土壤重金屬修復(fù)


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目前有關(guān)SAP對(duì)土壤重金屬污染修復(fù)研究剛起步,有許多問(wèn)題有待研究。如:SAP對(duì)單個(gè)和多種重金屬及其在土壤污染的效應(yīng)范圍?SAP在土壤水分和氮磷肥不同組合條件下,對(duì)重金屬單個(gè)和復(fù)合污染下的固化效應(yīng)?SAP對(duì)植株生長(zhǎng)和土壤質(zhì)量效應(yīng)的機(jī)理?SAP在土壤水肥和重金屬污染治理中的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)土壤重金屬污染修復(fù)方法主要包括物理、化學(xué)和生物三大類,其中物理修復(fù)包括物理熱脫法、分離法、新土置換法、固化穩(wěn)定法以及電動(dòng)力法等,化學(xué)方法包括溶劑萃取法、化學(xué)淋洗法、鈍化法及氧化還原方法等,生物修復(fù)方法包括微生物修復(fù)法、植物修復(fù)法和動(dòng)物修復(fù)法等。文獻(xiàn)計(jì)量分析表明,生物修復(fù)技術(shù)和化學(xué)固化修復(fù)技術(shù)及其配套是目前土壤重金屬修復(fù)的研究和應(yīng)用方面。其中,化學(xué)穩(wěn)定化或鈍化固化是重要發(fā)展方向,其原理是向土壤添加鈍化劑材料,通過(guò)物理化學(xué)的吸附、沉淀、絡(luò)合和氧化還原等效應(yīng)改變重金屬的價(jià)態(tài),增加重金屬殘?jiān)鼞B(tài)和有機(jī)態(tài)的比例,降低重金屬的生物有效性。目前,農(nóng)田應(yīng)用的重金屬鈍化固化材料主要有石灰、粘土礦物、磷酸鹽,以及沸石等礦物吸附材料,以及有機(jī)肥及微生物等。SAP是近年發(fā)現(xiàn)對(duì)重金屬有固化效應(yīng)的新材料。
交聯(lián)合成的SAP可促進(jìn)污水中微生物菌對(duì)Cd和Zn穩(wěn)定化去除。SAP不僅促進(jìn)土壤保水改土,還明顯降低土壤中Cu、Zn、Pb水溶性態(tài)含量。研究發(fā)現(xiàn),聚丙烯酸鹽類SAP可改變土壤理化性質(zhì),提高土壤pH,降低土壤Cu、Cd和Ni、Zn等的生物有效性。
盆栽試驗(yàn)證明,土壤添加0.2%SAP,可降低高粱對(duì)土壤Cd的生物有效性并促進(jìn)植物生長(zhǎng)。在含有重金屬Cu、Pb、Al、As等污染的廢礦物堆場(chǎng)修復(fù)中添加SAP施用75-170kg/hm2,可明顯促進(jìn)土壤水分保持和營(yíng)養(yǎng)吸收,降低植物吸收重金屬。
SAP在農(nóng)田對(duì)植物有直接效應(yīng),還有就是通過(guò)改良土壤理化性能和調(diào)節(jié)土壤生物的間接作用,通過(guò)兩方面降低重金屬的生物有效性。盆栽試驗(yàn)證明,環(huán)境材料(腐殖酸HA、SAP、粉煤灰FM和沸石FS)及復(fù)合材料F1、F2、F3(分別FM+SAP+HA+FS、FS+HA+SAP、FM+SAP+HA)對(duì)玉米、大豆生長(zhǎng)及土壤重金屬Pb、Cd吸收影響。單個(gè)環(huán)境材料及復(fù)合較對(duì)照明顯減少作物吸收重金屬Pb、Cd,并促進(jìn)作物生長(zhǎng)。SAP及其復(fù)合材料F3、F2對(duì)土壤重金屬Pb、Cd的固化效果明顯。對(duì)比發(fā)現(xiàn),SAP復(fù)合材料可使玉米的Pb吸收量較對(duì)照降低50%以上,Cd降低80%以上;SAP復(fù)合材料使大豆吸收重金屬Pb降低69%以上,Cd降低33%以上。研究發(fā)現(xiàn),SAP及其復(fù)材料對(duì)土壤Pb、Cd的鈍化固化效應(yīng)與土壤pH、EC、有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分及土壤酶活性等變化緊密相關(guān)。

金屬保水劑

曲貴偉等曾報(bào)道了利用保水劑去除工業(yè)廢水和土壤中重金屬的可行性。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),保水劑在改善作物根系水分供應(yīng)和改良土壤結(jié)構(gòu)的同時(shí),能明顯降低玉米、大豆等作物對(duì)土壤中鎘和鉛的吸收。將納米水合氧化錳摻入到聚丙烯酸鹽類保水劑中,還可進(jìn)一步提高保水劑對(duì) Cd(Ⅱ)的吸附能力,從而減少植物吸收,因此認(rèn)為該材料可用于土壤鎘污染的原位修復(fù)。前人的這些研究發(fā)現(xiàn)并證實(shí),保水劑可減少土壤鎘向植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移。在含有重金屬Cu、Pb、Al、As等污染的廢礦物堆場(chǎng)修復(fù)中添加SAP施用75-170kg/hm2,可明顯促進(jìn)土壤水分保持和營(yíng)養(yǎng)吸收,降低植物吸收重金屬。從去除重金屬銅離子的角度看,保水劑是一種較為理想的材料,而且保水劑用量較大、吸水時(shí)間較長(zhǎng),對(duì)銅離子的去除效果越好。但值得注意的是,銅離子與保水劑的結(jié)合能力更強(qiáng)。

對(duì)于輕度污染且面廣量大的農(nóng)田土壤來(lái)說(shuō),采用鈍化劑修復(fù)方法是比較快速可行的方法之一。這類修復(fù)方法具有投入低、操作簡(jiǎn)單、不破壞土壤原有結(jié)構(gòu)等特點(diǎn),其實(shí)施效果的關(guān)鍵取決于對(duì)土壤及環(huán)境沒(méi)有副作用而對(duì)重金屬的吸附和固持能力又比較強(qiáng)的修復(fù)材料。研究發(fā)現(xiàn),保水劑是一種吸水能力特別強(qiáng)的高分子功能材料,能吸收水分、肥料、農(nóng)藥并在其后緩慢釋放,從而增加肥效和藥效,且對(duì)人體無(wú)害,無(wú)環(huán)境污染,已在多個(gè)領(lǐng)域特別是農(nóng)業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。保水劑主要可分為淀粉類、纖維素類和合成聚合物類,其共同點(diǎn)是分子中均帶有大量羧基和羥基,因此從理論上講,它們可通過(guò)絡(luò)合吸附重金屬離子,將其從環(huán)境中去除。