农田土壤重金属修复技术探析
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农田土壤重金属污染的治理技术随着工业化和城市化进程的加速,农田土壤重金属污染已成为一个全球性的环境问题。
重金属污染不仅会降低土壤肥力和农作物产量,还会通过食物链进入人体,对人类健康造成严重威胁。
因此,治理农田土壤重金属污染迫在眉睫。
本文将介绍几种常见的农田土壤重金属污染治理技术。
一、物理修复技术1、客土法客土法是指在污染土壤上覆盖一层未受污染的土壤,以减少重金属对农作物的影响。
这种方法简单直接,但需要大量的清洁土壤,成本较高,且可能会破坏土壤结构和生态环境。
2、深耕翻土法通过深耕将表层受污染的土壤翻到下层,将下层未受污染的土壤翻到表层,从而降低表层土壤中重金属的含量。
该方法操作相对简单,但对于深层污染的土壤效果有限。
3、电动修复法电动修复是利用电场作用将土壤中的重金属离子迁移到电极附近,从而实现去除的目的。
这种方法适用于渗透性较好的土壤,但处理效率受土壤质地、含水率等因素影响较大。
二、化学修复技术1、化学淋洗法化学淋洗法是向污染土壤中注入淋洗液,使重金属溶解并随淋洗液流出,从而达到去除的效果。
常用的淋洗液有酸、碱、螯合剂等。
该方法效果显著,但可能会造成土壤养分流失和二次污染。
2、化学固定法化学固定是通过添加化学试剂,使重金属形成难溶性化合物,降低其在土壤中的迁移性和生物有效性。
常见的固定剂有石灰、磷酸盐、沸石等。
这种方法操作简便,但固定效果的持久性有待进一步研究。
3、氧化还原法氧化还原法是通过改变土壤中重金属的价态,使其形成更稳定的化合物,降低其毒性和迁移性。
例如,将六价铬还原为三价铬,从而降低其危害。
三、生物修复技术1、植物修复植物修复是利用某些植物对重金属的吸收、积累和转化能力,将土壤中的重金属去除。
超积累植物是植物修复中的关键,它们能够在体内大量积累重金属而不影响自身生长。
常见的超积累植物有蜈蚣草、东南景天等。
植物修复具有成本低、环境友好等优点,但修复周期较长,且受气候、土壤条件等因素影响较大。
农田重金属污染修复新技术展望与探索农田重金属污染已成为当前环境保护领域的一个重要问题。
随着工业化和城市化的发展,农田土壤中重金属污染问题日益突出,严重威胁到农产品质量和人类健康。
寻找有效的重金属污染修复新技术显得尤为迫切。
本文将从农田重金属污染的现状出发,展望未来的重金属污染修复技术,并对其进行探索和分析。
一、农田重金属污染的现状农田重金属污染主要来源于工业排放、废弃物处理和农药施用等多种途径。
工业排放是最主要的来源之一,工业生产过程中排放的废水、废气和固体废物中含有大量的重金属物质,一旦这些废物进入土壤和水体中,就会对农田造成污染。
一些不合格的农药和化肥也会含有重金属成分,长期施用会使土壤中重金属含量逐渐积累,形成污染。
农田重金属污染的影响主要表现在两个方面。
一方面,重金属对作物生长和发育产生负面影响。
镉、铅等重金属会阻碍作物的吸收和利用营养元素,抑制光合作用,影响植物呼吸和水分代谢,从而减缓植物生长速度,降低产量和品质。
农田重金属污染还会对食物链造成影响,当重金属积累到一定程度时,容易进入到农产品中,通过食物链进入人体,对人体健康产生危害,严重时会导致中毒和慢性病。
针对农田重金属污染,目前的修复技术主要包括物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法主要是采用土壤改良和修复技术,如植被覆盖、疏通排水系统等;化学方法主要是利用化学物质对土壤进行修复,如土壤添加剂、化学还原剂等;生物方法主要是利用植物和微生物等生物体对土壤进行修复,如植物修复、微生物修复等。
这些方法各有优缺点,综合利用多种修复技术,对农田重金属污染进行综合修复是当前的发展方向。
1. 新型物理方法近年来,人们研究发现了一些新型物理方法,如电化学方法和土壤修复材料技术。
电化学方法是将电场或电化学反应引入到土壤修复中,通过电场作用或电化学反应来促使土壤中的重金属物质向外迁移或转化成不易迁移的形态,从而实现土壤重金属污染的修复。
