登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
摘要:土壤重金属化学钝化修复是指向污染土壤中添加钝化剂,使重金属由活性向稳定化形态转化,以降低重金属的迁移和生物可利用性,从而修复重金属污染土壤的方法。本文综述了近些年国内外各类钝化材料修复重金属污染土壤的作用效果和机理、实例等方面的研究进展,并讨论了原位修复土壤重金属中亟待解决的问题,旨在为农田土壤重金属污染的化学钝化剂筛选与应用提供参考依据。
前言
随着城镇化、工业化的发展和城市污泥、废弃物进入农业生态系统,土壤重金属污染态势日趋严峻。据国家环保部、国土资源部等的调查,我国土壤各种污染物超标点位占调查总点位的16.1%;而耕地土壤点位超标率高达19.4%,污染情形不容乐观。
由于我国人口压力大,优质耕地资源短缺与粮食生产需求的矛盾异常突出,不可能将污染土壤进行大规模休闲、种植非粮食作物或开展植物修复;工程措施则代价高昂难以实施,且污染土壤填埋并不去除重金属类污染物,所以对农田重金属污染土壤而言,切实可行且能保证作物安全生产的修复措施应是化学钝化,尤其是对中轻度污染的农田土壤。
化学钝化修复是向污染土壤中施入各种钝化剂,利用吸附、沉淀、氧化还原、络合等机制,改变污染物的形态与活性,使其转化成非活性、植物难吸收的组分,从而实现修复利用的技术。目前采用的钝化剂主要包括各类含磷物质、粘土矿物、生物炭、氧化物、有机物等,它们对不同污染物以及土壤类型、污染程度的修复效果有一定差异,相关综述论文也常见报道。本文就一些主要的化学钝化材料修复重金属污染研究进展作一概述,为进一步推动农田重金属污染土壤修复研究与应用提供参考。
1含磷物质对污染土壤中重金属的钝化
含磷物质除提供植物磷营养外,对重金属的钝化修复是当前土壤重金属污染修复研究的热点领域之一,也是一种廉价、环境友好的修复材料,其可以通过释放磷来有效地固定土壤中的重金属。在实际应用中,常见的含磷材料有磷酸及可溶性磷酸盐,磷酸钙、磷灰石、磷矿粉、骨粉等难溶含磷材料,以及活化磷矿粉、溶磷菌–磷矿粉、动物粪便–磷矿粉堆肥等复合含磷材料。含磷材料修复的对象主要包括Pb、Cd、Cu、Zn、Ni、Hg、Cr、Co以及As等。
磷酸盐可以直接参与土壤重金属的钝化,也常与其他矿物材料混合使用。采用磷酸酸化磷矿粉处理Pb污染的土壤,可将土壤中非残渣态Pb转化为残渣态,降低土壤中Pb的淋溶毒性。Pb与磷形成了极稳定的磷氯铅矿[Pb5(PO4)3Cl],明显降低了植物对Pb的吸收。另外,用磷酸化生物炭处理铅污染土壤,发现其有很好的修复效果。与磷酸的钝化作用相比较,可溶性磷酸盐(如磷酸铵、磷酸氢钾)等也可直接参与重金属的钝化作用。用磷酸氢二铵处理土壤60天后,Cd的溶出量从306mg/kg降低到34mg/kg,磷含量增加会相应提高Cd的稳定效果。雷鸣等研究了磷酸氢二钠对污染土壤中重金属(Pb、Cd、Zn)向水稻迁移的影响,发现其显著提高了土壤pH值,降低了土壤中交换态Pb、Cd、Zn含量,同时明显降低了水稻各器官中Pb、Cd的含量。
过磷酸钙和重过磷酸钙等也被用于修复重金属污染的土壤。用过磷酸钙修复Pb、Cu污染的土壤,一段时间培养后,Pb和Cu大幅度转化为残渣态。重过磷酸钙用于钝化修复Pb、Cu和Zn复合污染土壤,4周后发现可有效地降低提取态Pb和Cu,但对土壤中Zn的稳定化影响较小;磷处理可抑制Pb和Cu在土壤剖面中的径向迁移。在Pb、Cd、Cu和Ni污染的土壤中施加重过磷酸钙处理后,Pb和Cd向残渣态转化,降低大白菜对重金属的吸收。林笠等采用盆栽试验研究了重金属Cd、Pb复合污染土壤中添加磷对草莓累积重金属的影响,结果表明,添磷后不仅能显著降低Cd、Pb对草莓产量和品质的影响,还能降低Cd、Pb在各组织中的累积。
