微生物数量的增多为其修复污染土壤提供了良好基础。丛枝菌根(AM)是丛枝菌根真菌(AMF)与植物根系相互作用的互惠共生体,在自然界中分布最广的一类菌根,AM真菌能与陆地上绝大多数的高等植物共生。
联合修复就是共用多种修复技术或以一种修复技术为主,辅以其他方法将土壤中的污染物去除。目前土壤污染大多属于复合污染,单一修复方法难以解决复合污染土壤修复问题,所以通过不同修复方法的组合可以满足污染土壤修复的实际需求。物理和化学联合修复弥补了某些修复方法存在的不足,提高了污染物降解速率,降低了修复费用;生物修复与物理化学修复联合的方法主要是以一种修复技术为主,其他的为辅来完善修复技术,如微生物进一步降解物理修复中的污染物使其去除效率更高;化学和生物联合修复也是为克服其不足而创造的,它常常利用某些化学物质加快生物降解过程或强化植物对污染物的吸收降解能力等。
产后修复的方法篇4
1.1对农作物生长过程及产量的影响
洪水会对农作物的生长造成不良的影响,当洪水侵入农田后,会带来大量的石块和杂物,对于一些根系不发达的农作物来说,有被洪水冲走的可能性,这种情况一旦发生,会给农田带来不可挽回的损失。对于根系发达的农作物来说,农作物的根部会出现腐烂的情况,这需要及时使用农业的科技手段进行恢复,但在一定程度上提升了农作物生产成本。同时,洪水也会带来各种各样的污染物,这些污染物对于农作物的生长十分不利,使农作物减产甚至使土地无法再种植农作物。此外,污染物会侵入土壤中,继而进入到农作物中,这使得农作物会产生一定的毒性,使得无法再为人类食用。
1.2对农田土壤土质的影响
洪水一旦侵入农田会对农田的土壤产生恶性的影响,洪水会侵蚀农田表面的土壤,农田表面的土壤对于农作物的生长有着关键性的作用,农田表面的土壤有着大量的腐殖质和营养物质,这些物质能够促进农作物的生长。洪水强大的侵蚀力会冲蚀掉土壤的营养部分,这使得农田不能够发挥自身的作用,使得农田不再具有耕作的条件和意义,同时会造成农作物的绝产或绝收,使农民损失大量的经济利益。
2水毁农田水利工程的修复技术
2.1对水毁农田进行受损状况调查
在对水毁农田水利工程进行修复时,应当对水毁农田的受损状况进行深入细致的调查工作。主要调查农田的实际受损状况,这主要是根据实际的受损状况开展修复工作,确定施工的具体方案和实际的施工时间。同时还要对水毁农田周围农民的实际受损情况和经济、生活的受损状况进行调查,这主要为了在制定相关修复方案时,考虑到修复方案对于农民生活的影响。调查工作主要是为实际工作的开展提供依据,防止在实际的修复过程中造成对于水毁农田的再次伤害,更好地安排修复人员的日常工作和生活,也能够防止修复工作对周边居民的正常生产生活产生不良影响。
2.2对农田表面杂物进行清理
在对农田进行相关调查后,制定修复方案时,首先应该进行的是对农田表面杂物的清理和整理,因为这些杂物往往含有一些有毒物质,这些有毒物质会对农作物的生长产生不良的影响,生长出来的农作物会含有有毒物质,不能够通过相应的农作物生产质量检查,人们食用了这种土地生产出的农作物后会产生食物中毒,对人们的身体健康产生危害。有毒物质一旦侵入土地,会对土地整体的营养结构造成破坏,使得农田不再适应农业生产,最终造成不可挽回的损失。
2.3对农田表层土壤进行修复
在对农田表面杂物进行处理后,就要对农田表层的土壤进行修复,洪水会冲蚀掉农田表层大量的营养元素,还会在土地表面沉降一些有毒和有害物质,因此对于表层土壤的修复就显得十分重要。主要方法是根据实际的调查情况了解表层土壤被侵蚀的深度,对受侵蚀和污染的土壤进行清理,同时要在原有的土层上补充新鲜且有一定腐殖质的土壤。要对新土壤和旧土壤进行充分融合,保证表层土壤具有肥力,能够适应农作物的耕作。整理过的表层土壤要进行一定时间的休耕之后才能够再进行相关的耕作作业,否则会导致农作物生长不良的现象,损害农民的经济利益。