土壤修复材料技术则是利用改性材料或纳米材料等物质对土壤进行修复,这些修复材料具有吸附、固定和稳定重金属离子的功能,可以有效减少土壤中重金属的活性,降低对作物的毒害性。
重金属污染土壤修复技术重金属污染土壤修复技术土壤重金属污染是指土壤中某些重金属元素如铅、镉、汞、铬等的含量超过了土壤环境背景值或土壤环境质量标准,导致土壤环境质量下降,生态系统功能受损,对人类健康和农业生产构成威胁。
随着工业化和城市化的快速发展,土壤重金属污染问题日益严重。
因此,研究和开发有效的重金属污染土壤修复技术具有重要意义。
一、重金属污染土壤修复技术概述重金属污染土壤修复技术是指通过物理、化学或生物等方法,将土壤中的重金属元素去除或稳定化,使其达到安全水平,以恢复土壤生态功能和农业生产能力。
这些技术可以根据其作用原理和应用方式的不同,大致分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。
1.1 物理修复技术物理修复技术主要包括土壤挖掘、土壤置换、土壤淋洗等方法。
这些方法通过物理作用将土壤中的重金属元素去除或迁移到其他介质中,从而达到修复土壤的目的。
物理修复技术的优点是处理速度快,效果明显,但缺点是成本高,且可能对土壤结构和生态环境造成破坏。
1.2 化学修复技术化学修复技术主要包括土壤固化稳定化、土壤化学淋洗、土壤氧化还原等方法。
这些方法通过化学反应将土壤中的重金属元素转化为低毒性或不溶性形态,从而降低其生物可利用性。
化学修复技术的优点是处理效果好,适用范围广,但缺点是可能产生二次污染,且成本较高。
1.3 生物修复技术生物修复技术主要包括植物修复、微生物修复等方法。
这些方法利用生物体的代谢作用,将土壤中的重金属元素吸收、转化或固定,从而达到修复土壤的目的。
生物修复技术的优点是环境友好,成本相对较低,但缺点是处理周期长,且受环境条件影响较大。
二、重金属污染土壤修复技术的应用重金属污染土壤修复技术的应用需要根据污染程度、土壤类型、气候条件等因素综合考虑,选择合适的修复技术或技术组合。
以下是一些常见的重金属污染土壤修复技术的应用案例。
2.1 物理修复技术的应用在一些重金属污染严重的城市工业区,土壤挖掘和置换是一种常用的修复方法。
重金属污染土壤的植物修复技术探究1. 引言1.1 研究背景重金属污染土壤是当前环境问题中的重要课题,其对土壤生态系统和人类健康造成严重影响。
随着工业化进程的加快和化肥农药的大量使用,土壤中重金属含量逐渐升高,导致土壤质量下降,影响作物生长和品质,甚至造成环境污染链式反应。
重金属污染土壤已经成为全球范围内的普遍问题,迫切需要有效的治理技术来解决。
针对重金属污染土壤的植物修复技术成为当前研究的热点。
通过深入探究植物修复技术的原理和应用,可以为解决重金属污染土壤问题提供科学依据和实用方法。
本研究旨在探究不同植物种类在修复重金属污染土壤中的效果,并分析影响修复效果的因素,为未来重金属污染土壤的治理提供有效的技术支持。
1.2 研究目的研究目的是为了探究重金属污染土壤的植物修复技术,旨在寻找一种有效的方法来清理和修复受到重金属污染的土壤。
通过研究不同植物种类在修复重金属污染土壤中的表现,以及影响植物修复效果的因素,可以更深入地了解植物修复技术的原理和应用,为未来重金属污染土壤治理提供科学依据。
本研究旨在探讨植物修复技术在重金属污染土壤治理中的前景,为相关领域的发展和进步提供参考和指导。
通过对植物修复技术的深入探究,希望能够提出一些未来研究方向,推动该领域的发展,实现重金属污染土壤的有效修复和可持续管理。
1.3 研究意义重金属污染已成为全球环境面临的严重问题之一,对生态系统和人类健康造成严重威胁。
研究重金属污染土壤的植物修复技术具有重要的意义。
植物修复技术是一种环保、可持续的技术,可以有效地修复受到重金属污染的土壤,减少环境污染。
植物修复技术可以提高土壤质量,恢复土壤生态系统的功能,促进植被恢复和生物多样性增加。
植物修复技术还可以提高土壤的农业生产力,改善农作物产量和品质,对农业生产和食品安全具有积极影响。
研究重金属污染土壤的植物修复技术有助于减轻环境压力、保护生态系统、改善农业生产,具有重要的环境、经济和社会效益。