含磷材料还包括磷酸钙、天然磷灰石、磷矿粉、骨粉等难溶磷酸盐矿物,它们是碱性矿物,有效磷远低于可溶性磷酸盐及磷肥。用磷矿粉处理重金属污染的土壤能增加植物对As的吸收,降低蕨类植物体内Pb、Cd含量。羟基磷灰石可显著降低土壤中Pb、Zn、Cd、Co和Ni的生物有效性,增强它们的地球化学稳定性。纳米磷材料的性质有别于普通含磷矿物,用纳米Ca3(PO4)2处理射击场的重金属Pb、Cu、Zn污染后,土壤中可提取态重金属大幅度降低,部分Cu和Pb结合在纳米磷酸钙表面;而用负载纳米羟基磷灰石的生物炭原位修复Pb污染土壤,Pb的固定率达到74.8%,残渣态增加到66.6%,土壤中生物有效性Pb显著减少。
难溶磷矿物的磷有效性低,为提高有效磷的释放,溶磷菌–磷矿粉、有机酸活化磷矿粉、动物粪便–磷矿粉堆肥等也被用于处理不同污染程度的土壤。磷矿粉经处理后,有效磷含量提高,对重金属的钝化效率也高于原磷矿粉。Park等利用溶磷菌处理磷矿粉后,固定污染土壤中的Pb效果更强。与溶磷菌相比,草酸处理磷矿粉后,能更好地钝化土壤中重金属Pb、Cu、Cd,毒性淋溶分析显示Pb含量低于美国EPA标准;砖红壤中施加磷矿粉和草酸活化磷矿粉后,交换态铅含量下降,稳定态Pb、Cu含量增加,且活化磷矿粉的效果更佳。许学慧等在Cd、Cu污染的矿区土壤中添加磷矿粉和活化磷矿粉,可降低土壤中交换态重金属的含量,减少莴苣对重金属Cd和Cu的吸收;施加活化磷矿粉后莴苣根和地上部重金属含量比对照最高可降低55%和59%。
含磷材料在土壤重金属原位修复中具有重要的实际意义。该方法对土壤环境的扰动少,除了提供磷素外,大部分磷材料可提高土壤的pH,影响重金属在土壤中的形态,加快重金属由可溶性向难溶性的转化,减少植物对重金属的吸收。现有研究表明,含磷材料主要对重金属Pb、Cd、Cu等有较好的钝化效果,其机理表现在以下方面:提高土壤pH,使重金属离子生成氢氧化物沉淀;利用释放的磷酸根与重金属离子作用,生成溶解度更小的磷酸盐矿物(磷氯铅矿等);土壤重金属离子与含磷矿物晶格中的阳离子发生同晶置换而被固定;金属阳离子在矿物表面发生静电吸附和共沉淀作用被固定(图1),实际环境中这几种作用机理可能是共存的。
2无机矿物对重金属的钝化
无机矿物也常用于土壤重金属的化学钝化,主要包括膨润土、凹凸棒石、海泡石、沸石等无机矿物,赤泥、飞灰、磷石膏和白云石残渣等工业副产物。此外,还有一些化学制品,如硫酸亚铁等。这些通常不提供植物营养成分,而且可以改良土壤性质。
2.1粘土矿物钝化剂
用于土壤污染物钝化的粘土矿物主要包括海泡石、凹凸棒石、膨润土(蒙脱石)等,它们较大的比表面积决定了其良好的吸附性能,可通过吸附、离子交换、配位反应和共沉淀等反应钝化重金属。
凹凸棒石也称坡缕石,对Cd、Pb和Cu污染土壤具有良好的修复效果。其对Zn的钝化以吸附和表面络合为主,对Cd以碳酸盐、氢氧化物或表面络合的形式固定。谢晶晶等认为,Zn2+在凹凸棒石表面先发生快速吸附,其后为慢速沉淀,表面快速水化时可提高悬浮液的pH值,诱导了Zn2+水解沉淀。
