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农田土壤重金属污染状况及修复技术研究

北极星环境修复网  来源:《防护工程》  作者:张鹏 郭冬莉  2019/10/16 16:36:37  我要投稿  

北极星环境修复网讯:摘要:土壤的是自然生态系统中极为重要的一个环节,也是人们赖以生存的根本,我们要对土壤环境问题给予足够的重视,包括但远远不止于土壤重金属污染问题这一种。在土壤问题防治的过程中,我们要重视源头的控制,从根本上解决土地污染问题。

关键词:农田土壤;重金属污染状况;修复技术

引言

随着农业和工业的发展,农作物生产使用化学物质的种类日趋多样化。而随着这些化学物质用量的增多,土壤重金属污染的情况日趋严重,污染面积同样在逐年扩大。重金属是指比重在5.0以上的金属,那些有显著生物性毒性的重金属,比如:汞、镉、铅、铬及类金属砷等,是造成土壤重金属污染的重要源头。这些物质在土壤中的含量超标,将导致短时间内土壤理化特性的改变,而且很难恢复。同时,有通过生物链威胁人体健康的可能。

1土壤重金属污染现状

1.1重金属概述

重金属的定义,是指比重在5.0以上的金属。比如:Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等等,都可划归为重金属的范畴。根据农作物生长需求的不同,重金属的划分有两大类:其一,植物生长不需要的,可危害人体健康的,比如:汞、镉、铅等;其二,植物生长需要的,同样人体也需要的。但是,过量会造成污染,影响人体健康的。比如:铜、锌等。

1.2污染现状

了解重金属物质分类后,这里可造成农田土壤污染的重金属种类,实际上主要是有显著生物性毒性的重金属,比如:汞、镉、铅、铬及类金属砷等。这些物质在土壤中的含量超标,将导致短时间内土壤理化特性的改变,而且很难恢复。同时,有通过生物链威胁人体健康的可能。根据近期农业部对24个省市548hm2土壤污染情况的调查来看,重金属对农田的污染影响占到了80%之多。同时,各种重金属污染种类的汇总中,Pb、Cd、Hg、As等的超标率最高。根据以往的统计显示,受重金属污染而造成的作物减产每年都超过1000万t,而被重金属污染的粮食作物则高达1200万t,折合经济损失在200亿元以上。这些被污染的土地,最危险的地方在于:重金属元素固持时间长,移动性较差,靠土壤自身的能力难以分解。为此,有通过生物链借助水、植物等等危害民众健康的可能。

2我国农田土壤重金属污染中的问题

2.1污染的主要来源

在我国经济快速发展的过程中,在城镇和乡村建立了很多的造纸厂、印刷厂、化工厂和肥料厂等,这些工厂的污染都是非常大的,尤其是在造纸厂和印刷厂的产品制造过程中需要大量的水资源,但是在水资源经过工业处理之后就会变成含有重金属的污染性水源,并且很多的企业都由于经济效益的影响选择直接将含有重金属的污水排放到附近的河流当中,周边的农户在对农田进行灌溉的时候就要从附近进行引流,这样就会导致重金属物质随着水流的移动最终转移到农田中,给农作物的生长造成一定的影响,导致了农作物的重金属含量超标[1]。

2.2土壤污染的实际情况

在数据统计中我们发现在污染企业周边的农田土壤都受到了不同情况的影响,很多农田土壤没有化工厂之类的区域也受到了一定程度的影响,因为随着自然环境的不断演变,农田内对农作物有危害的虫类抗抗药性越来越强,也就是说过去的药物对这些虫类已经没有了什么有效的杀除作用,但是病虫害一天不防治就会对农作物产生非常严重的影响,农户为了确保农作物的有效生长就加大了农药的使用量,甚至使用污染更加严重的农药进行处理,对农作物的自然生长造成了严重的影响,其中农作物中重金属的含量严重的超标[2]。

