碳酸钙对土壤镉吸附及解吸的影响

碳酸钙对土壤镉吸附及解吸的影响
碳酸钙对土壤镉吸附及解吸的影响

生物炭在铅、镉污染土壤修复中的研究进展

Hans Journal of Soil Science 土壤科学, 2018, 6(4), 108-114 Published Online October 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/e913728443.html,/journal/hjss https://https://www.360docs.net/doc/e913728443.html,/10.12677/hjss.2018.64014 Research Progress of Biochar in Soil Restoration of Lead and Cadmium Composite Contaminated Soil Ling Chen, Qingwei Zhang, Xiucai Yang, Xiaoli Wang* College of Agriculture, Guizhou University, Guiyang Guizhou Received: Sep. 19th, 2018; accepted: Oct. 8th, 2018; published: Oct. 15th, 2018 Abstract Biochar is a kind of highly aromatic refractory solid material which is formed by carbonization of organic materials under anaerobic conditions. It has good structure, large specific surface area and adsorption capacity. Numerous studies had shown that biochar, as a new passivating agent, can reduce the acid extractable lead (Cd) and cadmium (Pb) in soil by a series of reactions such as complexation, precipitation, adsorption and ion exchange with heavy metals. This paper summa-rized the researches of biochar in soil remediation of Cd and Pb pollution in recent years, and ex-plored the difference between the effect of biochar remediation of Cd and Pb combined pollution and single contaminated soil from the aspects of curing heavy metals, repairing effect and influen-cing factors in order to provide the basis for the research on heavy metal combined pollution re-mediation of biochar. The long-term effect of biochar on heavy metal combined pollution should be strengthened in the future. Keywords Biochar, Cd, Pb, Soil Recovery 生物炭在铅、镉污染土壤修复中的研究进展 陈领,张青伟,杨秀才,王小利* 贵州大学农学院,贵州贵阳 收稿日期:2018年9月19日;录用日期:2018年10月8日;发布日期:2018年10月15日 *通讯作者。

土壤镉污染的治理方法

土壤镉污染的治理方法 目前,镉污染治理方法的研究概括起来,主要有四种治理措施。 1、工程治理方法 工程治理是指用物理或物理化学的原理来治理土壤锅污染。土壤中镉元素的形态是可逆的。随着酸性污水的侵袭,被固定的镉又被活化为交换态。因此对锅污染土壤最彻底的改良方法是铲除其表土。如沈阳张士灌区对土壤锅污染的改良方法,根据镉元素在土壤中的分布状况,铲除表土5-10cm,即可使米镉下降25%-30%,铲土15-30 cm,米镉下降50%,但需要一定量投资,其效果更佳。此外还可以在污染的土壤上加上未污染的新土或将污染的土壤移走换上新土等。以上措施具有效果彻底、稳定等优点,但实施复杂、治理费用高和易引起土壤肥力降低等缺点。 2、生物治理方法 生物治理是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良镉污染。主要有:动物治理:①利用土壤中的某些低等动物蚯蚓、鼠类等吸收土壤中的镉。②生物治理:利用土壤中的某些微生物对镉产生吸收、沉淀、氧化和还原等作用,降低土壤中镉形成难溶磷酸盐;原核生物(细菌、放线茵)比真核生物(真菌)对镉更敏感,格兰氏阳性菌可吸收镉。 3、化学治理方法 化学治理就是向污染土壤投入改良剂、抑制剂,增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量,改变pH、Eh和电导等理化性质,使土