Zhang等实验证明凹凸棒石添加量为红壤的1%~4%(质量比)时,土壤中可提取态重金属的浓度都有明显降低。殷飞等发现添加20%凹凸棒石降低可提取态Pb、Cd、Cu、As的比例最高达35%~54%,植物易吸收的可交换态Pb显著减少,残渣态Pb显著增加。Liang等也表明,凹凸棒石能降低水稻土中Cd的可交换态,增加碳酸盐结合态和残渣态,并降低糙米中23%~56%的Cd。
凹凸棒石对重金属的吸附能力可通过改性得到加强。将凹凸棒石改性成微纳米网加入污染土壤,能明显降低土壤Cr(Ⅵ)的淋洗量,并能将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)。添加10%富钙凹凸棒石可以分别降低土壤酸溶态Cd56%和Pb82%。凹凸棒石–磁铁复合物在去除U(Ⅵ)方面比单一组分更优越。
蒙脱石掺入沉积物后可固定Zn,但不能提高Cu的稳定性。0.5%膨润土可明显降低Pb、Zn和Cd的水溶性。Zhang等发现蒙脱石对Cu吸附量可达3741mg/kg,按2%施入土壤可降低对蚯蚓60%的重金属毒性。
相比较单一蒙脱石,其改性产物的环境应用正引起更多关注。蒙脱石–OR–SH(钙基蒙脱石酸活化后,在乙醇–水–巯基硅烷溶液中分散)饱和吸附的Cd无毒性,在连续盆栽4季作物后,对土壤Cd仍保持显著的钝化效果。施加巯基化改性膨润土能有效固定土壤Cd和Pb,显著降低土壤中重金属的活性态含量,并将其转化为稳定的铁锰结合态,有较好的钝化长效性。另外,蒙脱石与有机聚合物的复合研究也有大量报道。将壳聚糖加载到蒙脱石后,该复合物对Pb2+、Cu2+和Cd2+的最大吸附量分别为49.3、28.2和20.6mg/g。
海泡石有较好的重金属吸附能力,能降低水稻土中可交换态Cd并增加碳酸盐结合态和残渣态,使Cd以碳酸盐、氢氧化物或者表面络合的形式被固定。添加0.5%~5%的海泡石可降低菠菜对Cd吸收量的28.0%~72.1%,当5%海泡石加入土壤,酶活性和微生物量也得以恢复。海泡石的添加可使TCLP-Cd降低0.6%~49.6%,而植物吸收降低14.4%~84.1%。将1%~5%海泡石加入土壤后,Cd、Zn和Pb的淋洗量降低60%~70%,而苜蓿茎秆中Zn的浓度最高降低45%。当添加量为5%时,土壤呼吸活性、脱氢酶和碱性磷酸酶活性分别增加了25%、138%和42%。Li等的实验则表明,可交换态Cd降低14.3%~49.0%,而糙米中的Cd含量降低34.5%~44.4%。海泡石改性后有更好的钝化效果,如经过氧化氢改性后可极大地促进其对Pb的吸附,比天然海泡石提高43.5%。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
近日,赛恩斯环保股份有限公司发布2024年半年度业绩预告,预计2024年半年度实现营业收入人民币35000.00万元至36000.00万元,与上年同期相比,将增加8168.23万元至9168.23万元,同比增加30.44%至34.17%。本期业绩变化的主要原因营业收入增长主要系公司优化资源配置,营销变革成果凸显,今年上半年产品销
根据《浙江省生态环境违法典型案例发布管理办法》,现将2024年度第二批生态环境违法典型案例予以公布,本批案例涉及倾倒含重金属污染物、自动监测数据弄虚作假、危险废物污染环境、饮用水源保护、非道路移动机械等领域,在区域部门联动、属地网格发现、非现场监管、行刑衔接等方面作出了有益探索,请各
江西省印发关于征求《江西省建设项目重金属污染物排放指标核定管理办法(2024年修订)》意见,其中指出:实施排放总量控制的重金属污染物排放量指标为:全省范围内所有新、改、扩建的涉重金属重点行业项目中铅、汞、镉、铬和类金属砷等五类重金属污染物排放总量指标。涉重金属重点行业为:重有色金属矿
