耕地土壤重金属污染钝化修复技术研究进展

耕地土壤重金属污染引起的环境和粮食安全问题令人堪忧,钝化修复已成为农田耕地土壤重金属污染修复的重要方式。重金属原位化学钝化修复是通过向污染土壤中施加钝化剂使重金属的赋存形态发生改变从而达到钝化的效果。本文在对耕地污染土壤常用的无机、有机、无机-有机复合钝化修复技术分析总结的基础上,指出钝化修复技术应用中存在的问题及今后的研究方向,以期为进一步推动该领域的研究和推广工作提供参考。     

受污染耕地安全利用实施工作中存在的问题及对策建议

耕地是农业生产的基本要素,是粮食生产和居民饮食的物质基础,更是经济社会发展不可或缺的重要资源。我国耕地土壤重金属污染防控面临巨大挑战,受污染耕地的安全利用是以保障粮食安全为核心目标、符合我国国情的一条有效可行的新途径。文章在系统梳理受污染耕地安全利用现状的基础上,综合工作实践和政策分析发现,受污染耕地的安全利用已经形成了相对清晰的工作思路,拥有健全的法律法规体系,完善的责任、考核和督查机制,但因我国耕地土壤污染防治任务重、难度大,而安全利用实施的周期短、经验少,存在着实际污染底数不清、协同污染源防控不足、技术名录不完善、资金落实和耕地类别动态调整政策不到位等问题。基于此,建议通过深度监测、"防""控"结合、拓宽技术措施范围、强化资金落实和完善管理机制等方式进一步保障和提升受污染耕地安全利用的实施成效。     

耕地土壤重金属污染概述及安全利用技术研究

耕地是农业最基本的生产资料,是支撑农业可持续发展的宝贵资源。近年来,随着我国工业化进程的不断加快,重金属等污染物质在土壤中不断累积,导致耕地土壤环境质量下降。基于此,概述当前我国土壤重金属污染状况,综述农艺调控、土壤改良、生物修复等耕地土壤重金属污染安全利用和治理修复措施,并分析各种技术的优缺点,以期为重金属污染耕地土壤安全利用提供技术参考。     

重金属污染土壤修复中钝化材料的应用研究进展

由于土壤重金属污染对植物、动物和人类健康的直接和潜在毒害,以及它的不可降解性,使得重金属污染土壤的修复受到了越来越多的关注。化学钝化修复技术作为一种重要的重金属污染土壤修复手段,是通过向土壤中添加化学材料,经过吸附、沉淀、络合、离子交换等一系列化学反应过程,降低土壤中重金属的环境风险,因其具有原位性、经济性、操作的便捷性等特点而越来越多地被应用到重金属污染土壤修复的实践中。该文通过对近年来应用于重金属污染土壤修复中的钝化材料进行分类概述,总结了各类钝化材料钝化重金属的效果、机理和应用情况,为重金属污染土壤修复提供理论依据。     

重金属污染耕地农业安全利用研究进展与展望

日益加剧的土壤重金属污染问题是目前严重制约我国农业可持续稳健发展的重要因子。如何实现区域性大面积的重金属污染耕地农业安全利用,已成为全球农业环境科学研究领域的难题与热点。中国科学院亚热带农业生态研究所自2006年起,将其该领域的研究重点聚焦在以镉为代表的重金属污染耕地农业安全利用方面,按照"摸清家底、因地制宜、分区治理、科学施策"的总体思路和"边生产、边治理、边修复"的技术路径,系统地开展了重金属污染动态长期定位监测与典型重金属污染地区详查、重金属低积累型与强耐性的农作物主栽品种筛选、削减农作物重金属积累的农艺调控、阻控农作物重金属吸收的原位钝化,以及替代种植作物的耐受性及其修复潜力等研究,初步探明了湖南耕地环境和其主要农产品重金属污染的现状、成因与发展趋势,筛选出了一批适于不同污染程度耕地种植的农作物主栽品种供应急性应用,明确了肥水管理、叶面阻控、秸秆离田等农艺调控措施削减农作物重金属积累,和施用炉渣、生石灰、海泡石、农作废弃物生物质炭、腐植酸矿粉等单一物料及其复配制剂钝化土壤重金属的效果,阐明了以苎麻为代表的麻类作物对镉等重金属的耐受性及其修复潜力与机理,确立了南方稻田土壤有效态镉及镉污染稻田钝化效果评价的提取方法,构建了一套较完整的以"轻度污染农艺调控-中度污染钝化降活-重度污染断链改制"为核心的重金属污染耕地农业安全利用综合技术与多种实用模式,并在典型污染地区建成了"重金属污染耕地农业安全利用技术研究开放平台"和多处新技术新产品的中试基地,产生了巨大的社会反响。     

