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重金屬汙染土壤生物黑炭修複技術
發表時間 :2013-04-10    來源:中國農村科技

  南京農(nong) 業(ye) 大學農(nong) 業(ye) 資源與(yu) 環境研究所的潘根興(xing) 教授, 早在2 0 0 7 年就開始對稻米的鎘汙染進行係統的研究。通過科學調查,他發現,市場上有10%的大米存在著鎘超標的問題。近些年,他和團隊對土壤修複問題展開深入的研究,本文即是他們(men) 的階段研究成果。
  土壤是生命的根基,土壤的汙染會(hui) 引發糧食安全危機。環保部部長周生賢在十一屆全國人大常委會(hui) 第二十三次會(hui) 議的報告中表示,中國土壤環境質量總體(ti) 不容樂(le) 觀,中國受汙染的耕地約有1.8億(yi) 畝(mu) ,占18億(yi) 畝(mu) 耕地的10%。土壤重金屬汙染具有長期性、隱蔽性和不可逆轉性等特點,土壤一旦被重金屬汙染,其危害性將是長遠的。《全國土壤環境保護規劃》中明確“十二五”時期需強化土壤汙染物來源控製,嚴(yan) 格汙染土壤環境風險管控,開展土壤汙染治理與(yu) 修複。雖然目前我國農(nong) 村土壤修複技術還不是很成熟,但已開展汙染農(nong) 田土壤汙染治理與(yu) 修複試點示範。
  土壤重金屬汙染的修複主要包括工程治理、生物修複和化學修複三種。工程修複如客土法、深埋法等,快速、徹底,但工程量大、成本高,不適用於(yu) 大麵積汙染的土壤改良,且對汙染土壤處理不當又會(hui) 造成新的汙染。生物修複包括植物修複、微生物修複等,植物修複是利用超富集植物從(cong) 被汙染的土壤中吸收去除重金屬的一類新技術。該技術成本低、二次汙染風險小,但操作周期長,且較難找到理想的超積累植物,此外超富集植物的生長還會(hui) 受到氣候等條件的限製。化學方法主要有化學固定、螯合萃取、氧化還原等。化學固定即利用一定的改良劑將重金屬固定、鈍化,使作物難以吸收的方法也是較普遍的修複措施。較為(wei) 常見的改良劑有石灰、沸石,碳酸鈣、磷酸鹽、矽酸鹽等,這些物質對於(yu) 降低重金屬的生物毒性都有一定的效果,但是大量施用會(hui) 限製作物生長,影響作物產(chan) 量。
  筆者所在的科研團隊一直致力於(yu) 稻田重金屬汙染治理的實用技術研究和開發。近年來,我們(men) 研製開發了生物質炭鈍化稻田Pb/Cd汙染物的製劑和施用技術。生物質炭是生物質(如作物秸稈)在無氧或缺氧環境下經高溫裂解而形成的含碳物質。生物質炭具有疏鬆多孔、高pH值,且含有豐(feng) 富的含氧官能團,可有效降低土壤重金屬生物有效性,減少作物對重金屬的吸收。我們(men) 在廣西、福建、湖南、江西、四川和江蘇等南方稻田區進行了該項技術的多地對比田間中試示範。施用生物質炭可顯著降低土壤鎘的生物有效性,降低幅度達20%~70%。水稻子粒鎘含量降低20%~60%,而且其鈍化效應具有持續性。在中低汙染水平的稻田,一次性施入生物質炭,可保障水稻子粒鎘含量低於(yu) 或接近國家食品中汙染物限量標準。目前,該項技術已獲兩(liang) 項國家專(zhuan) 利局授權。
  用生物質碳改良重金屬汙染稻田具有多贏的效應,首先該技術屬原位修複,生物質炭一次性施入,不僅(jin) 治理成本低,而且可保障重金屬汙染稻田水稻安全生產(chan) ,並保障水稻穩產(chan) 、增產(chan) 。其次,生物質炭還具有改善土壤結構,提高土壤保水保肥能力,降低農(nong) 田溫室氣體(ti) 排放、增加土壤碳匯等綜合提高土壤生產(chan) 力的效應。而且生物黑炭為(wei) 農(nong) 業(ye) 生產(chan) 中秸稈資源化循環利用提供了有效的途徑我們(men) 期望,這些技術將在我國農(nong) 田重金屬汙染治理中發揮作用,為(wei) 億(yi) 萬(wan) 農(nong) 民和消費者的健康做出貢獻。