北极星环境修复网获悉,4月23日,河南发布关于《重金属污染耕地安全利用及跟踪监测技术指南》公开征求意见的公告,详情如下:
近日,为加强北京市市政基础设施工程质量管理,促进市政基础设施工程质量的提高,推进技术创新、管理创新,推广应用新技术、新材料、新工艺、新设备,促进企业科技进步,提升企业管理水平,鼓励企业科技进步,北京市政工程行业协会对2023年度北京市政科技创新成果进行了表彰。高能环境两项技术成果“多
近日,山西省生态环境厅公布了山西省全口径涉重金属重点行业企业清单(2023年)。截至2023年12月份,全省全口径涉重金属企业清单共194家,2021年以来新、改、扩建涉重金属企业7家。山西省生态环境厅关于公布山西省全口径涉重金属重点行业企业清单(2023年)的公告根据生态环境部《关于进一步加强重金属
为落实生态环境部《关于进一步加强重金属污染防控的意见》要求,帮助企业搭建重金属污染物排放量交易平台,更好服务企业找到重金属污染物排放总量替代来源,贵州省生态环境厅制定印发《贵州省重金属污染物排放量自愿交易技术指南(试行)》。《指南》适用范围为全省行政区域内新、改、扩建重点行业建设
为进一步加强耕地土壤污染源头防控,根据生态环境部办公厅、财政部办公厅、自然资源部办公厅、农业农村部办公厅、国家粮食和物资储备局办公室《关于印发〈农用地土壤镉等重金属污染源头防治行动实施方案〉的通知》(环办土壤〔2021〕21号)要求,经省人民政府同意,决定在陕西省部分区域执行颗粒物和镉
河南省财政厅河南省生态环境厅印发《河南省省级土壤污染防治资金管理办法》,防治资金主要支持涉重金属历史遗留固体废物、重金属减排等土壤重金属污染源头治理,以及事关农产品、人居环境安全的农用地、建设用地风险管控或修复等工作。河南省省级土壤污染防治资金管理办法第一章总则第一条为规范和加强
中山市生态环境局发布关于加强我市重点污染物排放总量指标管理的通知,纳入重点污染物排放总量指标管理的污染物包括主要污染物和重点行业的重点重金属污染物。主要污染物是指国家实施排放总量控制的污染物,包括化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs);重点重金属
北极星固废网获悉,为贯彻落实《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》《关于进一步加强重金属污染防控的意见》,进一步加强铊污染防治,指导生态环境部门组织开展涉铊污染源污染隐患排查治理,降低污染风险,根据相关法律、法规、标准、规范,11月27日,生态环境部就《涉铊污染源污染隐患排查治理技术指
北极星固废网获悉,广东省人民政府发布关于征求《广东省污染土壤危险特性鉴别技术指引(试行)》(征求意见稿)意见的公告,本指引,规定了污染地块治理与修复过程中需按照固体废物进行管理的污染土壤危险特性鉴别程序和技术要求,为污染土壤危险特性鉴别方案、鉴别报告的编制及技术审查提供指引。为规
近日,为加强北京市市政基础设施工程质量管理,促进市政基础设施工程质量的提高,推进技术创新、管理创新,推广应用新技术、新材料、新工艺、新设备,促进企业科技进步,提升企业管理水平,鼓励企业科技进步,北京市政工程行业协会对2023年度北京市政科技创新成果进行了表彰。高能环境两项技术成果“多