重金属污染农田原位钝化修复材料研究进展

重金属原位钝化是一种农田土壤污染修复技术,钝化材料能有效降低重金属迁移性及生物有效性。本文综述了用于原位钝化修复的钝化材料及其钝化机理,探讨了钝化材料对重金属污染农田钝化效果的影响因素。并对钝化产品的市场研发及农田修复后需要解决的问题进行了分析和展望,以期为原位钝化修复技术和钝化材料的研发提供理论基础和研究方向。     

农业耕地土壤重金属污染现状及修复研究

文章在分析当前农业土壤重金属污染现状及来源的基础上,阐述了农业土壤重金属污染修复技术和修复理念,对做好农业耕地土壤重金属污染修复工作具有积极意义。     

耕地重金属污染与安全利用

耕地土壤是人类社会赖以生存的重要资源之一,为农作物生长提供必要的养分和物质基础。然而,随着工业化和农业现代化的快速发展,重金属污染耕地土壤的问题日益严重。重金属污染不仅危害农产品质量安全,还会通过食物链危害人类健康。本文对耕地土壤重金属污染情况、重金属污染对作物、环境和健康的影响以及重金属污染耕地的安全利用技术进行汇总分析,以期为耕地土壤重金属污染治理修复和安全利用提供参考。     

受污染耕地安全利用措施验证试验

土壤重金属因不能被土壤微生物分解而易蓄积,影响玉米安全生产,危害人体健康,解决土壤重金属污染势在必行。为进一步验证施用叶面阻控剂、土壤调理剂、微生物菌剂对玉米籽粒中镉、铅重金属的吸附能力大小,为今后受污染耕地安全利用提供科学依据特安排本试验。结果表明,喷施叶面阻控剂可显著降低玉米籽粒镉含量;施用土壤调理剂可有效降低土壤有效态砷含量而降低玉米籽粒砷含量;施用微生物菌剂可显著降低土壤有效态镉含量而降低玉米籽粒镉含量。     

赤泥用于钝化酸性土壤重金属的可行性

为了解制铝工业提取氧化铝时排出的赤泥对土壤重金属的钝化效果,在温室条件下进行了盆栽试验,比较研究了等石灰当量下(碳酸钙用量分别为0.67、1.33、2.00 g·kg^-1)赤泥与石灰施用对酸性土壤中重金属的钝化效果,及对土壤理化性状和蔬菜生长的影响。结果表明,无论是施用石灰还是赤泥均可明显降低土壤中重金属的生物有效性和蔬菜中重金属的积累,且其效果随石灰或赤泥用量的增加而增加。在相同石灰当量下,因赤泥中的氧化铁铝也可固定重金属,故施用赤泥降低土壤有效态重金属和蔬菜中重金属积累的效果要高于施用石灰。施用赤泥与石灰可增加蔬菜地上部的生物量,但赤泥的施用会增加土壤盐分的积累、降低土壤磷的有效性,因此赤泥高用量下对蔬菜生长的促进作用不及施用石灰。总的来看,赤泥可替代石灰钝化土壤中的重金属,但在用赤泥治理污染土壤时应适当控制其施用量,防止土壤积盐,同时应适当增加磷素的投入。     

生物修复重金属污染土壤技术研究进展

介绍了生物修复的特点及分类,从动物修复、微生物修复、植物修复、植物–微生物协同修复4个方面,综述了生物修复重金属污染土壤技术的研究进展,并从探寻重金属超积累植物,开发生物土壤改良剂和吸附剂,筛选耐重金属的根际微生物及创新应用联合修复技术几方面进行了展望。     

