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图1 不同浸提剂对河北某土壤有效态镉含量的浸提率对比
三、实验小试钝化效果与规模化应用效果的差异
因养护条件对有效态镉含量影响较大,为了使小试中所用钝化材料同样可以在现场达到一致的修复效果,所以在实验室小试中,农田重金属污染土壤养护方式应该有别于场地土壤,应尽量地模拟作物生长条件,比如对水稻田的修复,应确保在加入钝化剂后处于淹水条件,而对于玉米、小麦等旱田作物,则养护条件应设置为自然条件下开放养护。如图2,以河北某镉污染土为例,P0为空白,P1-P4为不同钝化剂添加,可看出密闭和开放养护下,土壤有效态镉含量具有显著差异,而对土壤pH影响较小。因此对于修复条件的设定,有必要充分调研并辅以合理的试验设计进行效果验证和条件优化,以促成土壤修复过程更为科学、严谨。
图2 不同养护方式对河北某土壤有效态镉含量及土壤pH的影响
四、确定农田重金属镉修复目标值的方法和标准的缺失
行业常见的农田重金属修复项目修复目标的制定有以下几种方式:重金属有效态含量降低10%-50%不等;重金属有效态含量降到一定绝对值;通过酸浸/水浸值达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)或《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)等水质要求;作物籽粒中重金属含量达到《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)和《粮食(含谷物、豆类、薯类)及制品中铅、镉、铬、汞、硒、砷、铜、锌等八种元素限量》(NY 861-2004)标准中对应的浓度限值要求等。这些修复工程通常存在只关注达到修复目标而忽视实际修复效果及对农作物的影响的现象,如云南某地镉污染农田项目,其总镉含量为14.5 mg/kg,0.1mol/L CaCl2溶液(固液比1:5)浸提有效态镉含量为0.31 mg/kg,其修复要求为有效态镉含量降低10%,即修复后有效态镉含量低于0.279 mg/kg,而有研究以同一作物减产10%和20%为依据得出土壤有效态镉(0.1 mol/L CaCl2)的植物毒害临界值分别为0.15 mg/kg和0.32 mg/kg[2]。因此,此项目修复要求就很宽泛,即使达到修复要求,但其土壤中镉的有效性还是很高,其对作物产生的危害仍然存在。且对于不同作物,其对重金属富集能力也不相同,如对于小麦,研究得出小麦籽粒镉富集系数平均在0.30,当土壤pH 7.02 时,土壤总镉安全阈值约为0.49 mg/kg;在pH 7.05 时,土壤总镉安全阈值约为0.4 mg/kg;在pH 7.5时,土壤总镉安全阈值为1.02 mg/kg。
农田重金属修复归根结底是生产出安全的农产品,所以有必要结合《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)、《粮食(含谷物、豆类、薯类)及制品中铅、镉、铬、汞、硒、砷、铜、锌等八种元素限量》(NY861-2004)或《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB2762-2017)这些标准中对于土壤或作物籽粒中重金属含量限值,结合该土壤条件下作物对重金属的富集情况,得出重金属有效态的临界值,从而确定重金属的修复目标。
目前针对农田重金属污染的修复仍处于探索阶段,需要根据农田生态系统特征,从相关标准的完善和出台、前期土壤环境质量调查与评估等方面建立更为精确的基于农产品和重金属有效态的钝化效果评估和验收方法,这对于修复技术最佳参数选择、技术应用及其推广、修复项目和工程的验收等具有重要意义。
参考文献:
1.吴永红, 靳少非. 基于CiteSpace的重金属污染土壤修复研究文献计量分析[J]. 农业环境科学学报, 2020, 39(03): 454-461.
2.丁枫华. 土壤中砷、镉对作物的毒害效应及其临界值研究[D]. 福建农林大学博士学位论文, 2010.
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