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抓住土壤修复的“金钥匙” 打开重金属土壤资源

日期:2018-12-08

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  对此,陈明的解释是,重金属也不都是“坏”的,比如硒和锌,不仅对人体有益,而且现在已经成为提升农作物品质、提升其价值的一个法宝,铜、钼、锰、钒等微量元素,也是人体健康之所需;比如缺铜,会导致白癜风、贫血、骨骼动脉毛发异常及脑障碍;缺钼,会直接导致近视、发育迟缓、龋齿、肾结石、克山病、大骨节病、食道癌等;而适量的锰元素,则可保证骨骼正常,并参与制造甲状腺素、激活人体酶、保障多种维生素发挥作用。一般认为,重金属中真正有害无益的“坏分子”主要是钡、铍、镉、汞、铅、锑、铊和铀等少量几个元素。其他金属元素被列为“污染物”的原因主要有三:一是人体必需的剂量不清楚;二是安全剂量范围窄,不易控制;三是相关科研成果不足。绝缘子
  实际上,我国有很大一部分重金属污染场地是有害元素和有益元素复合污染土壤分布区,比如甘肃的白银厂、云南的金鼎,还有江西、湖南的许多地方,都属铅锌类污染。
  “铅超标当然不好,但锌多了并不是坏事。为什么不能把铅遏制住,而把锌留下,用来生产富锌农产品?”对于这样的思路,陈明称之为“抑害扬益”。
  其实,早在多年前,面对工作中接触到的大量铅锌复合污染耕地,他就提出了这个疑问。于是,他查阅了大量国内外资料,发现欧美国家使用的硫化物法可以用来对铅锌复合污染耕地实施去铅留锌。
  用化学试剂来稳定土壤重金属是基于“植物吸收重金属必须通过水”的认识,因此,若重金属的化合物或盐不溶于水,则他们难以向食物链迁移,因而具有较小的风险。有较多的重金属的磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐和硫化物难溶于纯水,因此,有学者甚至公司直接用磷酸盐和硫化物或它们的混合物作为稳定化剂。
  然而,不问地质背景和重金属种类而千篇一律地使用磷酸盐、硫化钠和硫代硫酸钠来修复重金属污染耕地被证明是失败的。一个最明显的问题是:硫化物、亚硫酸盐的易氧化性以及硫酸盐的易溶性。硫化物法修复后因氧化作用而产生的硫酸会导致土壤中更多的重金属被活化,因此它只适用于只有铅和锌两种元素污染的土壤,而不宜盲目扩大适用范围。避雷器
  那么,土壤类型千差万别,不同地块的重金属污染物成分也各不相同,如何才能实现“抑害扬益”,最终使修复后的土地得到利用,甚至与功能农业相结合,成为能够产生巨大经济效益的农业资源?
  陈明深信,技术是实现科学设想的突破口。
  选择性吸附和晶化,立足地质特色研发增值型修复技术土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。在土壤修复行业,已有的土壤修复技术已达到100多种,常用技术也有十多种,大致可分为物理、化学和生物三种方法。
  国土资源部门的土壤修复技术当然立足自身行业特点与优势。
  从上世纪末开始,国内一些科学家就已经开展土壤修复理论研究与实用技术研发。陈明研究土壤修复技术始于2001年。十余年里,在国土资源部和科技部的支持下,他与国家地质实验测试中心刘晓端研究员等人发挥地学学科优势,形成了一系列具有国土资源部门特色的土壤修复技术,即以“地球化学工程技术”为核心的若干种土壤修复剂及重金属污染土壤的电动修复技术。
  国土资源部门在重金属污染土壤修复中的学科优势可以概括为以下三个方面。
  一是将土壤重金属污染与地球化学、矿物学、矿床学和地质学原理结合起来,更加科学、完整地理解土壤重金属的“源、流、汇”,即重金属的物质来源、迁移转化过程与条件、和重金属的最后归宿,通过探索研究灾害链的组成、影响因素和阻断途径,形成有地学特色的修复理论。
  二是模拟地质作用、成矿作用和表生演化的动力学条件与过程,开发新型修复技术,将“大体积、分散的”污染土壤的重金属重新聚集起来,形成“小体积、高度浓缩”的“人工矿床”,再通过“采矿”方式提取、甚至回收利用重金属。
  三是在地质学、岩石学、矿物学和地球化学理论指导下,研发原位地球化学障技术,或生产土壤稳定化修复的新矿物材料,形成新的工艺流程和技术参数,获取新的修复效果。
  现在已被土壤修复行业广泛认可的是黏土矿物对重金属元素的选择性吸附效果。
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