农业重金属污染土壤修复技术及修复实践研究作者:来源:《世界热带农业信息》2022年第07期中国幅员面积辽阔,但农用耕地资源日渐匮乏。
现阶段,可用耕地面积持续减少,制约了农业发展。
此外,随着中国经济的发展,土壤重金属污染现象严重,破坏了土壤内生态系统运转。
对此,深度探究重金属污染农业土壤修复技术具有重要意义。
1物理、化学重金属污染土壤修复技术1.1电动力技术电动力修复技术也称为“电修复”,该技术特点为:可将土壤中重金属污染物实现准确回收。
对比传统修复法,该技术成本低廉。
技术操作原理为:依托电场力效应,将土壤中深藏的污染物完成“定向移动”,继而达到土壤修复的目标。
在开展土壤深层修复作业中,可随即伴生出离子迁移、动态分散等物质移动现象,催动土壤pH指数、离子强度发生对应变更。
且对于不同区域的重金属污染土壤而言,其电导率参数、电场强度随之转变。
尤其是对于“阴极”土壤,其电导率大幅下跌。
由于电场强度不断提高,土壤pH指数增长,催发重金属逐步沉降。
对此,若土壤离子浓度符合相应标准,加之实际电导率逐渐下降,污染物与离子迁移量也将逐步减少。
工作人員要考量土壤温度等各项关键要素,保障修复成效。
1.2固化及稳定化技术固化技术就是在重金属污染土壤内分撒固化药剂,阻隔重金属持续挥发、释放,维持土壤生态有序运转。
稳定化技术利用稳定化试剂,将重金属污染物沉淀、吸附。
当土壤内重金属污染物经过该类技术有效控制后,则可减少其对深层土壤及底层地下水的消极影响。
在确定选择该类技术后,工作人员应注重挑选药剂。
保证药剂不含重金属物质,避免土壤二次污染及药剂持续性,加强土壤修复综合实效性。
在总结修复实践经验后,铁锰化合物、蒙脱石等均可成为高效性药剂材料。
2生物修复技术2.1微生物修复土壤富含多样性微生物,其中部分细菌、真菌等物质均可对重金属污染物充分发挥吸附、氧化等效用,减少污染毒性。
而细胞壁作为细菌与土壤重金属互相接触的“中间”部位,磷酸根离子及羧基阴离子较多,较易将土壤内部活性阳离子结合在表层。
农田重金属污染修复新技术展望与探索农田重金属污染是当前农业发展中面临的一个重要环境问题。
随着人类活动的增加,土壤中重金属元素的含量也逐渐增加,对农作物的生长和人畜健康产生了威胁。
开展农田重金属污染修复的研究和应用具有重要的意义。
1. 生物修复技术:生物修复技术是利用植物、微生物或它们的协同作用来降解、转化或吸附重金属污染物的一种方法。
植物修复技术是较为成熟的技术,如植物选择性吸收和富集重金属、菌根协同作用等。
微生物修复技术也具有潜力,如利用微生物菌剂降解重金属污染物。
2. 修复材料技术:修复材料技术是通过设计、合成或改性材料来吸附、固化或转化重金属污染物的技术。
目前常用的修复材料包括活性炭、离子交换树脂、吸附剂等。
纳米材料技术也是一个研究热点,如纳米铁、纳米氧化锌等。
3. 土壤修复技术:土壤修复技术是通过改良土壤物理、化学和生物性能来修复农田重金属污染。
土壤中重金属的迁移、转化与吸附机制研究是一个重要的方向,如土壤重金属形态分析、土壤盐度调控、土壤pH调控等。
4. 远程感应技术:远程感应技术是利用遥感、地理信息系统(GIS)等技术手段来监测、评估和管理农田重金属污染的技术。
通过遥感影像的获取和处理,可以实时反映农田地表重金属污染的情况,有效辅助决策者进行决策和管理。
5. 微生物技术:微生物技术是利用微生物的生理特性和代谢途径来修复农田重金属污染的技术。
微生物在重金属污染修复中起到了关键作用,如重金属还原菌、硫酸还原菌等。
利用基因工程技术对微生物进行改良,也是一个有前景的研究方向。
在今后的研究中,农田重金属污染修复新技术应加强以下方面的探索和研究:1. 多样化修复模式:应综合运用生物修复、修复材料、土壤修复等多种修复模式,提高修复效果。
探索新的修复模式和方法,如植物与修复材料协同应用等。
2. 降低修复成本:应研究降低修复成本的技术措施,包括修复材料的研发与应用成本、修复工艺的简化和经济性等。
3. 生物多样性保护:在修复过程中应注重对生物多样性的保护。
《我国农田土壤重金属污染现状·来源及修复技术研究综述》篇一我国农田土壤重金属污染现状、来源及修复技术研究综述一、引言随着工业化和城市化的快速发展,我国农田土壤面临着日益严重的重金属污染问题。
