农田重金属污染修复技术研究进展

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,农田重金属污染现状及修复技术研究,目录,1,国内外污染研究现状,2,选题的意义和目的,3,重金属污染源分析,4,修复技术研究进展,5,研究展望,1,、,国外土壤重金属污染现状,世界各国土壤存在不同程度的污染。,全世界平均每年排放Hg约 1.510,4,t、Cu约340万t、Pb约500万t、Mn约1500万t、Ni约100万t；,欧洲，受重金属污染的农田有数百万公顷；,日本，受Cd、Cu、As等污染的农田面积为7 224 hm,2,。,国内土壤重金属污染现状,全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%，受 Cd、Hg、As、Cr、Pb污染的耕地面积约 2000万hm,2,，占全部耕地的1/5，每年因重金属污染而损失的粮食约1200 万t，直接经济损失200亿元以上，严重影响了我国的粮食安全生产。,2,、研究目的,随着工业化、城镇化进程的快速发展，矿产资源的大量开发，各种化学产品的广泛使用并进入土壤，导致土壤重金属污染，尤其是农田土壤重金属污染日益突出。,重金属的非生物降解性，致使其通过生物富集和放大作用污染农产品，严重威胁人类健康。,随着“土十条”的逐步落实，农田土壤重金属污染成为当前日益严重的环境问题，其污染来源与修复技术也一直备受国内外的关注。了解农田重金属的来源对农田重金属污染的修复具有重要指导意义。,研究意义,本文综述了国内外农田土壤污染的状况与来源，系统的介绍了近年来农田重金属污染修复技术及案例，对农产品安全具有重要意义，也为农田重金属污染治理与修复提供科学参考依据。,3,、污染来源分析,环境中存在着各种各样的重金属污染源。其中，人为源是农田土壤重金属主要的污染来源，主要包括农田污灌，大气沉降、农用物质施用，废弃重金属堆积，采矿和冶炼等,目前，对土壤重金属的治理途径主要有两种：,（1）改变重金属在土壤中的赋存形态，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性。,（2）削减土壤中重金属的总量。目前已提出物理、化学、生物、农业生态、联合修复等技术。,4,、农田重金属污染修复技术,4.1.1 工程措施,土壤重金属污染的主要工程措施包括换土、客土、深耕翻土、水洗、高温热解、蒸汽抽提、固化和玻璃化等技术。,4.1.2,热处理技术,主要包括,:,(1),热脱附（,Thermal Desorption,）技术,(2),土壤蒸汽浸提（,Soil Vapor Extraction,）技术,(3),超声/微波加热（,Ultrosonic/Microwave Heating,）技术,目前对土壤重金属的修复主要运用热脱附技术，它是指通过载气直接或间接加热土壤，使当中易挥发的重金属（如Hg、As、Se）等从土壤中分离出来并进入气体处理系统的一种修复方法。热脱附技术主要包括三种形式,滚筒式热脱附、微波热脱附和远红外线热脱附。,4.1,物理修复,4.2.1,稳定/固化技术（,Solidification/Stabilization,）,是指向污染土壤中加入药剂，将重金属捕获或固定在固体结构中，从而达到降低重金属的生物有效性的修复技术。,4.2.2,淋洗/萃取技术,是用水或含有冲洗助剂的无机溶液（,HNO,3,、HCL H,2,SO,4,）、螯合剂（,EDTA，DTPA，HEDTA，EGTA，CDTA,）、表面活性剂（,DDT、APG、SDS、二鼠李糖脂,）、天然有机酸（草酸、酒石酸、柠檬酸）等水溶液淋洗土壤中污染物,通过淋洗液的解吸、螯合、溶解或固定等化学作用，达到污染物和土壤分离的目的。,4.2.3,电动修复技术,电动修复是一种环保、高效的原位土壤修复技术，运行成本低，修复周期短，去除效率高，特别适用于小范围的粘质的多种重金属污染土壤。,4.2,化学修复,4.3,生物修复,生物修复技术,利用生物的吸收、转化和代谢作用，清除、降解或转移环境污染物，达到生态恢复、环境净化的目的。,主要包括三种修复技术：,(1),植物修复,(2),微生物修复,(3),动物修复,植物修复,植物修复(Phytoremediation),是指利用绿色植物吸收、提取、分解、转化或固定等作用来去除环境中的污染成分或降低其毒性的技术总称。,根据植物修复土壤重金属的作用过程和机理，可将植物修复分为以下五种：,（,1,）植物萃取(Phytoextraction)、,（,2,）植物固定(Phytostabilization)、,（,3,）植物挥发(Phytovolatilization)、,（,4,）根际圈生物降解（Rhizobiodegradation）,（,5,）植物根际过滤(Rhizofiltration),其中最有应用前景的就是植物萃取技术，亦即通常所指的植物吸收修复。,微生物对重金属离子的吸收和富集是通过阴离子型基团（如PO,3,4-和-NH,2,）与带正电的重金属离子通过络合、螯合、交换、共价吸附以及静电吸附等作用进行结合而吸附重金属离子。,植物内生菌（Endophyte）是微生物修复的主要菌种，包括真菌、细菌和放线菌。,4.3.2,微生物修复,真菌,细菌,放线菌,动物修复,动物修复技术是指利用大型土壤动物（如蚯蚓、鼠类等）及其肠道微生物在土壤活动过程中，对污染物进行分解、消化和富集，从而使污染物降低或消除的一种方法。,4.4,农业生态修复技术,主要有两种手段：,（,1,）农艺调控措施：,施肥、水分管理、土壤改良、植物间套作、作物育种,（,2,）生态修复措施：,添加重金属螯合剂、土壤改良剂等,虽然，农业生态修复技术对土壤扰动小，但是其修复时间长，效果不显著，需配合其他修复技术联合使用，才能发挥更好的效果。,4.5,联合修复技术,联合修复主要是指物理、化学、生物三种修复技术的联合使用，目前的联合修复技术主要有：,降解菌/真菌-超积累植物的组合修复,土壤动物-植物-微生物组合修复,络合增溶强化植物修复,化学氧化-生物降解修复,电动修复-生物修复,生物-蒸气浸提修复,光催化纳米材料修复,它可从一定程度上弥补单一修复技术的不足，发挥各项技术的优势，解决重金属污染来源广，污染种类多样的问题，从而取得更好的修复效果。,研究展望,（1）重金属污染土壤的治理必须以生态修复为前提，所以联合修复技术需向绿色和环境友好的方向发展，进行生态风险控制，避免带来二次污染和潜在的生态隐患。借鉴欧美成熟的污染场地治理经验，加快设备的研发和土壤修复技术的工程化应用。,（2）我国生物资源丰富，修复重金属污染土壤具有不可替代的优势，寻找超富集植物、高抗性的超累积微生物以及土壤动物资源的优异种质进行研究，同时充分运用基因工程等先进技术培育，利用分子生物技术提高生物修复的实用性。,（3）目前土壤修复技术的研究主要集中在实验室或小规模的实验上，因加强系统的大田实验研究和工程化应用。,感谢聆听,Thank you,