2.4对农田地埂进行修复
在发生洪水时,洪水强大的冲蚀力会对农田地埂造成损害,会出现无法辨认土地,无法进行机械化和正常工作的情况。因此,要对农田地埂进行有效的修复,才能够保证农业工作的正常进行。进行农田地埂修复工作主要是使用石块对地埂进行修复或者重建,保证地埂的整洁性,方便耕作,减少水土和土壤营养成分的流失。要根据土地的范围、受损程度、受损情况和土地当时的环境,根据这些预测工程方案,必要时进行彻底重修。
3减轻农田遭受损害的长效机制和手段
我国的洪涝灾害频发,这对于我国的农业生产造成了不良的影响。因此,只有加强对于恶劣天气的预报,让农民及时了解洪涝灾害的动向,及时对农田进行加固和相应的防护措施,减少因洪涝灾害造成的损失。同时,应当加强对于我国农田的建设,主要是加固农田地埂,对农田进行定期的治理等手段,采用这些手段才能够真正增强农田的抗灾害能力。农业是我国的基础产业,我国是传统的农业大国,只有加快对于水毁农田水利工程的修复,并制定出相应的防护和防治政策,才能够真正促进我国农业的发展。
4结语
产后修复的方法篇5
关键词:矿区重金属污染物理修复化学修复生物修复
Theresearchprogressofremediationmethodsonheavymetalcontaminatedmininglands
ZHANGZhi-Ming,HUANGZhan-Bin,SHANRui-Juan,SUNPeng-Cheng
SchoolofChemicalandEnvironmentalEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Beijing,100083,China
Abstract:Theproblemofheavymetalpollutioninprocessingofmineralresourcedevelopmentbecomesserious,andtheremediationmethodisaveryimportanttopic.Thispaperanalyzedthemethodsofphysicalremediation,chemicalremediationandbiologicalemediationforheavymetalremediationinmininglands,andpointsoutthecharacteristicsofeachmethod.Byanalyzing,thearticleproposedthatjointremediation,phytoremediation,andchemicalmodifiedmaterialsremediationareimportantdirectionsofheavymetalcontaminatedsoilremediation.
Keywords:miningland;heavymetalpollution;physicalremediation;chemicalremediation;biologicalremediation
1.引言
我国矿产资源丰富,为国家经济建设做出了巨大的贡献,是工业经济的重要支柱,促进了社会进步,但在矿产开采和冶炼过程中也存在一系列严重的环境问题。
首先,矿产开采会占用大片土地,并可能造成地质灾害。在采矿的过程中产生大量的矿渣,包括选矿渣、尾矿渣及生活垃圾等。据统计,中国铁矿石开采经选矿后68%以上为尾矿,黄金矿开采选矿后几乎100%为尾矿[1]。超过90%的矿区废弃物采取堆放处理,占用了大片的土地。我国矿山多为地下开采,常常导致地表裂缝与塌陷,严重危及到地表的人类活动。