重金属污染不仅影响土壤质量和生态环境,还会对农作物生长及人类健康造成潜在的危害。
因此,对我国农田土壤重金属污染的现状、来源及修复技术进行综述研究,具有重要的理论和实践意义。
二、我国农田土壤重金属污染现状我国农田土壤重金属污染问题日益严重,主要表现为土壤中镉、汞、铅、铬等重金属元素含量超标。
这些重金属元素主要来源于工业排放、农业活动、生活垃圾等。
由于历史原因和地域差异,我国不同地区的农田土壤重金属污染状况存在较大差异。
例如,某些老工业区由于长期接受工业“三废”的排放,农田土壤重金属污染尤为严重。
此外,由于缺乏有效的土壤环境保护措施,农田土壤重金属污染问题日益突出,已成为制约我国农业可持续发展的重要因素之一。
三、农田土壤重金属污染的来源农田土壤重金属污染的来源主要包括以下几个方面:1. 工业排放:工业生产过程中产生的废水、废气、废渣等含有大量重金属元素,这些污染物未经处理或处理不当直接排放到环境中,导致周边农田土壤重金属含量超标。
2. 农业活动:不合理的农业活动也是农田土壤重金属污染的重要来源。
例如,过量使用化肥、农药等农业投入品,以及不科学的灌溉方式等,都可能导致土壤中重金属元素含量升高。
3. 生活垃圾:城市生活垃圾中含有大量的重金属元素,这些垃圾若未经妥善处理而随意堆放或填埋,其中的重金属元素会通过雨水冲刷、地下水渗透等方式进入土壤,造成农田土壤重金属污染。
四、农田土壤重金属污染修复技术研究针对农田土壤重金属污染问题,国内外学者进行了大量的研究,提出了一系列修复技术。
这些技术主要包括物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术等。
1. 物理修复技术:物理修复技术主要包括排土换土、客土覆盖等。
这些技术通过将受污染的土壤移除或覆盖新土来降低土壤中重金属元素的含量。
土壤重金属污染的修复技术探讨在当今社会,随着工业化和城市化进程的加速,土壤重金属污染问题日益严重,成为了环境保护领域的一个重要挑战。
重金属污染物在土壤中具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点,不仅会影响土壤的质量和生态功能,还可能通过食物链传递,对人类健康造成潜在威胁。
因此,探索有效的土壤重金属污染修复技术具有重要的现实意义。
一、土壤重金属污染的来源土壤重金属污染的来源较为广泛,主要包括以下几个方面:1、工业活动工业生产过程中,如采矿、冶炼、电镀、化工等行业,会排放大量含有重金属的废水、废气和废渣。
这些废弃物未经妥善处理直接排放到环境中,容易导致周边土壤受到重金属污染。
2、农业活动农业生产中使用的化肥、农药以及污水灌溉等,也可能引入重金属。
例如,一些磷肥中可能含有镉、汞等重金属元素,长期使用会导致土壤重金属含量增加。
3、交通运输汽车尾气的排放以及公路附近的土壤可能受到铅、镉等重金属的污染。
4、生活垃圾和废弃物城市生活垃圾的不当处理,如填埋、焚烧等,可能导致重金属进入土壤。
二、土壤重金属污染的危害土壤重金属污染对生态环境和人类健康都带来了严重的危害。
对生态环境而言,重金属会影响土壤微生物的活性和群落结构,降低土壤的肥力和自净能力。
同时,重金属还可能对植物的生长和发育产生抑制作用,导致植物减产甚至死亡,破坏生态平衡。
对人类健康来说,土壤中的重金属可以通过食物链在人体内富集。
例如,镉污染可能导致“痛痛病”,汞污染可能引起神经系统损害,铅污染会影响儿童的智力发育等。
三、土壤重金属污染的修复技术为了应对土壤重金属污染问题,科学家们研发了多种修复技术,主要包括物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。
1、物理修复技术(1)客土法客土法是指将未受污染的土壤覆盖在受污染的土壤表面,或者将受污染的土壤挖走,换上干净的土壤。
这种方法效果显著,但工程量大,成本高,且可能会破坏原有的土壤结构和生态环境。
(2)深耕翻土法通过深耕翻土,将表层受污染的土壤与深层未受污染的土壤混合,降低表层土壤中重金属的浓度。
探析植物修复土壤重金属污染的强化技术随着工业化进程的不断加快和人们生活水平的提高,土壤重金属污染已成为全球环境保护领域的一大难题。
