重金属污染耕地安全利用钝化材料作用机制及效果研究进展

对钝化材料修复耕地土壤重金属污染的机理，及其在耕地中对土壤环境、植物影响、钝化作用期等安全利用效果进行了综述。钝化材料包括无机类、有机类、复合材料、新型钝化材料，钝化修复主要通过离子交换、吸附、沉淀、络合等作用降低土壤中重金属的生物有效性及迁移性。轻中度重金属污染耕地宜采用成本低、施用量少的石灰类、有机肥、农作物秸秆等材料，在受污染较重的耕地宜采用硅酸类、含磷材料、金属及其氧化物类、生物质炭、复合材料及新型钝化材料，液体材料宜采取叶面喷施减少施用量。为保证长期的环境效益及经济效益，钝化材料的选取应结合当地耕地土壤理化性质及土壤重金属背景值，建议合理配比有机类及无机类材料增强其作用性能，完善钝化材料用量标准。未来应研究、开发重金属种类和土壤条件针对性更强的钝化材料、与农业投入品相结合的钝化剂(如修复肥料等),加强钝化材料与农艺、生物措施结合的技术研究，实现环境、经济和生态效益协调统一耕地安全利用。     

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。     

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...     

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。     

土壤镉和砷污染钝化修复材料及科学计量研究

使用Web of Science(WOS)核心合集数据库统计了5年内(2014—2018年)关于土壤镉(Cd)和砷(As)单一污染的情况,发现土壤Cd和As污染依然受到人们的广泛关注,且我国在该领域发文最多。利用CiteSpace软件分析发现施用钝化修复材料是土壤Cd和As污染治理的热点修复技术之一。基于此,本文综述了常见的钝化修复材料及其钝化机理,并分别对钝化修复材料的室内研究和修复实践进行总结,发现无机类钝化修复材料中石灰类主要通过调节土壤pH值改变重金属有效性;磷酸盐类分别通过共沉淀和点位竞争机制钝化重金属;金属及其氧化物类通过表面络合和还原作用对重金属的钝化效果更好;黏土矿物中海泡石和坡缕石廉价绿色且具有较大的比表面积,对重金属的钝化效果较好。有机类钝化剂中生物炭类为研究热点材料之一,因表面拥有丰富的官能团和较大的比表面积,其对重金属表现出良好的钝化修复效果;有机废弃物含高度腐殖化的有机质和微生物,对重金属钝化效果较好。此外,对国内外典型的Cd和As污染实践修复工程进行介绍,发现金属及其氧化物、堆肥、生物炭以及廉价易获得的石灰和黏土矿物施用较广。最后,讨论了钝化修复材料施用中亟需解决的问题。     

镉污染土壤钝化修复机制及研究进展

农田重金属钝化技术通过向污染土壤中添加一些活性物质,以降低重金属在土壤中的活性及生物有效性。该法不改变土壤固有的理化性状,是目前中轻度污染土壤修复较好的选择。综述了农田镉(Cd)污染常见的钝化剂种类、钝化效果及作用机制。Cd污染钝化修复剂的作用机制尚不完全清楚,其可能的机制为提供碱性环境,促进游离的Cd离子与土壤中阴离子形成一系列沉淀络合反应。钝化修复技术的优越性和局限性需要去合理控制,从而更好的治理改善Cd污染农田,为粮食安全提供保证。     

六盘水市Cd污染耕地农艺调控措施研究

六盘水市耕地土壤存在重金属Cd污染问题。为了保障农产品质量安全和安全利用受污染耕地，本研究选取典型Cd污染耕地，采用品种调整、原位钝化、叶面调控与微生物修复4项农艺调控措施开展试验，对治理后土壤中Cd含量和玉米籽实中Cd含量进行测定并综合评价治理效果，筛选适宜六盘水市Cd污染耕地的治理技术模式。结果表明，各项措施实施后，耕地安全利用率均达标，其中原位钝化措施降低土壤中Cd含量效果最好，最大降幅约23.99%；叶面调控措施降低玉米籽实中Cd含量显著，最大降幅约40%。     

农田土壤重金属污染黏土矿物钝化修复研究进展

随着我国工业化和城镇化的发展,农田土壤重金属污染日趋严重。钝化修复技术因其具有修复速率快、效果好、稳定性好、操作简单等优点较适应于大面积中轻度重金属污染农田修复治理。本文概述了农田土壤重金属污染钝化修复技术特点及国内外发展现状,阐述了农田土壤重金属污染钝化修复技术的发展历史。在此基础上就黏土矿物材料对农田土壤重金属污染钝化修复研究现状、农艺措施对农田土壤重金属污染黏土矿物材料钝化修复效应及稳定性影响、黏土矿物材料钝化修复对农田土壤环境质量影响等诸多方面进行了详细综述,并就黏土矿物材料在农田土壤重金属污染钝化修复中的应用及相关问题进行了展望。     