其次,矿山开采过程破坏生态环境,造成环境污染。矿区大片植被遭到破坏,表土剥离,加剧了水土流失,引起了土壤退化,导致生态失衡。矿产开采中产生的废弃物成分复杂,含有大量的酸性、碱性或有毒的物质,这些物质能对周边地区造成严重的影响。
许多矿物有重金属伴生,矿物开采过程中常产生重金属污染。重金属具有长期性,稳定性和隐蔽性的特征,同时重金属元素会在植物体内积累,并通过食物链富集到动物和人体中,诱发癌变或其他疾病[2],危害人类健康。如铅中毒会影响人的神经系统、造血系统和消化系统等,镉中毒则会引起骨痛病。矿区土壤重金属污染已不容忽视,到了亟待解决的地步。
矿区固体废弃物和矿山酸性废水是矿区土壤中重金属的主要来源。尤其是在Pb/Zn矿、Fe/S矿的开采过程中,尾矿废石中的Pb、Cd、Zn、Cr、Cu、As等在地表水的冲洗和雨水的淋滤下进入土壤并累积起来。而酸性废水则使矿区中的重金属元素活化,以离子形态迁移到矿区周边的农田土壤或河流中,导致土壤和河流中重金属含量远远超过背景值[3],影响农产品品质和饮水健康。另外,在矿石采矿、运输及排土过程中,尘埃污染也是矿区周边土壤中重金属的一个来源。
在发达国家和地区,矿区废弃地治理已达50%以上[4],而我国还不到10%。近年来,我国开始重视矿区重金属污染的治理,如中国污染场地修复科技创新与产业发展论坛中来自全国各地的重金属污染场地修复专家一起商议湖南重金属污染矿区的治理措施,并对各方法的实用性做了分析。土壤重金属的各个修复方法可以降低重金属的浓度或生物可利用度,降低对生态环境及人类健康的危害。
重金属污染土壤的修复中,方法的选择至关重要。本文在阐述了重金属污染土壤的基本修复原理后,着重分析了土壤重金属污染的物理修复法、化学修复法和生物修复法,为土壤中重金属的去除、固化及钝化提供了理论依据。
2.重金属污染土壤的修复技术
国内外用来修复土壤污染的方法较多,在具体的应用过程中多为交叉使用,一般分为三大类,即物理修复方法、化学修复方法和生物修复方法[5]。其修复原理如下:
(1)加入化学改良剂转化重金属在土壤中的存在化学价态和存在形态,使其固化或钝化。或者采用物理修复等方法,使重金属在土壤中稳定化,降低其对植物和人体的毒性;
(2)利用重金属累积植物、动物、微生物吸收土壤中的重金属,然后处理该生物或者回收重金属;
(3)将重金属变为可溶态、游离态,然后进行淋洗并收集淋洗液中的重金属,达到降低土壤中重金属含量的目的[5]。
3.物理修复法
物理修复法是基于机械物理的工程方法,它主要包括客土、换土和翻土法、电动修复法和热处理法三种。
3.1客土、换土和翻土
客土法是指向被重金属污染的土壤中加入大量干净土壤,覆盖在土壤表层或混匀,使重金属浓度降低至低于临界危害浓度,从而达到减轻污染的目的[6]。对移动性较差的重金属污染物(如铅)采用客土法时,相对较少的客土量也能满足要求,可减少工程量。
换土法是指把受重金属污染的土壤取走,代之以干净的土壤。该方法适用于小面积严重污染的地区,以迅速地解决问题,并防止污染扩大化。此方法要求对换出的受污染土壤进行妥善处理,以防止二次污染[7]。
翻土法是指深翻土壤,使表层的重金属污染物分散到更深的土层,达到减少表层土壤污染物的目的。
在矿区重金属治理的过程中,换土法治理较为彻底,而客土法和翻土法并未根除土壤中的重金属污染物,相反把重金属继续留在土壤中,因此这两种方法只适用于移动性差的重金属污染物,以免土壤中重金属污染物对地下水造成污染。
3.2电动修复
电动修复法是由美国路易斯安那州立大学研究出的一种治理土壤污染的原位修复方法,该方法近年来在一些欧美发达国家发展很快。它适合修复低渗透粘土和淤泥土,可以控制污染物流向[8]。
