大面积农田重金属污染修复技术综述,毕业论文

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摘 要:随着我国经济社会和城市化进程的不断推进,带来的环境污染状况日益严峻。 本文主要探讨分析了我国土壤重金属污染的现状,并总结分析探讨了目前的修复技术,从而为后期的土壤治理技术的创新改进提供参考,为实际修复参考提供理论依据。
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关键词:土壤污染;重金属;修复技术。
1 土壤污染的来源及危害。
我国已经有接近六分之一的土地遭受了重金属污染,重金属超标的果蔬药材也随着饮食进入了我们的身体等。相比于可以切身感受的雾霾污染,土壤污染不那么容易被察觉。我国的土壤环境状况逐年恶化,土壤污染较重,耕地的土壤环境也让人担忧。中国土壤超标率为 16.1%,以镉、砷、铜、铅、汞、铬、锌、镍等重金属为代表的无机污染物超标最为严重,其中镉的超标率达7.0%,是我国耕地中最常见的重金属污染物。这些重金属被农作物吸收后,上了人们的餐桌,进入到人们的体内,而人类自身无法分解消除重金属,就会在体内沉积下来,造成各种严重的疾病。粮食蔬菜重金属超标在全国愈演愈烈。过量的重金属会对人体造成巨大损害,铅破坏大脑和神经系统,导致儿童发育缓慢;镉有强烈的致癌作用;砷、汞可以导致人体内部器官和皮肤癌的发病率大大增加,还是剧毒。儿童对重金属的毒性更加敏感,爱护孩子,保健康,必须加大力度治理土壤的重金属污染。
2 土壤污染的修复技术。
目前,可用于大面积农田重金属污染修复技术包括:农艺调控措施、钝化修复技术、植物修复技术。
2.1 农艺调控措施。
采取农艺方法,如水分管理、施肥调控、低累积品种替换、调节土壤 pH 值、调整种植结构等措施来控制农田重金属污染,直接或间接达到修复农田重金属污染的目的。研究表明,水稻全生育期淹水,可显着降低土壤镉有效态,降低稻米中镉的吸收累积。农艺调控措施具有操作简单、费用较低、技术较成熟的优势,缺点是修复效果有限,仅适应于农田重金属轻微和轻度污染的修复,需注意的是,种植结构调整有可能导致农民难以接受困难及影响粮食产量。为了降低土壤砷的毒性,一般修复措施可采用水田改旱地种植模式。但在镉砷复合污染下,水田改旱地会增加镉的生物有效性。所以镉砷污染农田治理需要统筹考虑,以免在降低镉污染的同时,却增加了砷污染。在农田镉含量处于污染临界值附近或已受镉污染的土壤上,应避免施用高量的酸性肥料如尿素、氯化铵、普钙,以及其他酸性物料。在常用磷、钾肥中,磷酸二铵和硫酸钾在镉污染土壤上施用更为适合。同时,在农作物生长时期,在作物茎叶表面喷施硒肥、锌肥或硅肥等微量元素,可以抑制或拮抗农作物对重金属镉、砷等的吸收累积。
在轻度重金属污染的农田种植低累积作物品种可以明显降低作物地上部重金属累积量,但低累积作物品种对重金属含量稍高的土壤不适应,需要与诸如化学钝化修复技术进行联合;此外,低积累作物品种(如水稻)来源得不到保障。
镉在不同作物中的累积大小为:葱蒜类>叶菜类>根茎类>豆类>茄果类>瓜类,所以对菜地重金属镉污染,可以通过调整农作物品种起到一定的修复效果。
2.2 原位钝化修复技术。
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,将土壤中的有毒重金属固定起来,或者将重金属转化成化学性质不活泼的形态,降低其生物有效性,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一种修复技术。钝化修复技术具有修复速率快、稳定性好、费用低、操作简单等特点,同时不影响农业生产,可以实现边修复边生产,尤其适用于修复大面积中轻度重金属污染农田土壤。大量研究表明:土壤经钝化修复后,重金属镉、铅等有效态一般可降低30%~60%,农作物(稻米、蔬菜地上部)中镉、铅等含量可降低 30%~70%;一般土壤中镉、铅等钝化修复稳定性可以达到 3 年以上。但该项修复技术可能会影响土壤环境质量,修复长期稳定性需要进行长期监控评估。在目前实际开展的农田重金属污染修复中,主要以化学钝化修复为主,辅助农艺调控措施等,以达到重金属污染农田的安全生产,控制稻米等农产品重金属超标问题。
2.3 植物修复技术。
目前,常用的土壤重金属污染修复植物为超富集植物,超富集植物是指能超量吸收重金属并将其运移到地上部的植物,一般超富集植物地上部(茎和叶)重金属含量是普通植物在同一生长条件下的 100 倍,其临界含量分别为镉 100mg,锌 10000mg,铅、铜、镍均为1000mg;同时,植物地上部分的重金属含量高于根部,对高浓度的金属有较强的忍耐性,植物对土壤中重金属的富集系数大于 1.目前,国内筛选出的重金属超富集植物主要有:砷超富集植物-蜈蚣草,镉超富集植物-龙葵和天蓝遏蓝菜,锌、镉超富集植物-东南景天,铜积累植物-海州香薷等。植物修复技术具有修复成本低、适应性广,耐受性强、不破坏土壤理化性质等优点;但超积累植物通常矮小,生物量低,生长缓慢,修复效率低,不易于机械化作业,植物无害化处理难度大。此外,受不同地区气候等自然条件影响,超积累植物在不同地区生长也有所不同。
一般超富集植物修复中度污染镉、砷污染农田至少需要十年以上,甚至长达几十年至上百年。植物修复比较适应于高重金属污染土壤,但随着修复年限的增加,修复效率也会逐渐下降,影响修复治理效果,增加治理费用。对重金属轻度污染土壤,一般不宜采用植物修复技术。
参考文献:
[1] 樊霆,叶文玲,陈海燕,鲁洪娟,张颖慧,李定心,唐子阳,马友华。 农田土壤重金属污染状况及修复技术研究[J].生态环境学报,2013,10:1727-1736.
[2] 黄益宗,郝晓伟,雷鸣,铁柏清。 重金属污染土壤修复技术及其修复实践 [J]. 农业环境科学学报,2013,03:409-417.

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作者: wxs

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