利用生物质电厂灰高效修复重金属污染土壤

来源:地调局水环所 作者:韩占涛 发布时间:2019-11-22

  土壤重金属污染钝化修复技术主要是通过添加外源物质,将重金属转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式,以降低其对农田生态系统的危害风险。 

  针对以上问题,自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质研究所韩占涛研究员课题组经过6年研发,成功将生物质电厂灰渣制成重金属污染土壤的钝化剂,取得了对镉、镍、铅等重金属较好的钝化效果,不仅成本低廉、效果稳定,而且可改良土壤,增加作物产量。 

  2016年,课题组在湖南湘潭一块土壤镉含量在2.052.60毫克/千克的土壤中,进行了稻麦两季种植试验,每块试验地块面积为7.5平方米,添加了课题组制备的两种型号的钝化剂,添加量为土壤干重的1%2%5%约合2/亩,4/亩和10/)。种植试验选用“新华两优9号”水稻,种植期间的浇水、施肥等均由当地农民按传统水稻种植方法管理。 

  第一季晚稻收获后测量结果表明,稻米亩产从背景土壤中的373423公斤/亩(0.56-0.63千克/平方米)增加到528666公斤/(0.79-1.00千克/平方米),增产幅度达24%79%。稻米中的镉降幅达69%88%,镍的降幅为60%72%,锌的降幅33%45%,铜的降幅17%32%由于铜和锌为有益元素,对铜和锌较低的降幅相当于保留了这两种有益元素。 

  2017年第二季晚稻的试验结果更为喜人。添加1%的钝化剂后,稻米中镉的降幅达93%由背景样品中镉含量接近2毫克/千克降到了标准值0.2毫克/千克以下;镍含量未检出,铜降低14.3%,锌降低19.2%,而稻米产量相对于对照区仍然保持了14.8%的增幅。至此,该农田可以认为完成了修复。 

  在两季水稻之间种植了冬小麦。小麦收获后的测量数据表明,小麦籽粒中镉含量降低了65%76%,镍含量降低了84%93%,对作物生长有益的CuZn的降低则较少;同时实现了小麦增产24%36%。实现了与水稻相似的钝化和增产效果。 

  针对北方镉污染小麦问题,课题组在河南省济源市一处镉铅污染农田开展了钝化修复试验,向试验田中添加了土壤干重2%的本钝化剂,收获后的测量结果表明,小麦籽粒镉含量降低33%,产量增加72.5% 

  除此之外,课题组还将该钝化剂在云南会泽县者海铅锌镉污染土壤修复、河南新乡镉污染小麦田修复中进行了试用,均取得了很好的修复效果。 

  生物质电厂灰渣是生物质在电厂锅炉中燃烧产生的灰渣,由于使用的燃料为秸秆,因此排出的灰渣属于草木灰系列,含有大量的硅酸盐,以及钙、钾、铁、镁等有益元素。因此,用生物质电厂灰渣制作的土壤修复钝化剂,绿色安全,可改良土壤。同时具有明显降低作物对镉、镍等重金属的吸收,但不会大幅度降低作物对锌、铜等有益元素的吸收,以及增产效果显著的优点,为我国大面积重金属污染农田修复提供了一种低成本、高效益的快捷方法,具有巨大的推广价值。 

  上述研究是该团队做出的创新性成果之一。该团队成立10年余来,一直专注于解决我国最为急需的土壤与地下水修复技术问题。该团队在去除土壤持久性有机污染物的活性碳添加技术,磁性碳添加技术,纳米零价铁原位注入技术,活性炭粉原位注入技术、原位化学氧化技术等方面也均有创新性发现,正在努力为我国水土污染防治提供越来越有力的科技支撑。 

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