3月14日,佛山照明禅城总部厂区(中区、北区)地块土壤修复招标,最高投标限价16905.17万元,招标范围为北区地块污染土壤修复总土方量约32736.12m3,污染深度最深约8m;中区地块污染土壤修复总土方量约58709.3m3,污染深度最深约7m。
2024年3月13日,重庆中渝电镀有限公司原址场地及影响区污染土壤治理修复项目EPC总承包招标,工程总投资额1379.92万元,本项目合同估算金额1054.76万元,本项目总占地面积约15772平方米,建设规模为土壤开挖、场内短驳29055立方米,污染土壤外运至水泥厂处置9592吨,桩板挡墙588.9立方米,场地清表及外运
3月15日,衡阳三塘化工厂片区土地污染治理(南华大学创新创业基地)EOD开发建设项目一期(原万峰化工、宝丰化工、宏翔化工三家企业遗留废渣及污染土壤治理项目)项目中标结果公布,中标供应商为湖南凯迪工程科技有限公司,中标金额7261.497535万元,工期360天。招标人为衡阳弘湘国有投资(控股)集团有
3月5日,岳阳市九华山棚改区6#、13#、14#、15#地块土壤修复工程公布中标结果,中标单位为岳阳市长江水利水电建筑安装有限公司,中标价格为11201375.63元。九华山棚改地块(原磷肥厂、天润化工)污染土壤修复的建设内容包括:本项目共计4个地块,总红线修复面积约为124995.04m2,场地内地块污染土壤
2月27日,灌云县富源纸业有限公司污染地块土壤修复项目中标候选人公示,第一中标候选人为中冶天工集团有限公司。项目招标范围包括污染土壤及地下水修复治理、风险管控阻隔施工等。公示如下:灌云县富源纸业有限公司污染地块土壤修复项目中标候选人公示江苏建博工程管理咨询有限公司受灌云县燕尾港工业
2月9日,衡阳三塘化工厂片区土地污染治理(南华大学创新创业基地)EOD开发建设项目一期(原万峰化工、宝丰化工、宏翔化工三家企业遗留废渣及污染土壤治理项目)项目中标候选人公示:中标候选人第1名:湖南凯迪工程科技有限公司,投标报价7261.497535万元,工期360天;中标候选人第2名:北京高能时代环
近日,岳阳市九华山棚改区6#、13#、14#、15#地块土壤修复工程招标,最高投标限价1142.305254万元,不接受联合体投标。九华山棚改区6#、13#、14#、15#地块土壤修复工程招标公告1.招标条件本招标项目/标段九华山棚改区6#、13#、14#、15#地块土壤修复工程(项目/标段名称)已由岳阳市发展和改
2月8日,山东冠远能源科技开发有限公司(原青岛钢铁集团兖州市焦化厂)地块修复和管控项目招标,本项目招标范围为对现有地块污染土壤及地下水进行修复治理。该地块污染土壤面积为52927.28m2,污染土方量为219313.67m3。污染地下水面积约为29004.97m2,地下水污染量约为38722.26m3。根据项目未来开发需
2月8日,原华安钢厂地块污染土壤修复与管控项目工程总承包招标,本项目主要建设内容为拟对地块内的建构筑物进行清理处置,对污染土壤进行治理,对治理后的场地进行生态恢复。治理范围约176417.34平方米;治理污染土壤约352834.68立方米,其中异位稳定化治理污染土壤约88208.67立方米、原位管控污染土壤
2023年4月19日至21日,亚洲最具影响力的环境技术交流盛会——第24届中国环博会于上海新国际博览中心盛大开幕。泰州海陵城市发展集团有限公司下属公司江苏艾斯蔻环境工程科技有限公司(以下简称“江苏艾斯蔻”)作为环博会密切合作伙伴受邀参加。本次展会,江苏艾斯蔻以“清洁我们的地球”为主题,展示
