环保新材料LDHs在重金属污染土壤修复方面的应用

发表时间：2021/4/15   来源：《基层建设》2020年第32期   作者：覃振蕾
[导读] 摘要：在近些年来，伴随着经济社会的不断发展，城镇化以及工业化速度不断加快，伴随着经济的不断发展，土壤超标以及金属污染的现象日益显著，对农产品的安全以及农业生产带来了严重的负面影响，给人民群众的身体健康产生严重威胁。
        广西世逸翔环保科技股份有限公司  广西南宁  53000
        摘要：在近些年来，伴随着经济社会的不断发展，城镇化以及工业化速度不断加快，伴随着经济的不断发展，土壤超标以及金属污染的现象日益显著，对农产品的安全以及农业生产带来了严重的负面影响，给人民群众的身体健康产生严重威胁。环境友好型钝化材料将污染土壤中的重金属离子从活性状态转化为稳定状态，从而达到修复的目的。它们在促进植物生长和控制环境污染物迁移转化方面有着巨大的潜力。
        关键词：环保新材料；土壤修复；重金属污染
        土壤重金属污染是一个世界性的环境问题。根据环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染调查通报》，我国土壤环境不容乐观。部分地区土壤污染严重，工矿区废弃地土壤环境问题更加突出。我国土壤总过剩率为16.1%，包括轻度污染、轻度污染和中度污染。重度和重度污染点分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。无机污染物超标率占全部超标点的82.8%。污染后，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%和4.8%，不仅影响农作物产量和品质，还将重金属通过食物链转移到人体，危害人体健康。因此，重金属污染土壤的修复一直是国内外环境研究者关注的关键环境问题之一。
        土壤重金属污染的修复技术主要包括物理修复、化学修复、植物修复和生物（微生物）修复。在这些修复技术中，每一种修复技术都包含许多具体的修复技术，它们在土壤重金属的修复中发挥着非常重要的作用。同时，对土壤中各种重金属的恢复也进行了探讨。LDHs材料以其粒径小、比表面积大、表面活性高、还原能力强等优点，在LDHs材料领域发挥着越来越重要的作用。近年来，国内外对LDHs材料在水污染修复中的应用进行了大量的报道和评论。近年来，国内外学者对LDHs材料的应用进行了综述，包括LDHs材料及其改性、LDHs材料在土壤重金属修复中的应用以及影响LDHs材料对土壤重金属修复效果的主要因素。展望LDHs材料在土壤重金属修复中的应用前景
        LDHs材料及改性材料的应用
        1.1LDHs材料的应用与效果评价
        目前用于土壤重金属污染修复的LDHs材料主要有零价金属材料、碳LDHs材料、金属氧化物、LDHs矿物以及一些改性LDHs材料。LDHs材料修复土壤重金属污染的主要机理是基于其独特的粒径小、比表面积大、表面活性高等特点。金属间的相互作用是一个非常复杂的物理化学过程，其主要机理是吸附和还原。和氧化。评价LDHs材料对土壤重金属修复效果的指标有两种：一种是土壤性质指标，主要包括土壤pH和沸石、LDHs沸石、LDHs氧化铝和LDHs颗粒。萃取状态的一些变化表明，LDHs沸石是降低CD解吸率的最佳材料，比对照降低8倍。二是LDHs材料对重金属污染土壤中植物生长的影响以及植物体内重金属含量的变化指数。通过盆栽试验，研究了LDHs羟基磷灰石对黑麦草中铅含量的影响，不施用LDHs羟基磷灰石时，黑麦草生物量显著增加。结果表明，黑麦草对铅的去除率明显提高。利用LDHs羟基磷灰石固定土壤中的镍和锌，发现LDHs羟基磷灰石可以显著降低土壤水分中镍和锌的含量，降低油菜对镍和锌的吸附．
        1．2 改性LDHs材料及其应用
