浅谈重金属污染农田土壤修复技术与安全利用

发表时间:2021/5/19   来源:《科学与技术》2021年第4期   作者:范敏
[导读] 伴随工业发展进程的不断推进,各种社会问题也成为焦点话题

        范敏
        招商局生态环保科技有限公司  重庆市  400067
        
        摘要:伴随工业发展进程的不断推进,各种社会问题也成为焦点话题。尤其是在越来越多的农产品中检测出重金属比重超出国家规定范围,这也给用户造成极大困扰,甚至影响到用户健康状况。当前发展中,存在重金属含量超标的农业领域逐步从矿区向农区扩展,从郊区向乡镇蔓延,覆盖比重越来越高。此外,存在重金属超标的范围从土壤向产品扩散。这种发展情况标志着重金属污染程度越来越高,且经过长期积累步入到高频率、大范围的爆发阶段,需要对重金属污染问题给予更多关注,也是农业领域发展中迫切需要解决的问题之一。
        关键词:农田土壤;重金属污染;修复技术;安全利用
        1重金属污染的来源
        1.1内因
        从内在因素来看,土壤中重金属比重存在差异,不同土质中重金属含量区别较大,同时土质在形成过程中所处环境差异较大,导致土质中重金属类别也不尽相同。一般来说,引起农田重金属含量超标的元素是具有显著毒性的重金属元素,诸如:铅、镉、镍等。这些元素在土壤中比重一旦超出标准范围,就会造成土壤性质出现严重变化,难以恢复到初始状态,甚至会通过生物链影响到人体健康状况。
        1.2外因
        1.2.1大气中的重金属沉降
        大气中存在的重金属元素,主要产生原因是汽车尾气排放、生产废气排放以及悬浮在空气中的粉尘。通常重金属元素会以片状散布在矿区附近,以线状散布在铁路区域。大气中存在的重金属元素主要是通过物理沉降和雨水渗透到土壤之中,致使农田重金属含量超出标准。
        1.2.2工矿企业的废弃物排放
        大部分的矿产企业存在环境污染问题,企业会为了追求经济收益而忽视环境保护问题,将生产废水废气直接排放到周边河流和空气之中,当企业周边进行农业生产时,将河流水引入农田进行浇灌,就会将存在重金属元素的水体和农田直接接触,严重影响到农作物生长过程,致使重金属比重过高。
        ①目前很多矿产企业选择粗放型生产模式,往往不会对生产操作进行规范,资源转化效率较差且废弃物污染严重,致使矿渣未经处理随意堆放。不仅如此,矿产企业的废弃物毒性较大,难以自然分解,导致堆积区域的重金属含量超标。矿石产品在运输阶段还有可能出现掉落等问题,可能会影响到运输路径范围内的农田质量。
        ②矿产企业废水的重金属含量较高,未经处理随意排放就会加剧土壤污染,由于金属冶炼企业在生产中未能严格遵守环境保护要求,大量重金属含量超标的废水被直接排入附近河流之中,致使周边区域重金属比重升高。
        1.2.3农业生产过程中产生的有害物
        农业生产过程中需要使用农药、化肥等化学试剂。其中含有的重金属元素会在使用完成后残留在农田之中,一旦过度使用化学试剂就会导致土壤中部分重金属含量超标,引起污染问题。
        2农田重金属污染防治技术探讨
        2.1农田灌溉水源头防控技术
        为避免使用重金属含量超标的水体污染土质,可以利用重金属净化试剂对水体进行优化处理,通过净化试剂和重金属元素进行化学变化,调控水体pH值,保证水体中重金属元素能够经由化学变化后沉淀,从而实现净化目标。

