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三、工程内容
项目工程具体内容如下:
1、基本建设(1)污染源的隔离,包括地表径流隔离坝、截流渠和污染地表径流排洪干渠、沉砂池建设;
(2)工程种植区的水土保持;(3)农田水利排灌(含泵站)系统的建设;(4)排水、降渍和烂泥田改旱田,农田整治与平整;
(5)其他相关附属设施的建设,包括道路、库房等。
2、工程修复以农艺措施、植物提取和化学助剂辅助的组合技术为主要修复方式,对283亩受重金属镉和砷污染的耕作层土壤进行治理,使耕作层土壤中的重金属镉、砷含量达到修复目标值的要求,恢复农田使用功能。组合技术涉及物理、化学、生物修复技术和多种农艺措施。
四、主要实施方式
(1)分类、分区修复:根据农田重金属污染特征,对示范区进行污染类别和修复区域划分,针对性地选择修复技术进行精细组合,然后进行分区对比修复、不断优化修复组合、降低修复成本。
(2)农艺调控措施:通过降渍、翻耕和翻晒,改造烂泥田为旱地;添加土壤复合改良剂,调整土壤结构和理化性质;科学施肥;针对复合污染,实施轮耕、间耕和套种。
(3)化学助剂施用:在未达标区添加重金属活化剂提高修复植物对重金属的吸收量;在达标区添加重金属钝化剂减少经济作物及其他作物对重金属的吸收量,确保安全种植。
(4)植物种植:筛选与培育适合当地自然条件的重金属超富集/富集植物、耐性植物、经济作物、能源植物、观赏植物等,实施绿色修复,确保农产品安全,实现农田可持续发展。
五、修复效果
修复区农田耕作层土壤重金属镉、砷修复绩效目标为:砷浓度≤30mg/kg、镉浓度≤1.0mg/kg。根据2017年修复区农田土壤重金属镉、砷自检测结果,分别采用逐个对比法、加权平均值比较法、95%置信区间比较法判断修复达标情况,结果显示修复区农田土壤自检测镉、砷浓度均达到修复绩效目标。
为确保工程质量达到预期目标,2017年11月项目业主单位会同项目监管单位、项目监理单位,委托具有国内计量认证的第三方实验室开展现场采样点布设、土壤采样及分析检测工作,该第三方实验室2017年12月出具的分析检测报告显示修复区农田耕作层土壤样重金属镉、砷浓度降至土壤环境质量III级标准值以下。
经过充分的资料准备,计划2018年3月28日召开项目验收专家评审会。
六、总结
1、工程达到绩效修复目标
工程实施过程中,根据修复区农田土壤的特定条件以及重金属污染特征,分类、分区、有针对性地选择十几种不同修复技术及其组合,有效降低了耕作层土壤中的镉和砷浓度,耕作层土壤中的重金属镉、砷含量达到修复目标值的要求。
2、积累了应对各种不利影响因素和挑战的丰富经验
本项目污染源控制、水田改旱地难度大、蜈蚣草和遏蓝菜等从试验种植到大冶当地的大田种植技术难度高、植物种植优选本地植物、周边农民配合程度、极端天气和不利地形的影响、土壤重金属污染物浓度分布存在较大的不均匀性等等。
3、完成了重金属修复植物筛选
通过试种优化筛选,选用和培育了一批可用于当地大田条件的重金属镉、砷植物提取的修复植物。
4、实施了本地植物安全种植和筛选
通过对本地植物试种,初步筛选了一批可实现安全种植的植物。
5、探索完善了超富集植物大田规模化种植技术
通过试验优化,形成了成套的镉超富集植物圆叶遏蓝菜、砷超富集植物蜈蚣草在当地田间下的的育苗、大田种植、田间管理、病虫害防治、植物收获及种子储存的管理技术。
6、完成了修复助剂优化筛选
通过试验优化,筛选出了一批具有较好实际效果的重金属活化剂、重金属钝化剂。
7、探索出了一套农艺修复的工程措施
农艺修复工程对重金属镉、砷具有很好的削减效果,农艺修复措施可以成为农田土壤重金属修复达到质量目标的主要措施。
8、形成了快速修复重金属污染农田土壤的系统修复方法
从农田土壤污染现状的实际情况出发,在实践的基础上,不断总结优化,提出一种快速修复重金属污染农田的系统修复方法。该方法经济可行、可操作性强,不占用耕种时间,可利用种植间歇期或农闲期开展,适合大面积推广。
9、“深翻耕+”联合技术效果最佳
统计数据显示,在十几种技术及其组合中,“深翻耕+”联合技术(即深翻耕等农艺措施、植物提取和化学助剂辅助的组合修复方式)效果最佳。其中农艺措施发挥了核心作用;超富集植物提取修复措施因为时间较短(修复期3年),贡献有限;化学助剂辅助作用主要是在修复阶段加入活化剂提高重金属生物有效性从而强化植物提取,安全种植阶段加入钝化剂降低重金属生物有效性从而减少农作物重金属积累。
示范工程采用的农艺措施包括本地农作物、低积累替代品种的种植、深翻耕、土壤改良等。结果表明深翻耕等农艺措施有利于调整土壤结构和理化性质,恢复农田生态和农业生产使用功能,能够实现“边修复边生产”,农民选择意愿较强。单纯超富集植物提取修复措施耗时长、无回报,农民接受度低,推广难度较大,可持续性值得商讨。因此农艺措施、选择性植物种植和化学助剂辅助联合的系统修复方法是实施可持续修复的最佳选择。
10、项目具有较强的代表性,具有大面积推广意义
该项目农田土壤主要污染物为重金属镉和砷,污染成因包括:矿区污水径流汇集和河道污水灌溉,重金属主要集中在土壤表层。污染物种类和污染成因在大冶地区甚至我国南方区域都具有较强的代表性和修复技术挑战性。项目农田类型主要包括:梯田、烂泥田、低洼长期积水田、冷浸田、长期撂荒田、重质粘土田、水旱轮作田等各种特点,囊括了湖北省和我国南方很大部分类型的田地。项目修复理念符合“土十条”对农田土壤提出的安全利用和保障农产品安全的政策要求。基于项目本身的代表性和挑战性,本农田修复项目的经验可以为今后类似类型农田土壤重金属污染修复提供样板或者参考和借鉴。
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