不同钝化机制矿物对土壤重金属的钝化效果及微生物响应

为探讨石灰石、蒙脱石两种不同钝化机制矿物施加对土壤重金属的钝化效果和土壤环境健康的影响,利用盆栽试验,通过常规测定方法和16S rRNA高通量测序手段,分析土壤酶活性和微生物群落结构的变化,并结合土壤重金属有效性、水稻富集系数和转运系数等指标,研究两种矿物施加后土壤的环境功能响应及其影响机制。结果表明:施加石灰石显著降低了土壤Cd、Cu、Pb、Zn的有效性,降低幅度依次为Zn(99.1%)Cd(91.4%)Cu(85.6%)Pb(46.1%),并显著降低了Cd、Zn的富集系数(43.4%～85.5%)和转运系数(Cd 62.5%、Zn 30.0%),而施加蒙脱石使土壤Pb的有效性降低幅度达19.5%,但其含量与对照差异不显著;施加石灰石显著提高了土壤过氧化氢酶和脲酶活性,均为对照(不施加钝化剂)的1.6倍,施加蒙脱石后土壤过氧化氢酶活性显著提高(为对照的1.4倍),但脲酶活性没有明显变化;施加蒙脱石对土壤微生物多样性和微生物群落结构影响较小,但施加石灰石后,土壤微生物多样性指数显著增加,且f_Gemmatimonadaceae、f_BIrii41和c_KD4-96等有益微生物属的丰度明显提高。研究表明,与通过吸附对重金属钝化的蒙脱石相比,石灰石通过提升土壤pH,不但能更有效地降低土壤中Cd、Cu、Pb、Zn等重金属的生物有效性,还能提升土壤酶活性和微生物的多样性,从而改善土壤健康状况,其中土壤pH、有效磷和有机质含量是影响微生物群落结构的关键因素。     

土壤重金属污染研究进展

综述了土壤重金属污染的现状、土壤重金属污染物在土壤中的存在形式以及重金属污染的修复方式。重金属土壤污染问题迫切需要解决,土壤重金属的存在形式揭示金属在环境中的环境化学行为,有助于对症下药,治理重金属污染,从生物修复和化学修复两方面阐述了重金属污染的治理方法、手段,强调了生物修复的可行性和环保优点。     

上海市嘉定区受污染耕地安全利用技术研究

本文聚焦以重金属Cd污染耕地,应用优化施肥、品种替换、水分调控等技术措施开展水稻田间种植试验,探究轻中度污染耕地安全利用技术,强化耕地土壤分类管理的手段。结果表明：种植Cd低积累性水稻品种的条件下,使用优化施肥及水分调控措施对降低耕作层土壤Cd含量效果最好;施用生物炭基有机肥和叶面肥能有效降低水稻籽粒中的重金属Cd含量;水分调控对抑制重金属Cd从茎秆向籽粒转运具有较好效果。综合考量,选择优化施肥+品种替换+水分调控的技术组合效果最佳。但各项措施会导致管理成本增加,故安全利用技术的应用推广还需结合农户实际生产情况和需求来开展。     

有机废弃物堆肥过程重金属钝化研究进展

随着规模化养殖业的迅速发展,由于各种含重金属元素的饲料添加剂的使用,导致大量的Cu、Zn、Pb、Cd等重金属随畜禽粪便排放到环境中。堆肥是畜禽粪便等废弃物资源化利用的主要方式之一,研究表明,随着堆肥腐殖化进程,畜禽粪便中重金属可被钝化,生物有效性降低。基于堆肥过程中重金属含量及其形态变化、重金属钝化机理以及添加不同种类钝化剂对重金属钝化效果影响等方面,深入分析了该领域的研究现状和存在问题,并提出了今后研究的重点。堆肥过程中重金属浓度普遍升高,而重金属经过物理吸附、络合钝化、微生物强化等钝化机制,逐步从不稳定态向稳定态转化,但堆肥过程中钝化机理尚不完全清楚,今后应进一步加强钝化材料对畜禽粪便堆肥过程中重金属的钝化机理研究,并开展复合型高效重金属钝化剂的研发。     