在电动修复过程中,利用天然导电性土壤加载电流形成的电场梯度使土壤中的重金属离子(如铅、镉、锌、镍、钼、铜、铀等)以电迁移和电透渗的方式向电极移动,然后在电极部位进行集中处理。郑喜坤等[9]在沙土上的实验表明,土壤中Pb2+、Cr3+等重金属离子的除去率可达90%以上。该方法不搅动土层,且修复时间较短[10],是一种可行的修复技术。
3.3热处理
热处理法是利用高频电压释放电磁波产生的热能对土壤进行加热,使一些易挥发性有毒重金属从土壤颗粒内解吸并分离,从而达到修复的目的[11]。该技术可以修复被Hg和As等重金属污染的土壤。
虽然物理修复方法取得了一定的成果,但其还存在局限性。客土、换土和翻土法操作起来花费具大,破坏土壤结构,使土壤肥力下降,同时还依然需要对换土进行堆放或处理;电动修复法在实际运用中受其他多种因素影响,可控性差;热处理法对气体汞不易回收。
4.化学修复法
4.1化学改良剂
该方法是指向重金属污染土壤中添加化学改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,改变其在土壤中的存在形态,使其钝化后减少向土壤深层和地下水迁移,从而降低其生物有效性。
常用的化学改良剂有石灰、碳酸钙、沸石、硅酸盐、磷酸盐等,不同改良剂对重金属的作用机理不同。
如施用石灰或碳酸钙主要是提高土壤pH值,促使土壤中镉、铜、汞、锌等元素形成氢氧化物或碳酸盐等结合态盐类沉淀。
如当土壤pH>6.5时,Hg就能形成氢氧化物或碳酸盐沉淀[12]。沸石是一种碱土金属矿物,通过吸附、离子交换等降低土壤中的重金属生物有效性。黄占斌等指出对于铅、镉复合污染土壤,环境材料腐殖酸对铅有显著固定作用,而高分子材料SAP及材料组合(腐殖酸、高分子材料SAP和沸石)对镉起到明显固定作用。A.Chlopecka等发现沸石、磷石灰等能降低重金属Pb、Cd的移动性,且能够减少玉米和大麦对重金属Pb、Cd的吸收量。
4.2化学淋洗
化学淋洗修复法是指在重力或外压下向污染土壤中加入化学溶剂,使重金属溶解在溶剂中,从固相转移至液相,然后再把溶解有重金属的溶液从土层中抽提出来,进行溶液中重金属的处理过程[15]。利用此方法开展修复工作时,既可以在原位进行,也可采用异位修复[16]。
原位化学淋洗修复法要在污染地进行全部过程,包括清洗液投加、土壤淋出液收集和淋出液处理等。
由于原位化学淋洗过程形成了可迁移态污染物,因此要把处理区域封闭起来避免污染扩大化;异位化学淋洗修复法则要把重金属污染土壤挖掘出来,用化学试剂清洗,以去除重金属,再处理含有重金属的废液,最后清洁后的土壤可以回填或作其他用途。
化学淋洗法的关键在于试剂的选择,可用来淋洗土壤重金属的试剂主要有盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、草酸、氢氧化钠、EDTA等。现已证明EDTA是针对重金属污染最有效的提取剂,但其价格昂贵,且对EDTA的回收还存在技术问题[17]。
5.生物修复法
生物修复法是通过植物、微生物或者动物的代谢活动,降低土壤中重金属含量方法。它主要包括植物修复法、微生物修复法、动物修复法和菌根修复法四种。
5.1植物修复
植物修复是将对重金属有超累积能力的植物种植在污染土壤上,待植物成熟后收获并进行妥善处理(如灰分回收)。
通过该种植物可将重金属移出土壤,达到治理污染的目的。对于修复重金属污染土壤,植物修复法主要有植物钝化、植物提取和植物挥发三种。
植物钝化是指利用植物根系分泌物降低重金属的活性,从而减少重金属的生物毒性和有效性,并防止其进入地下水和食物链,减少对人类健康的威胁。
如植物分泌的磷酸盐与土壤中的铅结合成难溶的磷酸铅,使铅得到固化。除直接与重金属发生作用外,根系分泌物导致的根际环境pH值和Eh值的变化也可转变重金属的化学形态,使重金属固化在土壤中。
