土壤重金屬修復


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目前有關SAP對土壤重金屬污染修復研究剛起步,有許多問題有待研究。如:SAP對單個和多種重金屬及其在土壤污染的效應范圍?SAP在土壤水分和氮磷肥不同組合條件下,對重金屬單個和復合污染下的固化效應?SAP對植株生長和土壤質量效應的機理?SAP在土壤水肥和重金屬污染治理中的生態風險評價土壤重金屬污染修復方法主要包括物理、化學和生物三大類,其中物理修復包括物理熱脫法、分離法、新土置換法、固化穩定法以及電動力法等,化學方法包括溶劑萃取法、化學淋洗法、鈍化法及氧化還原方法等,生物修復方法包括微生物修復法、植物修復法和動物修復法等。文獻計量分析表明,生物修復技術和化學固化修復技術及其配套是目前土壤重金屬修復的研究和應用方面。其中,化學穩定化或鈍化固化是重要發展方向,其原理是向土壤添加鈍化劑材料,通過物理化學的吸附、沉淀、絡合和氧化還原等效應改變重金屬的價態,增加重金屬殘渣態和有機態的比例,降低重金屬的生物有效性。目前,農田應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,以及有機肥及微生物等。SAP是近年發現對重金屬有固化效應的新材料。
交聯合成的SAP可促進污水中微生物菌對Cd和Zn穩定化去除。SAP不僅促進土壤保水改土,還明顯降低土壤中Cu、Zn、Pb水溶性態含量。研究發現,聚丙烯酸鹽類SAP可改變土壤理化性質,提高土壤pH,降低土壤Cu、Cd和Ni、Zn等的生物有效性。
盆栽試驗證明,土壤添加0.2%SAP,可降低高粱對土壤Cd的生物有效性并促進植物生長。在含有重金屬Cu、Pb、Al、As等污染的廢礦物堆場修復中添加SAP施用75-170kg/hm2,可明顯促進土壤水分保持和營養吸收,降低植物吸收重金屬。
SAP在農田對植物有直接效應,還有就是通過改良土壤理化性能和調節土壤生物的間接作用,通過兩方面降低重金屬的生物有效性。盆栽試驗證明,環境材料(腐殖酸HA、SAP、粉煤灰FM和沸石FS)及復合材料F1、F2、F3(分別FM+SAP+HA+FS、FS+HA+SAP、FM+SAP+HA)對玉米、大豆生長及土壤重金屬Pb、Cd吸收影響。單個環境材料及復合較對照明顯減少作物吸收重金屬Pb、Cd,并促進作物生長。SAP及其復合材料F3、F2對土壤重金屬Pb、Cd的固化效果明顯。對比發現,SAP復合材料可使玉米的Pb吸收量較對照降低50%以上,Cd降低80%以上;SAP復合材料使大豆吸收重金屬Pb降低69%以上,Cd降低33%以上。研究發現,SAP及其復材料對土壤Pb、Cd的鈍化固化效應與土壤pH、EC、有機質、養分及土壤酶活性等變化緊密相關。

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曲貴偉等曾報道了利用nb体育官网去除工業廢水和土壤中重金屬的可行性。試驗發現,nb体育官网在改善作物根系水分供應和改良土壤結構的同時,能明顯降低玉米、大豆等作物對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nb体育官网中,還可進一步提高nb体育官网對 Cd(Ⅱ)的吸附能力,從而減少植物吸收,因此認為該材料可用于土壤鎘污染的原位修復。前人的這些研究發現并證實,nb体育官网可減少土壤鎘向植物體內的轉移。在含有重金屬Cu、Pb、Al、As等污染的廢礦物堆場修復中添加SAP施用75-170kg/hm2,可明顯促進土壤水分保持和營養吸收,降低植物吸收重金屬。從去除重金屬銅離子的角度看,nb体育官网是一種較為理想的材料,而且nb体育官网用量較大、吸水時間較長,對銅離子的去除效果越好。但值得注意的是,銅離子與nb体育官网的結合能力更強。

對于輕度污染且面廣量大的農田土壤來說,采用鈍化劑修復方法是比較快速可行的方法之一。這類修復方法具有投入低、操作簡單、不破壞土壤原有結構等特點,其實施效果的關鍵取決于對土壤及環境沒有副作用而對重金屬的吸附和固持能力又比較強的修復材料。研究發現,nb体育官网是一種吸水能力特別強的高分子功能材料,能吸收水分、肥料、農藥并在其后緩慢釋放,從而增加肥效和藥效,且對人體無害,無環境污染,已在多個領域特別是農業上得到廣泛應用。nb体育官网主要可分為淀粉類、纖維素類和合成聚合物類,其共同點是分子中均帶有大量羧基和羥基,因此從理論上講,它們可通過絡合吸附重金屬離子,將其從環境中去除。