几种材料钝化土壤重金属能力的生物学检验

对土壤重金属污染的修复常采用添加钝化剂的方法,利用钝化剂对土壤重金属的吸持以减少植物的吸收。由于被钝化所吸附的重金属还存在再次释放的问题,因此对钝化材料实际钝化效果的评价应采用生物有效性的指标。采用向土壤中添加原始的或吸附过Cu、Cd后的材料,利用黑麦草可连续进行多茬收获的特点,对生物炭、凹凸棒和硅藻土抑制土壤原有重金属的释放以及抑制自身所吸附Cu、Cd的重新释放能力进行了研究,并采用重金属的"生物有效系数"概念对材料的修复能力进行评价。获得的主要结果如下:(1)材料对重金属吸附量的大小并不一定与田间实际的重金属钝化效果相一致;(2)被生物炭和凹凸棒所吸附的Cu和Cd可在210 d内持续释放;被硅藻土所吸附Cu主要在前120 d内释放,所吸附的Cd则难以重新释放;(3)生物炭对土壤原有Cu的释放和所吸附Cu的再次释放均有较强的抑制作用,故适合用于Cu污染土壤的修复;凹凸棒对土壤原有Cd的钝化效果较好,而硅藻土抑制自身吸附Cd再次释放的能力更强。     

基于WOS的重金属污染土壤钝化修复研究文献计量分析

土壤重金属污染是危害性极大的全球性环境问题,钝化修复是治理污染土壤较为实用的绿色经济策略之一。为分析土壤重金属污染钝化修复研究现状,基于Web of Science核心合集数据库,采用文献计量学方法对2000—2021年土壤重金属钝化研究论文相关数据进行可视化分析。结果表明,在2000—2021年全球土壤重金属钝化领域的发文数量整体呈上升趋势,Environmental Science and Pollution Research、Chemosphere、Journal of Hazadous Materials以及Science of the Total Environment等杂志刊发该领域的研究内容较多,国家级基金等是土壤重金属钝化研究领域的主要资助来源。关键词聚类分析显示,镉污染修复是重金属钝化修复领域较受重视的问题之一,中国科学院、中国农业科学院农业农村部环境保护科研监测所以及中国科学院大学等单位是土壤重金属钝化研究领域的代表性机构。未来的研究应着重于钝化材料修复污染土壤的机理,可同时修复多种重金属的新型钝化材料筛选,以及结合重金属低积累品种或栽培措施等方面,提高修复效果,降...     

含磷材料钝化修复重金属Pb、Cu、Zn复合污染土壤

运用2种含P材料即重过磷酸钙磷肥（TSP）和磷灰石矿尾料（PR）钝化修复Pb、Cu和Zn3种重金属并存的复合污染土壤,通过化学提取和土柱淋溶方法评价修复效果并探讨其可能存在的机理。土壤添加P材料4星期后,所有3种P处理（PR、TSP和PR＋TSP）均有效地降低了毒性提取态的Pb和Cu,其分别下降了15%~70%和10%~18%;水提取态的Pb和Cu分别下降了16%~43%和46%~58%。添加含P材料对土壤中Zn的稳定化影响较小,甚至TSP处理使水提取态的Zn提高了15%。P处理抑制了Pb和Cu在土壤剖面的径向迁移,但对Zn的影响较小。Pb和Cu的固定可能主要是由于形成了磷酸盐沉淀,而Zn的稳定性可能与表面吸附或络合作用有关。P处理未明显改变土壤pH值,尽管总P有所增加,但未观察到其径向迁移的现象。P处理对于稳定P Pb和Cu很有效,对Zn稳定效果有限,甚至有被活化的可能,在实际应用中应关注这一现象。     

凹凸棒石复配土壤修复剂对土壤重金属钝化效果的研究

研究了凹凸棒石(PAL)与LC-S01不同配比材料对土壤重金属钝化和降低作物吸收量的影响。结果表明,施PAL 4 500.0 kg/hm²时能有效提高苦荞产量,比对照增加20.4%。施LC-S01 1 500.0 kg/hm²+凹凸棒石3 000.0 kg/hm²时,苦荞根、茎、籽粒对重金属的吸收量不同程度地降低,籽粒中Cu、Zn、Cd和Pb的吸收量分别降低了23.5%、23.3%、43.9%和61.0%,具有修复重金属污染的积极作用。     

含磷物质原位化学钝化重金属污染土壤的研究进展

重金属含磷物质原位化学修复是通过添加不同的含磷物质钝化土壤中重金属元素,改变重金属在土壤中赋存状态,降低其生物有效性的一种有效方法。由于操作方便、效果迅速和价格低廉,含磷物质进行重金属污染土壤原位修复被认为是目前有效的修复措施。对目前国内外利用含磷物质钝化重金属污染土壤研究现状进行了综述,就含磷物质种类、修复化学作用机制、影响因子以及其在重金属修复方面的局限性等方面进行了探讨,并提出研究方向。