但是这种方法并未将重金属去除,因此环境条件的改变仍有可能活化重金属。
植物提取是指利用重金属超累积植物从污染土壤中吸收重金属,并将其转移、储存在植物地上部分(茎或叶),随后收割地上部分并集中处理其中的重金属,从而达到降低土壤重金属含量的目的。蒋先军等发现,印度芥菜对铜、锌、铅污染的土壤有良好修复效果。夏星辉[22]指出蕨类植物对镉的富集能力很强,杨柳科能大量富集镉,十字花科的芸苔能富集铅,芥子草能富集铅、锡、锌、铜等。在英国和澳大利亚等国家,一些对重金属有高耐受性的植物的培育已经商业化。
植物挥发是指植物将其吸收的重金属转化为可挥发态,并挥发出植物的过程。如植物可以吸收土壤中的Hg2+,然后使之转化成气态HgO后,通过蒸腾作用从叶片蒸发出来。这种方法只适用于具有挥发性的重金属污染物,应用范围较小。同时,该方法将污染物转移到大气中,对大气环境造成一定影响。
5.2微生物修复
微生物修复法是利用微生物对重金属的亲和吸附作用将其转化为低毒产物,从而降低污染程度。
虽然微生物不能直接降解重金属,但其可改变重金属的物理或化学特性,进而影响重金属的迁移与转化。微生物修复重金属污染土壤的机理包括生物吸附、生物转化、胞外沉淀、生物累积等。通过这些过程,微生物便可降低土壤中重金属的生物毒性[23]。
由于细胞表面带有电荷,土壤中的微生物可吸附重金属离子或通过摄取将重金属离子富集在细胞内部。微生物与重金属离子的氧化还原反应也可降低重金属的生物毒性,如在好气或厌气的条件下,异养微生物可将Cr6+还原为Cr3+,降低其毒性。杜立栋等[24]从铅污染矿区土壤中筛选出一株青霉菌,对人工培养基中有效铅的去除率达96.54%,且富集效果比较稳定,可应用于铅污染矿区土壤的生物修复。
5.3动物修复
土壤重金属污染的动物修复是指利用土壤动物在自然条件或人工控制下,在污染土壤中生长、繁殖等活动过程中对污染物进行富集和钝化等作用,从而使污染物降低或消除的一种修复技术。
在评价污染物的生态学危害研究中,科研工作者对土壤动物并未给予足够的重视,所以与微生物修复相比,国内外的相关报道还不多。而在众多土壤动物中,普遍认为蚯蚓是改良土壤的能手,并且对土壤污染具有指示作用,具有巨大的修复污染土壤潜力。
朱永恒等[25]研究得出蚯蚓对重金属的富集量随着污染浓度的增加而增加,蚯蚓体内的Pb、Cd和As的含量和土壤中这三项元素的含量具有良好的相关性。且蚯蚓体内的金属硫蛋白和溶酶体机制可以解毒重金属。除蚯蚓外,腐生波豆虫及梅氏扁豆虫等动物对重金属也有明显的富集作用[27]。土壤动物不仅直接富集重金属,还和微生物、植物协同富集重金属,改变重金属的形态,使重金属钝化而失去毒性。
5.4菌根修复
菌根是指土壤中真菌菌丝与植物根系形成的联合体。成熟的菌根是一个复杂的群体,包括真菌、固氮菌和放线菌,这些菌类有一定的修复重金属污染的能力。
菌根真菌可通过分泌特殊的分泌物改变植物根际环境,从而使重金属转变为无毒或低毒的形态,降低其毒性,起到促进重金属的植物钝化作用。申鸿等[28]通过对菌根的研究发现,菌根玉米地上部铜浓度降低24.3%,根系铜浓度降低24.1%,表明菌根植物对铜污染土壤具有一定的生物修复作用。黄艺等[29]采用根垫法和连续形态分析技术,分析了生长在重金属污染土壤中有菌根小麦和无菌根小麦根际铜、锌、铅、镉的形态分布和变化趋势,发现菌根可调节根际中土壤重金属形态降低重金属的生物有效性。
此外,菌根还能使菌根植物体中重金属积累量增加,强化植物提取的效果。
6.结论与展望
国外关于土壤污染物重金属的研究,澳大利亚、美国、德国等国家比较深入,尤其是澳大利亚。其研究主要集中在利用沸石等物质降低重金属在土壤中的迁移性或者利用超富集植物对土壤中的重金属元素进行吸收以降低重金属的浓度。
