土壤重金屬修復

001.jpg

目前有關(guān)SAP對土壤重金屬污染修復研究剛起步,有許多問(wèn)題有待研究。如：SAP對單個(gè)和多種重金屬及其在土壤污染的效應范圍？SAP在土壤水分和氮磷肥不同組合條件下，對重金屬單個(gè)和復合污染下的固化效應？SAP對植株生長(cháng)和土壤質(zhì)量效應的機理?SAP在土壤水肥和重金屬污染治理中的生態(tài)風(fēng)險評價(jià)土壤重金屬污染修復方法主要包括物理、化學(xué)和生物三大類(lèi)，其中物理修復包括物理熱脫法、分離法、新土置換法、固化穩定法以及電動(dòng)力法等，化學(xué)方法包括溶劑萃取法、化學(xué)淋洗法、鈍化法及氧化還原方法等，生物修復方法包括微生物修復法、植物修復法和動(dòng)物修復法等。文獻計量分析表明，生物修復技術(shù)和化學(xué)固化修復技術(shù)及其配套是目前土壤重金屬修復的研究和應用方面。其中，化學(xué)穩定化或鈍化固化是重要發(fā)展方向，其原理是向土壤添加鈍化劑材料，通過(guò)物理化學(xué)的吸附、沉淀、絡(luò )合和氧化還原等效應改變重金屬的價(jià)態(tài)，增加重金屬殘渣態(tài)和有機態(tài)的比例，降低重金屬的生物有效性。目前，農田應用的重金屬鈍化固化材料主要有石灰、粘土礦物、磷酸鹽，以及沸石等礦物吸附材料，以及有機肥及微生物等。SAP是近年發(fā)現對重金屬有固化效應的新材料。
交聯(lián)合成的SAP可促進(jìn)污水中微生物菌對Cd和Zn穩定化去除。SAP不僅促進(jìn)土壤保水改土，還明顯降低土壤中Cu、Zn、Pb水溶性態(tài)含量。研究發(fā)現，聚丙烯酸鹽類(lèi)SAP可改變土壤理化性質(zhì)，提高土壤pH，降低土壤Cu、Cd和Ni、Zn等的生物有效性。
盆栽試驗證明，土壤添加0.2%SAP，可降低高粱對土壤Cd的生物有效性并促進(jìn)植物生長(cháng)。在含有重金屬Cu、Pb、Al、As等污染的廢礦物堆場(chǎng)修復中添加SAP施用75-170kg/hm2，可明顯促進(jìn)土壤水分保持和營(yíng)養吸收，降低植物吸收重金屬。
SAP在農田對植物有直接效應，還有就是通過(guò)改良土壤理化性能和調節土壤生物的間接作用，通過(guò)兩方面降低重金屬的生物有效性。盆栽試驗證明，環(huán)境材料（腐殖酸HA、SAP、粉煤灰FM和沸石FS）及復合材料F1、F2、F3（分別FM+SAP+HA+FS、FS+HA+SAP、FM+SAP+HA）對玉米、大豆生長(cháng)及土壤重金屬Pb、Cd吸收影響。單個(gè)環(huán)境材料及復合較對照明顯減少作物吸收重金屬Pb、Cd，并促進(jìn)作物生長(cháng)。SAP及其復合材料F3、F2對土壤重金屬Pb、Cd的固化效果明顯。對比發(fā)現，SAP復合材料可使玉米的Pb吸收量較對照降低50%以上，Cd降低80%以上；SAP復合材料使大豆吸收重金屬Pb降低69%以上，Cd降低33%以上。研究發(fā)現，SAP及其復材料對土壤Pb、Cd的鈍化固化效應與土壤pH、EC、有機質(zhì)、養分及土壤酶活性等變化緊密相關(guān)。

金屬保水劑

曲貴偉等曾報道了利用保水劑去除工業(yè)廢水和土壤中重金屬的可行性。試驗發(fā)現，保水劑在改善作物根系水分供應和改良土壤結構的同時(shí)，能明顯降低玉米、大豆等作物對土壤中鎘和鉛的吸收。將納米水合氧化錳摻入到聚丙烯酸鹽類(lèi)保水劑中，還可進(jìn)一步提高保水劑對 Cd(Ⅱ)的吸附能力，從而減少植物吸收，因此認為該材料可用于土壤鎘污染的原位修復。前人的這些研究發(fā)現并證實(shí)，保水劑可減少土壤鎘向植物體內的轉移。在含有重金屬Cu、Pb、Al、As等污染的廢礦物堆場(chǎng)修復中添加SAP施用75-170kg/hm2，可明顯促進(jìn)土壤水分保持和營(yíng)養吸收，降低植物吸收重金屬。從去除重金屬銅離子的角度看，保水劑是一種較為理想的材料，而且保水劑用量較大、吸水時(shí)間較長(cháng)，對銅離子的去除效果越好。但值得注意的是，銅離子與保水劑的結合能力更強。

對于輕度污染且面廣量大的農田土壤來(lái)說(shuō)，采用鈍化劑修復方法是比較快速可行的方法之一。這類(lèi)修復方法具有投入低、操作簡(jiǎn)單、不破壞土壤原有結構等特點(diǎn)，其實(shí)施效果的關(guān)鍵取決于對土壤及環(huán)境沒(méi)有副作用而對重金屬的吸附和固持能力又比較強的修復材料。研究發(fā)現，保水劑是一種吸水能力特別強的高分子功能材料，能吸收水分、肥料、農藥并在其后緩慢釋放，從而增加肥效和藥效，且對人體無(wú)害，無(wú)環(huán)境污染，已在多個(gè)領(lǐng)域特別是農業(yè)上得到廣泛應用。保水劑主要可分為淀粉類(lèi)、纖維素類(lèi)和合成聚合物類(lèi)，其共同點(diǎn)是分子中均帶有大量羧基和羥基，因此從理論上講，它們可通過(guò)絡(luò )合吸附重金屬離子，將其從環(huán)境中去除。