2.3对农作物的负面影响

在重金属含量超标的土壤中农作物是不能得到有效的生长的,很多的农户不知道其中的原因不断的为田地进行增肥,就这样在土壤已经受到了严重的重金属污染之后,过量的肥料又导致了土壤酸碱性的失衡,最终导致土壤的严重盐碱化,也就是说以后该区域的农作物产量将会不断的下降,最终由于土壤的严重污染就会被农户所丢弃导致了农田的荒废。

2.4对土壤生态系统的影响

在重金属的污染中不仅仅是对土壤造成了污染进而影响到了农作物的生长,重金属的污染还会对农田的生态系统造成严重的影响。主要的原因就是重金属的污染源是一直存在的,并且对河流水质的影响也会是缓慢的,很多重金属物质已经随着时间的累计下沉到了土壤的深部,随着重金属的不断下降还可以对地下水造成一定的影响,对周边的植物动物造成一定的影响,也就是说重金属污染源得不到有效的治理,对土壤的生态系统的影响会越来越重[3]。

3农田土壤重金属污染修复技术研究

3.1农艺调控

农艺调控,即改进农艺作业方法,实现直接或间接修复土壤的目的。常用的农艺调控方法有科学水肥管理、改良土壤理化特性等等。比如:田间淹水,大大提升壤土的pH值,增加壤土对Cd2+的吸附能力,很好抑制作物对镉的吸收。有实验证实:经淹水处理的稻米,较旱作物对重金属镉的吸收每千克少了1mg左右。针对性用肥,发挥P-Cd、Zn-Cd、Si-Cd之间的相互拮抗作用,合理增施磷肥、锌肥、硅肥,能大大降低作物对重金属的吸收。此外,有机肥的施用,对刺激有机质络合重金属的效果不错,大大增加壤土吸附固持重金属的能力,对修复土壤重金属污染效果不错。比较其他修复技术,农艺调控成本低,操作最为简单。但是,其修复能力有限,仅适用于污染较轻的壤土。

3.2化学淋洗修复

化学淋洗修复,即借助化学药剂的络合、解吸、溶解作用,将土壤中的重金属固相、液相进而实现分离重金属起到修复的目的。目前,用于此项技术较好的淋洗剂,有:乙二胺四乙酸(EDTA)、氯化铁(FeCl3)、有机酸、柠檬酸等等。此类化学药剂的使用中,FeCl3、柠檬酸最为“温和”,对壤土的影响不大,而且有着很好的去除重金属效果。

这些技术的应用,修复速度较快,比较适合用于小面积的快速修复。在后期去除效果下降时,可考虑配合用植物吸取修复,同时注意改良培肥地力,能很好缓解此项技术后期效率降低的问题。同时,节省淋洗剂的用量,还有利于缩短修复周期。

3.3工程修复

此项技术流程,由客土覆盖、表层剥离、深耕稀释等等几环节。比较其他修复技术,此项技术操作简单,见效相对较快,而且效果稳定。在日本此技术得到广泛应用,目前约有七千多公顷的土壤经客土、换土等得到修复。修复用的客土,需构筑黏土不透水层,一般的厚度应控制在20~40cm。而且,还要做好不定期检测。

当然这项技术也有缺点,体现在:工程操作量大,成本尤高。有统计计算,日本每修复1hm2的土壤,需要耗费约几百万的人民币。而在云南某地的推广实践中,客土的运输成本就在15万元/hm2。而且,修复用的客土,肥力参差不齐,与不同批次土壤混合,会降低土壤的肥力,影响到不同地区壤土的理化特性。

结束语

一般情况下,土壤环境是有一定的自净能力的,可以逐渐分解掉进入土壤的污染物,但是当进入土壤的污染物的速度超过土壤自身的净化能力的时候,就会导致土壤污染现象,打破了土壤环境的自然动态平衡,而且土壤污染会引起土壤性质的改变,导致其应有的功能丧失,土壤肥力下降,因此必须高度重视土壤的污染以及修复技术的研究。

原标题:农田土壤重金属污染状况及修复技术研究 张鹏

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