重金属污染会导致土壤质量下降,影响农作物生长,还可能通过食物链进入人体,对人类健康造成危害。
寻找有效的修复土壤重金属污染的方法就显得尤为重要。
植物修复技术由于其绿色环保、成本低廉等特点,成为当前研究的热点之一。
本文将探析植物修复土壤重金属污染的强化技术,以期为解决土壤重金属污染问题提供一些借鉴和启示。
一、植物修复土壤重金属污染的原理植物修复土壤重金属污染是利用植物的生物学特性,通过植物的吸收、转运、积累及耐受等生理生态作用,对土壤中的重金属进行修复和净化的一种技术手段。
植物修复土壤重金属污染的原理主要包括以下几个方面:1. 植物的吸收作用:某些植物能够通过其根系对土壤中的重金属进行吸收。
这是因为植物根系表面存在着大量的根毛和根发,增大了植物与土壤的接触面积,同时植物根系可分泌根际物质,有促进重金属离子在土壤-根系界面的活化和稳定的作用,从而增加重金属的吸收能力。
2. 植物的转运作用:植物吸收土壤中的重金属离子后,通过其根系及茎叶的输导系统将重金属转运至地上部分,积累在植物的不同组织器官中,形成植物对重金属的富集。
3. 植物的积累作用:植物通过不断吸收土壤中的重金属并将其积累在地上部分,使得土壤中的重金属浓度得到稀释,从而减缓土壤重金属的毒害程度。
4. 植物的耐受作用:某些植物对重金属有一定的耐受性,能够在重金属污染的土壤中存活和生长,并呈现出较高的生物量和生长速度,从而对修复土壤重金属污染具有积极促进作用。
二、植物修复土壤重金属污染的强化技术植物修复技术虽然具有自身的优势,但其修复效率较低、周期长、可操作性差等问题限制了其在实际应用中的广泛推广。
为了提升植物修复技术的效果,研究者们在植物修复土壤重金属污染的过程中进行了一系列的技术强化措施。
这些技术强化措施包括选择适宜的植物种类、改善土壤环境、利用土壤修复辅助材料等,以期提高植物对重金属的吸收和富集能力,加速修复土壤重金属污染的效果。
农田土壤重金属修复技术探析作者:黄雷张时伟赵亮任重李红艳裴东辉来源:《现代农业科技》2016年第12期摘要农田重金属污染主要源自大气沉降、污水灌溉、固体废弃物及农用物资的广泛使用等。
由于土壤中的重金属难以降解,容易蓄积且毒性较大,不仅会严重影响作物生长,还可能随食物链进入人体,进而危害人体健康。
因此,研究农田土壤重金属修复技术具有重要的现实意义。
整理了国内外常见的农田土壤重金属修复技术,阐述并分析了各项技术的方法原理以及各项技术在实际应用中的优缺点,为农田土壤重金属污染修复技术研究和实际应用中修复技术的选择提供参考。
关键词农田;土壤重金属;修复技术中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)12-0225-02Abstract Farmland pollution of heavy metals mainly comes from atmospheric precipitation,sewage irrigation,solid waste and the widespread use of agricultural inputs,etc. The heavy metals in soil are usually difficult to degrade,and easy to accumulation and with great toxicity. It not only affects the growth of crop seriously,but also tends to enter human body with the food chain which endangers human body health. In consequence,it is meaningful to study the remediation technology of farmland heavy metal pollution. Common repair technologies about heavy metal pollution in farmland soil at home and abroad