农田重金属土壤健康钝化技术研究及应用趋势

受农用品投入、固体废弃物堆放、污水农灌及大气沉降等因素影响,导致农田土壤退化、农产品安全等问题愈发严峻,重金属污染通过食物链严重威胁人体健康,成为中国农业环境领域亟待解决的关键问题之一。针对中国农田重金属污染现状,从有机、无机钝化材料、土壤钝化健康技术出发,对农田土壤重金属污染健康修复技术进行深入梳理、分析,提出目前农田重金属土壤修复中存在的主要关键瓶颈问题,从有机、无机联合钝化、绿色农产品投入、土壤质量健康提升等方面进行展望发展趋势,为土壤重金属逆境的生态治理、农田废弃物循环利用及土壤健康可持续发展提供理论及技术依据。     

贵州六盘水市镉污染耕地农艺调控措施研究

据调查,贵州六盘水市耕地土壤环境不容乐观,耕地土壤重金属Cd污染问题突出,切实提高农产品质量安全,受污染耕地安全利用越来越受到关注。本研究选取了典型Cd污染耕地,采用品种调整、原位钝化、微生物修复与叶面调控等4项农艺调控措施试验,通过对治理后土壤中Cd含量和玉米籽粒中Cd含量综合评价治理效果,筛选适宜六盘水市Cd污染耕地的治理技术模式。结果表明,4项措施均可使玉米籽粒中Cd含量不超标,耕地安全利用率均达标,其中降低土壤中镉含量,原位钝化效果最好,最大降幅约23.90%;降低玉米籽实中镉含量,叶面调控措施显著,最大降幅约40.00%。     

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。     

我国蔬菜地重金属污染现状及其调控技术

我国蔬菜地土壤重金属污染以中轻度为主,蔬菜作物重金属超标现象时有发生,土壤修复应采取“边生产边修复”的安全生产模式。在查阅国内最新发表文献的基础上,综合分析我国蔬菜地土壤重金属的污染来源、现状、目前的治理技术,提出从源头减少重金属的投入、通过钝化剂等降低土壤中重金属的有效态和活性、种植低积累蔬菜品种减少对重金属的吸收,以保障重金属污染蔬菜地的安全利用。这种具有针对性地确保重金属稳定性的联合修复技术体系在实施过程中,应规避钝化材料在土壤中的积累风险;选择优质高效的、易于推广应用的重金属低积累蔬菜种类及品种,最终建立蔬菜地土壤修复的可持续评价体系,实现蔬菜地生态效益、社会效益和经济效益的统一。     

镉污染农田原位钝化修复效果及其机理研究进展

镉（Cd）污染农田土壤的修复是环境质量领域关注的热点,原位钝化修复技术是一项较为经济且实用的解决方案,其技术关键在于钝化材料。本文对各类钝化材料原位钝化Cd的修复效果进行了综合比较分析,综述了钝化材料应用优劣情况、研究趋势、成本效益及其潜在修复机理,以期为Cd污染农田土壤原位钝化修复材料应用提供参考。     

碳酸钙对铜铅铬复合污染土壤的修复机制

【目的】探讨碳酸钙对铜、铅、铬复合污染土壤的钝化效果及修复机制。【方法】利用碳酸钙对复合污染土壤中的Cu、Pb和Cr进行钝化处理,以重金属有效态含量的减少对碳酸钙投加量进行优化,并对土壤中Cu、Pb和Cr有效态含量的减少进行动力学模拟;运用改进的BCR分级提取法对土壤中的3种重金属进行形态分析,并对修复后的土壤进行X射线衍射(XRD)分析,初步探讨碳酸钙对复合污染土壤中3种重金属的钝化机制。【结果】碳酸钙投加量为50g/kg时,其对Cu、Pb和Cr污染土壤的修复效果最佳,此时Cu、Pb和Cr有效态含量减少的动力学符合Elovich方程;钝化28d后,与空白对照组(未添加CaCO3)相比,Cu、Pb和Cr 3种重金属的可交换态含量分别减少28.2%,31.9%和74.8%,可还原态含量分别增加2.9,2.0和1.3倍,残渣态含量分别增加5.8,2.7和1.3倍,可氧化态含量无明显变化。【结论】碳酸钙对土壤中Cu、Pb、Cr 3种重金属的有效态含量有明显钝化效果,其一方面通过提高土壤pH提升土壤对重金属的吸附性能,促进重金属生成Cu3(OH)2(CO3)2等沉淀;另一方面其直接与重金属生成更难溶的PbCO3等沉淀,促进土壤中重金属的钝化。     