国内关于土壤重金属的污染治理也具有此趋势,但对于动物修复的机理还不是很明确。
由于矿区污染土壤中重金属种类多样且浓度较高,单一修复手段难以取得满意的修复效果。因此在实际修复过程中应根据污染物性质、污染程度、土壤条件等因素,综合利用物理、化学和生物等修复方法,因地制宜地开展重金属污染土壤联合修复。在矿区重金属污染治理方法中,化学与生物联合修复方法具有广阔的应用前景。该方法将化学修复法与植物修复、微生物修复等生物修复法联合,在添加钝化剂、表面活性剂等之后植物对复合重金属污染土壤的修复有显著的效果。该方法相对于其他修复方法(如物理法中的电动修复法),具有成本低廉、操作简便和效果显著的优点,适合大规模的污染土壤修复。
虽然重金属污染土壤的修复取得了一定的成果,但局限性仍然存在,如用于植物修复的超积累植物大部分植株矮小、生长缓慢且生长周期长,因而修复时间较长,且植物挥发作用使可挥发性重金属易对大气和人类造成伤害,故需要进一步加强机理研究以避免二次污染。澳大利亚等国家虽已经筛选出有效吸收重金属的植物,并部分商业化,但大面积普及难度较高。植物的钝化作用与投加化学改良剂法并没有将土壤中的重金属离子去除,只是暂时的固定,当环境条件发生改变时,重金属有可能再度活化而危害地下水及植物。
针对这些问题,我们应利用基因工程等手段开展重金属积累植物或菌根的筛选,以提高重金属的积累量,达到去除或简化重金属污染的目的。
同时,一种单一的化学改良剂很难有效地处理多种重金属污染土壤,故针对矿区土壤中重金属的多样性及各种重金属间的相互作用,应将各种改良剂配施并开发复合稳定剂,并利用工程手段或技术避免已钝化重金属的再度活化,降低重金属对人类威胁程度。此外,还可以通过化学方法和生物方法在时间和空间上的合理组合,结合应用中的配套措施(如作物的轮作和间作),与土壤化学固化和植物修复搭配,使一定时期内重金属污染土壤得到改良和修复,取得生产安全和环境安全的效果。
参考文献
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[2]黄铭洪,骆永明.矿区土地修复与生态恢复[J].土壤学报,2003,40(2):161-167.
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[4]张东为,崔建国.金属矿山尾矿废弃地植物修复措施探讨[J].中国水土保持,2006(3):40-41.
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[6]李永涛,吴启堂.土壤重金属污染治理措施综述[J].热带亚热带土壤科学,1997,6(2):134-139.
产后修复的方法篇6
资料与方法
选取2008~2011年完成Cercon全瓷修复的66例患者80颗全瓷冠为研究对象,其中男22例,女44例;年龄20~50岁,前牙单冠20例,后牙单冠15例,15例3牙单位固定桥。患牙选择标准:牙体缺损、牙变色、咬合关系基本正常牙周组织健康、牙齿无松动、X线片检查牙槽骨无吸收或吸收少于1/3,根尖无阴影。
材料和器械:Cercon(泽康)CAD/CAM系统、Cercon锆体、硅橡胶印模材,树脂黏结剂。