were gathered,and the principle,advantages and disadvantages of each technology in practical application were analyzed,so as to provide references for the research of repair technology of farmland soil heavy metal pollution and for the choice of repair technology in practical application.Key words farmland;pollution of heavy metals;remediation technology随着工业经济的发展,矿产资源的开发利用和化工产品的广泛使用,各类含重金属的废弃物大量进入环境,造成与人类息息相关的土壤尤其是农田土壤受重金属污染越来越严重。
据相关资料显示,中国耕地土壤的污染物点位超标率为19.4%,其主要污染物便是镉、镍、铜、砷、汞、铅等重金属,每年因重金属污染所造成的直接经济损失就高达200亿元以上[1-2]。
土壤中的重金属难以降解,容易蓄积且毒性较大,不仅会严重影响作物的生长,还可能随食物链进入人体,进而危害人体健康。
成都及沈阳张士污灌区的居民癌症死亡率为0.117%,尿镉的质量浓度3.83 μg/L,明显高于非污灌区[3]。
更有甚者,在部分地区重金属镉污染已经发展到了生产“镉米”的程度。
农田土壤重金属污染面积大,污染程度较轻,多为中轻度污染,因此与矿区、场地等土壤重金属污染修复不同,其修复技术需要更多地考虑在不影响正常生产活动的情况下,通过减少土壤中重金属总量、减弱重金属的迁移能力等方式,达成降低农产品中重金属含量的目的。
因此,本文整理了国内外常见的农田土壤重金属修复技术,阐述并分析了各项技术的方法原理以及各项技术在实际应用中的优缺点,为农田土壤重金属污染修复技术研究和实际应用中修复技术的选择提供参考。
1 农田土壤重金属污染现状据不完全统计,目前中国有近1 000万hm2的耕地存在不同程度的污染,每年受重金属污染的粮食达1 200万t。
中国部分城市农田土壤重金属含量见表1[4],可见大多数城市近郊农田都受到了不同程度的重金属污染。
农田土壤重金属污染物主要包括Cd、Pb、Cu、Hg、Cr、Zn、Ni及类金属As等,主要通过大气沉降、污水灌溉、施用固体废弃物等农用物资的方式进入农田[5]。
例如:汽车和摩托车中的尾气含有的重金属以气溶胶的形式进入大气,并经过自然沉降和降水进入土壤;工业废水中的未处理掉的重金属经地下水进入土壤;工业固定废弃物中的重金属以及农用物资中的未被利用的重金属则经日晒雨淋向四周的土壤扩散;未经处理的重金属污染物通过干湿沉降进入土壤,对土壤造成污染等[6]。
2 农田土壤重金属污染修复技术及其应用农田土壤重金属修复技术主要包括工程措施、农艺调控措施、物理化学修复以及生物修复技术[7]。
不同的修复技术其原理各不相同,均有其各自的优缺点,在实际应用中需要针对不同的土壤污染情况,根据具体的修复目标要求,选择恰当的修复技术。
2.1 工程措施工艺措施修复技术[8]主要包括:客土法,即利用清洁的土壤替换表层污染土壤,减少重金属与植物的接触,但表层污染土壤需妥善处理;翻耕混匀法,即在污染土壤中加入大量清洁土壤混匀,以降低重金属含量;工程去除法,指利用工程工具去除表层污染土壤。
客土法对于重金属污染严重且污染面积小的农田,能有效减少重金属对环境的影响,但对污染面积较大的农田,工程治理工作量大,费用高,对周边地质会产生一定影响,因此不适用于污染面积较大的农田。
翻耕混匀法适用于污染程度较低的农田,对于污染严重的农田则不适用。
重金属污染程度太高,会导致翻耕混匀后的浓度降低程度不明显,从而起不到重金属修复作用。
工程去除法去污染效果好,但仍需注意下层土壤的重金属污染。
总体而言,使用工程措施修复农田土壤的重金属污染属治标不治本,需大量人力、物力,且易引起耕地的二次伤害,可用于突发污染事件处置,不便于也不提倡广泛使用。