赤泥颗粒对韭菜吸收污染土壤中铅锌的抑制效应研究

采用盆栽试验方法,通过添加赤泥颗粒修复铅锌污染土壤,按照火焰原子吸收分光光度法测定不同时期种植非菜的土壤中重金属的含量,分析赤泥颗粒对土壤中重金属的钝化行为与机理,确定赤泥颗粒对土壤修复和对韭菜生长促进最佳的添加量.结果表明,赤泥颗粒能缓释OH-,促进重金属铅、锌化学形态转化和抑制生物吸收.铅、锌污染土壤修复的最佳赤泥...     

高镁胶磷矿对重金属污染土壤的钝化修复

通过室内培养试验,采取DTPA提取法研究了高镁胶磷矿在土壤中对重金属Cd、Pb的钝化作用。结果表明,高镁胶磷矿的施入显著降低了土壤重金属Cd、Pb的有效态含量,而且土壤中的Pb和Cd有效态含量与高镁胶磷矿的施入量呈显著负相关,由此说明高镁胶磷矿可降低重金属在土壤中的生物有效性和迁移性,从而达到修复重金属污染土地的目的;同一混施浓度下,高镁胶磷矿对重金属Pb的钝化效果相当于羟基磷灰石(HAP)(P0.05),而对于重金属Cd而言,HAP钝化效果强于高镁胶磷矿,8%高镁胶磷矿对重金属Cd的钝化效果与4%HAP基本持平(P0.05)。通过综合考虑钝化剂的来源、经济成本以及中国可利用磷矿资源缺乏等多方面因素,在重金属污染土壤修复的实际应用中,胶磷矿作为磷灰石的替代品具有一定的经济和研究意义。     

贝壳类废弃物用于钝化土壤重金属的研究进展

本文综述了贝壳类废弃物钝化农田土壤中重金属的应用,介绍了其钝化重金属的机理、效果以及提升材料性能的加工处理方式。贝壳类废弃物修复重金属污染农田土壤的机理主要包括石灰效应、沉淀效应和吸附效应,但微观固化的分子机制尚不清楚。采用物理（如粉碎、球磨）和化学（如煅烧、溶剂反应）法的处理工艺可以大幅提高贝壳的吸附能力及中和土壤酸性的能力。另外,贝壳废弃物与高效、专性、安全的重金属钝化材料进行复配,可提高钝化材料的长期稳定性,实现农产品安全生产。未来的研究应更多地关注贝壳材料钝化重金属的稳定性及经济性。     

基于发明专利的重金属钝化技术的文献计量分析

降低环境基质中重金属含量及其生物有效性,使重金属从活性较高的形态向活性较低的形态转化,是当前中国农牧业生产及资源利用中亟待解决的一个关键问题。专利文献是技术信息最有效的载体,本文以国家专利局公开的95项重金属钝化专利为依据,对钝化技术发明专利开展了文献计量分析。重金属钝化技术的专利申请数量呈持续增长趋势,并于2014年之后进入快速增长阶段。该技术主要应用领域有土壤、城市污泥和畜禽粪便3种,多数研究属于盆栽试验或批次堆肥实验。无机钝化材料主要通过化学反应和调节土壤中的pH来降低重金属在土壤中的有效浓度;有机钝化技术通过与重金属经化学作用形成不溶性金属-有机复合物,来增加土壤阳离子交换量,以降低重金属的水溶态及可交换态组分,进而降低其生物有效性和可迁移性;而微生物的钝化修复作用还与氧化还原环境有关。不同钝化剂对不同重金属的钝化效果不同,且不同钝化剂优化组合对重金属形态也具有很大影响,在实践中大面积应用面临着较大的困难。借助于材料科学,对高效吸附剂的筛选和分离技术仍需进一步研究和完善。     

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。     

可修复重金属污染土壤的生物肥料研究

随着我国社会经济和交通运输业的迅速发展,同时引发了许多环境问题,其中重金属污染土壤的情况越来越严重,污染土壤的修复工作已经十分迫切。目前研发生产的一些钝化土壤中重金属的土壤调理剂,方法与技术均具有一定的缺陷,所以研究一种可修复重金属污染土壤的功能性生物肥料具有十分重要的意义。