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重金属污染农田土壤修复技术的工程应用分析

2021-02-18段玉环邢亚平冯玉真

科学与生活 2021年30期
关键词:重金属污染研究进展

段玉环 邢亚平 冯玉真

摘要:我国部分地区矿业开发早,由于长期开采和早期冶炼企业“三废”无序排放,区域大气、水和土壤环境均受到不同程度的污染。境内河流和冶炼企业周边的土壤因存在一定的重金属污染,潜在环境风险较大,已严重阻碍当地经济和社会的健康协调发展。大部分农田与工业园区交错、相容,没有形成很好的分割,大面积农田受周边涉重企业污染的情况不容乐观,尤其以Cd、Pb、Hg等重金属污染较为突出。重金属具有不可逆转性,很容易在食物链积累,影响群众生产、生活乃至社会稳定,因此,多地的污染土地亟待修复治理。

关键词:重金属污染;土壤修复技术;研究进展

引言

土壤污染是由许多复杂因素引起的环境问题,主要涉及工业用地和农业用地两种类型。从工业用地看,企业在生产中产生的未经处理的污水可能存在跑冒滴漏或偷排现象,从而对泄露区或排放区的周围土壤造成严重污染。除此之外,还有许多产生危险废物的环节,相关单位随意放置或自行处置危险废物,从而在其放置的地方造成土壤污染。在农业用地中,农民滥用农药化肥,工业企业向农田非法排污、倾倒有毒有害物质,矿山、油田等矿产资源开采活动等是造成农用地大规模污染的主要原因。农用地土壤污染问题不能得到有效遏制,不仅会导致农作物污染、减产,导致食物品质下降,还会危害人体健康。工业用地污染不仅会严重影响土地的未来规划和利用,还会阻碍国家经济的稳定发展。

1土壤污染危害

1.1放射性元素污染

此类污染通常是因为科研与医疗等因素导致的,许多放射性物质被排放至土壤内,从而引起了土壤资源的污染破坏。放射性元素污染既会对所处地域生态食物链带来影响,同时还会给人类身体带来伤害,可能引发白血病与各种遗传性病症。

1.2大气降尘

工业排放气体含有二氧化硫、氟化物等有害气体,形成的酸雨进入土壤,引起土壤酸化,同时,工业排放的粉尘还含有铬、铅、铜、镉等重金属,降尘后进入土壤造成污染。

1.3化肥农药

多年来,农业生产不断发展,化肥农药大量投入,对化肥农药等不合理的使用,不仅使土壤中重金属含量增加,而且破坏土壤结构,造成土壤板结,生物学性质恶化,影响农作物的产量和质量。

2汞污染土壤修复技术研究进展

2.1制定合理的土壤污染防控计划

(1)应当对农田灌溉用水进行严格检测,详细了解水中所含有的各种成分,避免有害物质通过灌溉的途径渗入到土壤内,继而污染破坏土壤,给农作物的正常生长带来影响。(2)发展农业时,需要基于实际需求来决定化肥和农药的使用量,广泛推行测土配方施肥理念,在保证产量的基础上也做到肥料施用的合理性。为了保证农作物质量足够稳定,可采取生物法来防治病虫害的出现。而在使用化肥与农药之时,应当尽量选用残留率低、效果显著的农药。(3)有效提升土壤净化作用,对土壤内的胶体种类和含量加以改良,使土壤对于有害物质的吸附能力得以提升,降低污染物内各种有害物质自身的活性,防止衍生病毒与细菌。需要尽早察觉到土壤存在的污染状况,基于生物降解手段,强化土壤自身净化作用。

2.2进一步开发修复技术

针对重金属污染土壤的防治问题,要注重借鉴国内外相对比较先进的理念和技术,选择应用比较广泛、安全度高、成本相对比较低的修复技术,加强相关修复技术的集成。在借鉴学习的基础上,开发出副作用小、性价比较高的技术,以此尽可能的降解土壤中的有害物质,也可以使用对环境进行修复的纳米修复技术。在结合其他生物工程的基础上开展修复技术,例如转基因技术、分子生物学、物理化学等相关的技术,以此更好的提升土壤修复率。开发对土壤环境进行改良的制剂,根据土壤种植的实际情况,改善种植的环境条件,探索对病虫害进行防治的措施。基于土壤情况做好风险评估以及相关的可行性分析。不断研究与之相适应的技术修复技术,构建完善标准,以此更好的做好土壤改良工作。