此技术处理效果优良,且负荷承载力较高,能够同时深度处理多种重金属元素;净化过程中不受到水质和外部环境干扰;钙元素、氟元素处理效果显著,将水体中钙元素含量控制在标准范围内;经由处理后水体重金属浓度远远低于工业排放数值。将该水体处理技术大规模使用,可以有效解决水体污染问题,从源头进行把控。
        2.2土壤洗脱技术
        洗脱技术也是土壤优化的重要方式,具有良好的发展空间。从土壤洗脱技术来看,其操作过程较为简单,能够有效处理目前农田的重金属污染问题。此技术利用浓缩方式,借助洗脱试剂将土壤重金属分离,并对试剂进行合理回收。通过淋洗设备对试剂处理后可以让洗脱剂重复使用。此技术核心在于试剂的选择和回收以及淋洗设备设计。通过处理能够除去土壤中60%以上的重金属物质,同时洗脱试剂可以重复回收利用,显著降低成本投入。
        2.3原位钝化修复技术
        原位钝化技术作为一种高效率、高收益的污染处理方式,同国内推行的可持续发展要求相适应。特别是在中轻度污染的农田中优势明显,能够满足生产修复并行的要求,在不影响农产品生产效率的基础上降低污染,显著改善成本投入,可供挖掘潜力较大。此技术结合实际农田中重金属比重、类型等,配置相应的稳定试剂,将试剂合理融入土壤,同重金属元素进行氧化还原、沉降或键和反应,可以有效转化土壤中原有的重金属离子,形成单质或沉淀物。经由土壤钝化能够有效改善土壤的重金属比重,保证生物多样性,避免重金属污染的进一步扩散,确保农作物重金属含量处于标准范围,为农业生产创造安全环境。
        2.4“离子反应+生物降解”复合治理技术
        离子反应本质上是通过试剂和重金素元素快速反应变化,生成无害物质;生物降解则是通过土壤中含有的微生物进行繁殖变化,利用微生物使试剂和重金属元素更好的融合反应,优化土壤质量,提高土壤活力。综合两种技术优势,将其合理的应用在土质改善工作之中,能够更好的达到预期效果。此技术操作简单且对环境不会造成二次污染,也是目前土壤治理过程中普遍使用的技术之一。

        2.5植物修复技术
        通过植物修复也可以有效解决当前农田存在的重金属污染问题,清理农田中存在的有害元素和污染物质,能够恢复土壤的初始状态,具有环境友好、成本投入小等优势。此外,还能够优化周边区域的生态体系,在中轻度土壤污染地区中效果显著,能够达到边生产边修复目标。当前国内使用植物技术修复土壤重金属污染的模式仍处于初期的探索阶段,但融合诸多技术优势的植物修复技术在未来必然能够发挥出重要作用,也必然会对未来生产起到推动作用。单就目前该技术效果来说,植物修复对于中轻度污染来说有着极佳作用,但对于特殊元素来说,仅依靠着植物修复技术难以完成,效果难以达到预期。
        3.结语
        总的来说,伴随国内农业领域发展速度加快,生态重视程度逐步提升,在农业生产中融入调控技术、生物技术、智能化技术已经成为必然趋势,如何更好的控制成本、简化操作、降低污染成为重点研究方向,也是国内农业领域未来发展方向。构建起同重金属污染相匹配的土壤修复体系并将其应用在试剂生产之中具有十分重要的现实意义。对此,应当进一步提高研发力度,将研究成果转化为实际,进而以信息技术为基础带动农田重金属污染修复技术的综合发展,确保重金属污染能够得到有效控制,为生态发展奠定坚实基础。
        参考文献:
[1]王进进,杨行健,胡峥,等.基于风险等级的重金属污染耕地土壤修复技术集成体系研究[J].农业环境科学学报,2019,38(02):249-256.
[2]陈世宝,王萌,李杉杉,等.中国农田土壤重金属污染防治现状与问题思考[J].地学前缘,2019,026(006):35-41.
[3]宣斌,王济,段志斌,等.农田土壤重金属污染现状及修复技术应用研究进展[J].环境保护前沿,2019,7(1):9.
作者简介:范敏(1990-05),女,汉族,籍贯:湖北省荆州市,当前职务:职员,当前职称:工程师,学历:硕士,研究方向:土壤调查评估及土壤修复
       
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