2.2 农艺调控措施农艺调控措施是指用来调控植物成长的自然环境和遗传表达过程的修饰而采用的一些方法手段等措施,例如调节土壤pH值、调节土壤含水量等方式。
农艺调控措施具有成本低,且实施期间不影响土壤生产功能等特点,但是单纯的农艺调控只适用于污染程度较轻的区域。
同时,通过调节土壤的pH值等方式,使土壤中重金属离子沉淀,虽然能达成降低重金属生物有效性的目的,但是土壤环境的改变极有可能使重金属重新释放至土壤中。
总体而言,农艺调控措施修复技术相对较成熟,成本较低,且对土壤环境影响较小,推荐在重金属污染程度较轻的农田应用。
2.3 化学修复技术化学修复技术主要包括电动修复、淋洗、化学固化/稳定化等方法。
其中电动修复是指土壤重金属在施加直流电压作用下,通过电迁移、电渗流等方式,被带到电极两端,再进行集中处理的方式[9]。
淋洗技术是指将水或含有冲洗助剂的淋洗剂如螯合剂、酸碱溶液及表面活性剂等注入到污染土壤中,达到洗脱土壤中重金属的目的[10]。
化学固化/稳定化是指运用物理化学方法将土壤中重金属固定,阻止其迁移扩散,从而降低重金属的毒害程度,常用的固化剂主要有无机粘结物、有机粘结物、热硬化有机聚合物及玻璃质物质[11]。
电动修复操作简单、处理效率高,但容易导致土壤理化性质改变。
淋洗技术关键在于淋洗剂的选择,淋洗剂必须具备既能洗脱各种形态金属的功能,又不至于破坏土壤结构,淋洗可以完全去除土壤中的重金属,但对于地质黏重、渗透性较差的土壤修复效果较差,而且淋洗剂价格昂贵,对土壤易造成二次伤害。
化学固化/稳定化修复技术虽然简单易行,但这种方法只是改变了重金属的存在形式,重金属仍然残留在土壤中,同样在土壤环境发生改变时可能重新释放至土壤中。
总体而言,化学修复技术中除了化学固化/稳定化技术成本较低之外,其它修复技术的修复成本过高,不便于大规模推广应用,而化学固化/稳定化存在污染物不能彻底去除可能重新释放产生污染等问题,不是最佳选择。
2.4 生物修复技术生物修复是指利用特定的生物吸收、转化、清除或降解环境污染物,主要包括植物修复、动物修复以及微生物修复。
植物修复根据其作用机理又分为植物稳定、植物挥发和植物提取。
植物稳定是利用具有重金属耐性的植物降低土壤中重金属的移动性,减少进入食物链的可能性[12]。
植物挥发是通过利用植物根系吸收金属,将其转化为气态物质挥发到大气中,降低土壤污染。
植物提取是利用植物从土壤中吸取一种或多种重金属污染物,并将其转移贮存到地上部分,通过收割地上部分来进行处理。
动物修复是指通过利用土壤中能够吸收土壤中重金属的低等动物来进行富集的方法。
微生物修复[13]是指利用活性微生物对重金属吸附或转化为低毒产物,用于修复的菌种主要有细菌、真菌和放线菌。
生物修复技术中,植物稳定技术不能去除土壤中的污染物且占用了耕地,植物挥发仅对Hg有效,同时会造成污染物迁移,造成二次污染,均不适合实际应用。
植物提取虽然修复周期较长,但可以将重金属从土壤中去除,永久性解决农田土壤重金属污染问题,其技术关键是超富集植物的选择,通常具有高产和高去污等特点,我国自20世纪90年代以来发现了大量的超富集植物如蜈蚣草、东南景天、商陆等[14]。
微生物修复是目前最具开发潜力和应用前景的技术,2009年Polti等[15]从甘蔗中筛选放线菌(Streptomyces sp. MC1),在7 d不加任何营养物的条件下,可将土壤中的50 mg/kg Cr(VI)的生物利用率降低90%,但微生物的分离以及与修复现场菌株的竞争上还存在各种各样的困难。
3 问题与展望农田土壤与人类健康有着直接的关系,因此对农田土壤的修复要求也就越高。
综合分析可知,目前各种修复技术均存在各自的优缺点,工程措施速度快,但是并没有从根本上解决重金属污染问题,而且客土的利用会导致地质的破坏,农艺调控措施只是暂时性地控制了重金属污染,倘若农田土壤受到外界的影响,仍然会重新受到污染,化学修复技术中的电动修复和淋洗技术可以完全去除土壤中的重金属,但成本较高,生物修复技术是目前较为提倡的修复技术,但修复周期较长。
因此,不仅需要根据农田土壤的实际污染情况,选择特定的修复技术,更需要研究改进植物提取、农艺调控措施、化学固化/稳定化修复技术等技术,并探索这些技术在实际修复中的联合应用,获得最佳的修复效果及适用性。