        虽然LDHs零价铁等一些LDHs材料具有较强的吸附性能和还原性，对修复土壤中的重金属有很好的作用，但有些LDHs材料本身容易团聚，容易钝化，难以回收利用。和其他的缺点。为了抑制LDHs颗粒的团聚效应，提高LDHs材料的稳定性、反应性和流动性，开发LDHs材料的新功能，研究者经常对LDHs材料进行修饰以达到他们的目的。LDHs材料改性是指在LDHs材料制备过程中引入特定官能团或与某些特殊材料结合。LDHs材料的改性方法包括涂层、加载、掺杂等。涂层方法是在LDHs颗粒表面涂覆无机或有机化合物，如氨基酸、螯合剂等。通过这些涂层材料的作用，不仅将LDHs材料添加到土壤重金属修复中覆膜LDHs材料对重金属的作用机理一般认为是吸附、化学反应或沉积。通过无机-有机和有机合成反应，制备了磁性核-壳型sio2LDHs颗粒，即包覆亚氨基二乙酸螯合剂的核-壳结构。LDHs复合材料具有螯合、吸附重金属、促进重金属洗脱和磁选等功能。LDHs材料可有效去除土壤中85%和72%的镉。


        2影响LDHs材料应用的主要因素
        LDHs材料在土壤修复中的应用受到多种因素的影响，包括土壤理化因素、土壤中不同的重金属以及LDHs材料本身
        2.1土壤理化因素
        土壤中重金属的生物有效性受土壤有机质、铁、氧化铝、粘土含量、阳离子交换容量、土壤PH值等多种因素的影响。LDHs材料在土壤中的应用会对土壤的某些理化性质产生影响。同时，土壤中的有机质、铁、氧化铝也会与LDHs材料相互作用，从而影响LDHs材料对土壤pH值的影响，而pH值是反映土壤中重金属生物利用度的敏感指标之一。许多LDHs材料添加到土壤中会改变土壤的pH值。LDHs材料的添加将降低土壤中某些重金属的生物利用度。通过田间试验，在土壤中施用LDHs亚微米矿物基土壤改良剂，可使土壤pH从5.90提高到6.07，从而降低水稻对Cd的吸收。然而，一些研究发现，添加LDHs材料可以降低土壤的pH值。例如，土壤污染，铜和锌就能减少土壤的pH值0.5 - -1.0单位，但重金属的有效性也将减少土壤pH值的研究使用LDHs材料改变重金属的形式，降低其毒性。例如，在铬污染土壤的修复中，添加LDHs铁/铜来降低pH值，增加铬。土壤的初始pH值有时会影响重金属的生物利用度，在碱性和酸性土壤中添加as、CD和Cr。Pb和Zn呈单一形态，在碱性土壤中的生物利用度较低。酸性土壤中铬的含量高于铬。另一项研究发现，LDHs铁的应用不会影响土壤的pH值，但会显著降低砷和汞的生物利用度。土壤pH值和LDHs材料之间的相互作用有不同的影响，表明减少一些LDHs材料对重金属的影响机制，不仅是通过影响土壤pH值，而且土壤的氧化还原条件通常影响到土壤、降水和降水条件的重金属元素，如LDHs金属都是有利于重金属污染物的形成。同时，这种情况也受到其他因素的影响，如土壤LDHs材料的数量、土壤类型和暴露时间。
        2.2土壤中不同重金属方面
        LDHs材料对不同重金属的去除或固定效果通常存在一定差异，重金属也会影响LDHs材料的去除或固定效果。改性LDHs炭黑用于减少土壤有效铜、锌，并发现改性LDHs炭黑有更好的减少影响比有效锌、有效铜在土壤和土壤中砷和汞的生物利用度是不同的，因为砷和汞。在重金属污染土壤中，重金属相互作用，导致重金属的生物利用度降低
        2.3LDHs材料的自冲击
        一些LDHs材料容易结块和氧化。除上述改性外，不同LDHs材料对土壤重金属的修复效果也不同。应用LDHsFe/Cao、LDHsFe/Ca/Cao、LDHsFe/Ca/Cao、LDHsFe/Ca/Cao/P处理日本砷、镉、铅、铬污染土壤。结果表明，LDHs材料对土壤中重金属有95% ~ 99%的固定作用，但不同LDHs材料对重金属的固定作用不同。LDHsFe/Ca/Cao可以将土壤中重金属的淋溶浓度降低到ET-Ben的标准限值。不同的LDHs材料施用量对土壤中重金属的修复效果也不同LDHs材料对土壤中重金属的修复效果会越来越好。在大规模农田或场地应用LDHs材料还应考虑成本效益和对土壤生物的影响。此外，LDHs材料的添加时间也会影响土壤中重金属的修复效果。一般来说，随着添加时间的增加，LDHs材料对土壤中重金属的修复效果会受到影响，对重金属的修复效果会更好。
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