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該課題組的負(fù)責(zé)人吳正巖告訴記者,該材料可以針對(duì)不同環(huán)境和土壤類型調(diào)整配方,以適用于礦山、工業(yè)用地、農(nóng)田等條件。目前課題組發(fā)表的文章和專利中的技術(shù)優(yōu)先適用于農(nóng)田地塊。同時(shí),課題組正在研發(fā)工業(yè)重金屬?gòu)U水源頭治理技術(shù)以及有機(jī)肥中重金屬修復(fù)技術(shù),重點(diǎn)治理對(duì)象為鉻、鎘、銅、砷等,預(yù)計(jì)1~2年后研發(fā)成功。
同時(shí)修復(fù)酸性土壤和重金屬污染
隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,含重金屬的污染物通過(guò)灌溉、干濕沉降等多種途徑進(jìn)入土壤,造成土壤中重金屬富集。其不但影響農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與品質(zhì),而且涉及大氣和水環(huán)境質(zhì)量,并可通過(guò)食物鏈危害人類和動(dòng)物的生命和健康。
目前,全世界平均每年排放汞約15000噸,銅約340萬(wàn)噸,鉛約500萬(wàn)噸,錳約1500萬(wàn)噸,鎳約100萬(wàn)噸。在我國(guó),長(zhǎng)三角、珠三角、環(huán)渤海等經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū),以及東北老工業(yè)基地等區(qū)域,都面臨著土壤污染問(wèn)題。
針對(duì)這一世界性難題,日前,中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物與農(nóng)業(yè)工程研究所吳正巖課題組,利用黏土、生物炭等天然材料制備出一種復(fù)合納米材料,能提高土壤pH值,從根本上修復(fù)酸性土壤。
與此同時(shí),這種材料可以有效控制六價(jià)鉻的遷移,將六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為三價(jià)鉻,降低農(nóng)作物對(duì)六價(jià)鉻的富集,有效解六價(jià)鉻污染。
據(jù)了解,鉻在自然環(huán)境中最常見的價(jià)態(tài)是三價(jià)和六價(jià),而六價(jià)鉻的毒性遠(yuǎn)高于三價(jià)鉻。特別是六價(jià)鉻被人體吸入后可能具有致癌性,而一般認(rèn)為三價(jià)鉻毒性較小或無(wú)顯著毒性。六價(jià)鉻可以透過(guò)細(xì)胞膜刺激皮膚,使皮膚過(guò)敏,并對(duì)食道、呼吸道造成損害,通過(guò)食物鏈在人體內(nèi)富集,引發(fā)一系列病變,嚴(yán)重威脅人類健康。
近年來(lái),隨著冶金、金屬加工、制革、顏料和有機(jī)合成等行業(yè)的發(fā)展,鉻及其化合物被廣泛應(yīng)用,隨之而來(lái)的大量含鉻廢水、廢氣及廢渣被排放到環(huán)境中,引發(fā)環(huán)境問(wèn)題。2014年由環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》中,鉻的點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)1.1%。
新型修復(fù)材料成本低使用方便
吳正巖向記者簡(jiǎn)要地介紹了制備這種復(fù)合納米材料的方式:首先需要將原材料進(jìn)行重力分層和輻照處理;然后進(jìn)行有機(jī)修飾,并按照一定比例進(jìn)行復(fù)配;最后進(jìn)行篩分、造粒和分裝,得到重金屬修復(fù)劑產(chǎn)品。
據(jù)了解,這種新型的土壤修復(fù)材料畝均成本只要10元~30元,修復(fù)過(guò)程直接融入耕種流程之中,使用便捷。另外相較于傳統(tǒng)修復(fù)方法,效率也有提高。另外這種材料易于加工,可制成粉劑、液劑或顆粒劑。
這項(xiàng)技術(shù)的效果在實(shí)驗(yàn)中已得到初步驗(yàn)證。在盆栽試驗(yàn)(指用盆缽栽培作物進(jìn)行農(nóng)業(yè)科學(xué)實(shí)驗(yàn),常用于模擬環(huán)境污染物對(duì)植物的危害)中,研究團(tuán)隊(duì)證實(shí),使用這種修復(fù)材料,可以有效降低玉米對(duì)六價(jià)鉻的攝取,對(duì)葉片的高度、葉綠素含量和玉米根長(zhǎng)有積極的影響。
吳正巖告訴記者,除了盆栽試驗(yàn)外,研究團(tuán)隊(duì)還做了面積約為10平方米的小區(qū)試驗(yàn),結(jié)果表明,該技術(shù)可以使植物中六價(jià)鉻的富集量降低60%。他同時(shí)表示,今年將在江西、湖南、浙江等地進(jìn)行大田試驗(yàn)。
值得注意的是,在2014年,吳正巖團(tuán)隊(duì)即已申請(qǐng)了“一種修復(fù)土壤重金屬的功能性肥料及修復(fù)劑”專利。吳正巖告訴記者,這項(xiàng)專利與其新近發(fā)表的論文的技術(shù)相似,僅在配方和生產(chǎn)工藝存在一定差別。具體而言,論文中所述的是酸性土壤六價(jià)鉻修復(fù)劑,而專利中的六價(jià)鉻修復(fù)劑適用于普通土壤(即對(duì)土壤類型沒(méi)要求)。
吳正巖介紹,酸性土壤大約占世界不凍土的30%,它能夠造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn),而且會(huì)激活重金屬離子,加劇重金屬對(duì)人體的危害和對(duì)環(huán)境的污染,已經(jīng)成為我國(guó)乃至世界農(nóng)業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
廣東:分類施策試點(diǎn)治理土壤污染
同樣受到土壤污染困擾的廣東,近年來(lái)將重金屬污染防治與土壤污染治理相結(jié)合,在重金屬污染綜合防治、土壤污染調(diào)查、污染土壤治理修復(fù)試點(diǎn)示范等方面已開展一系列工作,并取得初步成效。