2.3物理修复技术

(1)换土法

挖出地基中一定范围内的土后,换以砂、石等材料、并分层夯实(或压实、振实),以作为基础的持力层的地基处理方法,是传统的浅层处理地基的方法,即换土法。换土法有三种:一是翻土,二是换土,三是客土。翻土法是指将土壤深翻,使表层污染物转移到深层土壤,以达到稀释和处理的目的。换土法就是取走污染土壤后,换入新的干净土壤。在土壤置换作业中,工人会与受污染的土壤直接接触,并且人工成本很高。换土法在小面积污染严峻土壤治理中比较适用,方便有效治理换出的土壤。客土法是指在受污染的土壤中添加干净的土壤,混合或覆盖表面,以降低污染物的浓度或防止植物根系直接接触污染物。在此过程中,必须选择新鲜的高有机质土壤作为新添加的土壤,因为这可以增加被污染土壤中的微生物活性,增强土壤的自净能力,并减少客体土壤的数量。

(2)焚烧法

依据石油类物质易燃的特征,焚烧污染的土壤(温度为850~1200℃),通过燃烧的方式将石油类污染物转变为气体,进而脱离土壤本体,除掉石油类污染物,实现土壤修复目的,即焚烧法。此种修复技术非常成熟,在石油、化工以及农药等有机污染物污染后的土壤处理中,其应用十分广泛。焚烧法处理费用颇高,因此通常被应用于少量重度石油污染土壤的治理,而不适用于大面积污染土壤的治理。该种方式的优势在于焚烧完污染土壤后,几乎能够全部清除有害物质,且一次清除多种有害物质,降低土壤污染,但也存在缺点,即能耗大,引起焚烧废气等二次污染。

2.3化学修复方法

(1)淋洗技术

化学淋洗技术指利用淋洗液或化学助剂与土壤中的污染物结合,并通过淋洗液的解吸、螯合、溶解或固定等化学作用,使吸附或固定在土壤颗粒上的污染物脱附、溶解而去除的技术。土壤是一种异质而复杂的混合物,重金属通过多种方式与土壤成分相互作用,如离子交换和沉淀等。土壤固持金属的机理分为离子在土壤成分表面的吸附以及形成金属化合物沉淀两大类。土壤淋洗是通过逆转这些反应机理,将重金属从固相转移为液相。

(2)溶剂浸提技术

溶剂浸提技术是一种利用溶剂将有害化学物质从污染土壤中提取或去除的技术。异位修复是将开挖的表土在初期進行筛分,清除表土残渣,将土体分散后,与萃取剂充分混合,通过第二步筛选和分离后,残留的萃取剂用水洗去,处理过后的干净土壤能返回到原始位置,以重复使用。

结束语

近年来,众多学者对土壤重金属含量特征的研究主要集中于中尺度到大尺度的区域和流域,由于不同的农业活动方式和土地利用类型可引起小尺度范围的空间分异,若采用较大的研究尺度去预测小区域的空间分布趋势,对于合理利用土地资源和精准管理农业生产,其精度较为有限。目前,大部分修复技术试验繁杂,有些技术参数不完整,实际应用效果有待验证。因地制宜,开展各类农用地重金属污染修复技术验证对比,对适用于农田土壤的修复技术进行归纳入库整理。结合耕地安全利用特点,加快农用地重金属污染修复技术攻关研究。

参考文献

[1]戴洪萍,吕冰,申涛.我国土壤污染修复技术和产业发展现状简析[J].农家参谋,2020(1):62.

[2]丁香.土壤污染现状与土壤修复产业进展及发展前景研究[J].南方农机,2019(2):65.

[3]刘诗敏,高良敏.环境中多环芳烃的污染现状以及来源简析[J].广东化工,2017(3):79.

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