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就目前我国农田土壤重金属污染状况来看,湖南、江西、云南、贵州、四川、广西等有色金属矿区土壤重金属污染尤为严重。我国西南地区(云南、贵州、广西等)土壤重金属背景值远高于全国土壤背景值,如镉、铅、锌、铜、砷等。这主要是由于重金属含量高的岩石(石灰岩类)在风化成土过程中释放重金属而富集土壤中的缘故。大中城市郊区以污水灌溉农田土壤重金属污染为主,其中蔬菜,特别是叶类蔬菜超标比较明显,部分地区,玉米和小麦的镉、铅、汞等重金属污染超标也比较明显,但应该注意到对玉米、小麦重金属超标现象仍然需要考虑大气污染源的输入,而不一定全部来自土壤污染。
问:面对土壤重金属污染这样一个严峻的问题,目前有哪几种类型的修复技术,您所熟悉的土壤重金属污染钝化修复技术相比之下又有哪些优势?
答:在农田土壤重金属污染修复中,由于必须确保修复后农田土壤质地、理化性质、环境质量等要素不能发生明显变化,不能影响农业正常生产,不能明显降低农作物产量和品质,同时不能显著增加农民耕作负担,所以,相对于场地土壤重金属的污染修复,农田土壤重金属污染修复有其自身需求和特殊性。
目前,适应于农田土壤重金属污染修复的技术措施主要包括:(1)农艺调控措施,(2)原位化学钝化/稳定化技术,(3)超富集植物/富集植物提取技术。其中农艺调控主要指采取水肥管理、低累积品种替换、土壤pH调节、叶面调理剂拮抗抑吸及种植结构调整等措施来控制土壤重金属污染,直接或间接达到降低农产品对重金属吸收累积的目的。
农艺调控措施具有操作简单、费用低、技术较成熟等优点,但存在一定的缺点,比如修复效果受地域环境、季节、土壤性质等影响较大,使得修复效果不稳定、修复效率较低等,对南方酸性水稻田镉污染地区,采取农艺调控措施,稻米镉降低率一般在10%~30%左右,该项措施仅适应于农产品重金属轻微和轻度超标农田土壤重金属污染调控;其中,对农产品超标较高的农田土壤重金属污染,一般很难通过农艺调控措施将农产品中重金属含量降低到食品污染物控制限量标准值以下。
原位钝化修复技术主要是指向污染土壤中添加一种或多种钝化修复剂,通过调节土壤理化性质以及吸附、沉淀、离子交换、腐殖化、氧化-还原等一系列反应,改变重金属元素在土壤中的化学形态和赋存状态,实现土壤中重金属的钝化/稳定化,降低其在土壤中的可移动性和生物有效性,从而阻止重金属从土壤通过植物根部向农作物地上部的迁移累积,以达到治理污染土壤的目的。
钝化修复技术与其他修复技术相比具有如下优势:(1)修复速率快、稳定性好、费用较低、操作简单;(2)不影响农业生产,可以实现“边生产边修复”;(3)能够改善农田土壤环境质量;(4)适用于大面积中轻度重金属污染农田土壤修复治理。目前,在重金属污染农田的修复治理中已得到广泛应用,而且有可能被认为是农田土壤重金属污染较为实用、有效的一种技术措施。特别是对农艺调控措施无法解决的中轻度重金属污染农田,钝化修复是一种较好的防控技术手段。
问:土壤重金属污染钝化修复技术主要是通过添加外源物质,将重金属转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式,以降低其对农田生态系统的危害风险,那这种外源物质具体是什么,它会对土壤造成什么影响?
答:目前,国内外在农田土壤重金属污染钝化修复中,使用的钝化剂材料主要包括:(1)粘土矿物,如海泡石、蒙脱土、膨润土、凹土、高岭土等;(2)碳材料,如秸秆炭、黑炭、果壳炭、骨炭等;(3)含磷材料,如钙镁磷肥、羟基磷灰石、磷矿粉、磷酸盐等;(4)硅钙材料,如石灰、石灰石、碳酸钙镁、硅酸钠、硅酸钙、硅肥等;(5)金属氧化物,如氧化铁、硫酸亚铁、硫酸铁、针铁矿、氧化锰、锰钾矿等;(6)有机物料,如畜禽粪便、腐殖酸、泥炭、有机堆肥等;(7)工业废弃物,如粉煤灰、钢渣、赤泥、污泥等。但在实际农田使用中,应尽可能避免使用工业废弃物作为钝化修复剂,以免给农田土壤带来新的二次污染或破坏土壤结构和理化性质及环境质量,对农田长期环境质量带来不可预测的不利影响。
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