北极星环境修复网获悉,8月16日,历史污染土壤原位修复公开招标,根据业务发展需要,拟通过公开招标方武选择含油污染土壤原位修复技术服务商,承担长庆油田分公司所属油田生产区域污染土壤原位修复技术服务工作,本次选择10家服务商,对长庆油田分公司所属油田生产区域的含油污染土壤进行清挖、清掏,
摘要∶可渗透反应墙(PRB)是一种高效的地下水污染原位修复技术。不同水文地质条件下,污染场地墙体位置布设合理性影响其修复效果,而利用地下水数值模拟可实现墙体位置优化。文章以某Cr污染地下水场地为例,基于VisualModflow建立了研究区平面二维稳定流数值模型,并通过模型检验。根据墙体的设计尺寸
1背景石油类污染场地常见于石油开采、炼化、贮存、运输、使用过程中的原油及各类油品的泄露,典型的石油类污染场地包括:(1)油田:钻井/采油/洗井废水的超标排放与干化池、泥浆池、废液池、贮油池的渗漏、输油管线破裂、采油废弃物的堆放等。(2)石油炼化企业:储油罐区与装卸区、原油粗/精加工区、
摘要:我国地下水污染已呈现从点状污染向带状和面状污染发展的态势,原位钻进注入方法无需开挖、扰动小、成本低,已成为地下水修复的发展热点和方向。本文对国内外功能修复材料原位钻进注入工艺方法和设备进行了调研,重点介绍了直推式钻进注入、喷射注入、压裂注入等工艺方法,总结了各种工艺方法的特
摘要以某退役化学试剂厂土壤及地下水中氯乙烯、顺-1,2-二氯乙烯、苯、氯苯为目标污染物,基于电热脱附技术开展了中试规模的修复研究。结果表明:经电热脱附处理后,土壤中氯乙烯、氯苯的平均去除率分别达到100%、99%,均低于北京市《场地土壤环境风险评价筛选值》中污染场地(住宅用地)中土壤筛选值;地
我国地下水相关工作近年来发展迅速,政策体系持续完善。特别是2019年相继发布的《土壤污染防治法》、《地下水污染防治实施方案》、《污染地块地下水修复与风险管控技术导则》等多个政策,将对地下水污染防治及相关行业有极大的推动作用。和传统治理领域相比,地下水污染防治从管控治理的复杂性、长期性
随着工业化、城镇化的快速发展,历史遗留污染场地量大且跨介质复合污染严重、异位土壤修复二次污染风险高,缺乏具有科学依据的风险管控模式已成为我国城市污染地块安全开发的瓶颈。为了推动我国污染地块环境风险管控与原位修复技术的工程化应用进程,中国科学院南京土壤研究所通过高精度环境调查、精准
一、研究背景1、战略需求农田土壤重金属污染总体情况不容乐观环境保护部和国土资源部2014年已发布《全国土壤污染状况调查公报》,明确全国耕地土壤点位超标率为19.4%,主要污染物为镉、镍、铜、砷等;国土资源部最新统计数据表明,全国18.26亿亩耕地面积有12%以上受到重金属污染。2、技术发展趋势原位
铅污染是目前土壤无机污染中较为严重而且广泛存在的问题。长期暴露于低浓度铅污染环境可以严重的影响儿童的成长和神经功能,包括智力发育。铅中毒可以导致智力迟钝,学习成绩不佳以及青少年犯罪。过去(不幸的是现在许多发展中国家仍然使用含铅汽油),铅释放主要来自于化石燃料的燃烧。一般来说,靠近主
随着人类工农业活动的加剧,具有高毒性、高累积、难降解、可远距离迁移的持久性有机污染物(persistentorganicpollutants,POPs)在农田土壤系统中不断累积,一旦进入食物链将会对人体健康构成极大威胁。综合防治POPs农田土壤亟待开展。农田土壤的生产特征和我国人多地少的基本国情,决定了污染治理应以
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!