方法:比色:采用VITA3D-Master比色板自然光线下比色,避免长时间备牙后出现视觉疲劳而影响比色效果。用排龈线排开牙龈及龈缘以便进行牙周保护。牙体预备:基本与普通烤瓷牙体预备要求相同,有所不同的是要求全肩台。各牙面磨削量:咬合面1.5~2.0mm、非咬合面1.0~1.5mm。要求,直角全肩台,宽度0.7~1.0mm,龈下肩台深度0.5~1.0mm,咬合向聚合度5°~6°,牙体预备时要避免产生倒凹,各轴角应圆钝,肩台连续光滑。牙体预备避免损伤邻牙、牙龈组织,尤其是结合上皮。硅橡胶取模,灌制超硬石膏模型。通过CAD/CAM技术制作氧化锆全瓷基底冠。基底冠烤瓷上釉后试戴氧化锆全瓷冠,检查形态、边缘密合度、接触点位置、邻接松紧度,调整咬合间隙。精细调磨至医患双方满意后,隔湿、树脂黏结剂粘结、去除多余黏结剂,再次检查咬合或进行调整。嘱患者避免咬过硬食物,保持口腔卫生,定期复诊。
结果
经过3年的临床观察,除1颗全瓷单冠脱落3颗后牙全瓷冠崩瓷外,余76颗修复体,美观、自然、未发生任何崩瓷,瓷折裂、变色和明显色素沉着、修复体龈缘也未出现继发龋、龈炎和牙龈着色现象,修复效果满意率95%。
讨论
金属烤瓷熔附冠桥是临床上常用的牙缺损的修复方法之一,但是由于金属和人体的差异性,金属烤瓷冠戴入后,其内冠边缘伸入龈沟内,例如镍铬合金与唾液、龈沟液及饮料食物长期接触,唾液和龈沟液及饮食中富含电解质成分,会对镍铬合金产生腐蚀作用,导致金属离子析出,这些腐蚀产物又会对机体,特别是牙周组织产生各种伤害[1]。并且金属烤瓷冠修复存在着金属底冠的不透光性以及金瓷结合等问题,以及口腔金属材料导致头颈部MRI影像模糊等现象,使它在美学和耐用性上存在无法克服的缺点。因此越来越多的医生和患者开始意识到应该逐渐减少金属在固定修复中的使用。而二氧化锆全瓷冠的强度、硬度、美学性能、抗腐蚀、抗疲劳性能以及生物相容性均比较优越,且质量更轻,因此被认为是金属烤瓷冠很好的替代品,所有全瓷修复材料中以二氧化锆全瓷修复强度最高,它是对缺损或缺失牙达到与真牙的颜色和功能相仿的修复方法。是目前为止最为理想的修复体。
操作过程中注意事项:①严格选择适应证,排除标准:乳牙和发育未完成的青少年活髓牙;牙冠过短、过小,或缺损严重,无法取得足够的固位和抗力者;上下牙咬合过紧无法制备出充足空间的牙;对刃合未矫正或夜磨牙患者;牙缺失后,基牙数目不足或条件不好,或牙周疾病不宜固定修复。②严格掌握牙体预备空间,要保证修复体有足够厚度,尤其是后牙基牙预备要有足够空间来确保后牙全瓷冠强度和理想厚度。孙强等对全瓷冠应力分布的影响研究提示[2],咬合面是全瓷材料破碎的危险区。因此,在制作中要保证至少1.2mm的操作间隙,控制底层基本厚度的同时对颌牙功能尖也不能忽视。基牙肩台宽度要足够;肩台的制备对全瓷冠的成功修复非常重要,使完成后冠的形态大小与邻牙及整体面容协调一致,这个厚度不仅可以确保冠的强度,减少崩瓷发生,还可以分层堆瓷获得理想颜色。③严格掌握临时冠的制作,其的制作对瓷全冠临床效果存在边缘适合性、表面光滑度的影响。当临时冠的边缘位于牙龈下时更为重要,因为多数的临时冠是树脂材料,边缘很难抛光,粗糙的边缘会使菌斑滞留,所以必然损害牙周组织健康。④严格掌握烤瓷冠的黏结,选用合理的粘结材料对提高烤瓷修复的远期效果极为重要[3]。有研究表明羧酸锌水门汀、玻璃子水门汀、复合树脂粘接钴铬合金烤瓷冠,复合树脂的微渗漏较小,羧酸锌水门汀和玻璃子水门汀的微渗漏较大。由于复合树脂材料溶于唾液较其他材料小,所以可以获得较好的边缘封闭,从而提高了修复体的临床使用寿命全瓷冠的粘结是全瓷修复成功的重要环节,粘固全瓷修复体时用氢氟酸酸蚀,用硅烷耦联剂处理后再用树脂粘结剂粘结可明显提高黏结力。
总之,以全瓷冠修复技术进行牙修复,其耐久性好,边缘适合性佳,具有透光性,术后敏感性少,无牙龈着色,牙龈组织无刺激,具有良好的美学和生物学特性,机械性能也与牙本质相似,这使得其成为牙体组织缺损修复发展的新方向。是牙美容修复的一种较理想的方法。
参考文献
1朱聘倬.不同烤瓷牙内冠材料对产生龈缘黑线影响的分析[J].上海生物医学工程,2004,25(4):38-39.