壤锅发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低锅的生物有效性。①施用石灰,此法提高土壤PH,又增加了土壤表面对镉的吸附,使镉的毒性降低,是抑制植株吸收镉的有效措施。②施加有机物(OM),增大土壤的吸附能力或生成CdS沉淀,从而减轻危害。 ③化学沉淀方便简单,实际应用较多,如在水田条件下施正磷酸盐化合物使之形成沉淀。例如沉淀法就是指土壤溶液中金属阳离子在介质发生改变(PH、OH- 、S042-、等)时,形成金属的沉淀物而降低土壤镉的污染,如向土壤中投放钢渣易被氧化成铁的氧化物,对镉的离子有吸附和共沉淀作用,从而使镉固定。④离子拮抗利用,Mn2+、Ca2+等阳离子对C d2+的拮抗作用,可减少植物对福的吸收。此外,电动修复镉污染土壤也是一个比较良好的方法,Marceau等研究了小规模的镉污染土壤的电动修复,用硫酸控制阴极区的酸度,提高镉溶出率,经过3000多小时的电动修复,镉的起始浓度为882 mg/kg 污染土壤,最终98. 5%的镉清除,效果较好。化学治理措施优点是治理效果和费用都适中,缺点是容易再度活化。 4农业治理方法 农业治理是因地制宜的改变一些耕作管理制度减轻锅的危害,在污染土壤种植不进入食物链的植物。主要途径有:①通过控制土壤水分来调节其氧化还原电位(Eh),达到降低镉污染的目的;②在不影响土壤供肥的情况下,选择最能降低土壤锅污染的化肥;③曾施有机肥固定土壤中锅的化合物以降低土壤锅的污染;④选择抗污染的植物和不在镉污染的土壤种植进入食物链的植物。例如在含镉

数学建模A题 城市表层土壤重金属污染分析(基础教资)

2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮 件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问 题。 我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他 公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正 文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反 竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是(从A/B/C/D中选择一项填写): A 我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话): 所属学校(请填写完整的全名):重庆交通大学 参赛队员 (打印并签名) :1. 陈训教 2. 范雷 3. 陈芮 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名):胡小虎 日期:2011 年9 月 12日赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):

2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号): 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号): 全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):

城市表层土壤重金属污染分析 摘要 本文针对城市表层土壤重金属污染做出了详细的分析,对于本题中所提出的问题一,我们利用MATLAB软件对所给的数值进行空间作图,然后分别作出了八种重金属元素的空间分布特征,然后,我们利用综合指数(内梅罗指数)评价的方法,对五个区域进行了综合评价,得出结果令人满意。对于问题二,我们根据第一问和题目所给的数据进行综合分析,得出了重金属污染的主要原因来自于交通区含铅为主的大量排放,和工业区污水的大量排放等等。对于问题三,我们通过对问题一中的八张重金属元素空间分布的图可以看出,发现大多数金属都呈中心发散性传播,同时经过分析,我们发现,如果考虑大气传播和固态传播,很难得出结论,在交通区,由于是汽车尾气造成的传播,发现重金属的传播无规律可循等,所以,我们考虑液态形式的传播,以针对地表水污染物的物理运动过程,以偏微分方程为建模基础,通过和假设和模型参数的估计,得出了可能污染源位置,最后,我们对模型进行了稳定性检验即灵敏性分析和拟合检验,发现在参数变化在10%左右,模型的稳定性良好。最后我们全面分析了模型的优缺点,,最后可以用MATLAB软件得出相应的结果。为更好地研究城市地质环境的演变模式,测定污染源范围还应收集该地区的每年生活、工业等重要污染源的垃圾排放量,地下水流动方向以及每年的生物降解量,降雨量对重金属元素扩散的影响。一但有污染证据,我们可以在该污染源附近沿地下水流动方向设定更多采样点,由此,我们可以构造一个三维公式来计算污染物质浓度的浮动就可以模拟三维空间内的重金属分布影响。 关键字:表层土壤重金属污染 MATLAB 内梅罗指数偏微分方程稳定性检验灵敏性分析地质演变生物降解量

我国土壤中镉污染的研究进展

我国土壤中镉污染的研究进展 摘要:在大量研究资料的基础上,对目前受关注程度较高的镉(Cd)污染进行了概述,简要分析了国内土壤Cd污染状况;并对土壤重金属污染的一般治理方法进行了论述,在此基础上对生态修复理论进行了探讨。 关键词:土壤;镉污染;修复方法;生态修复 1 引言 当今世界环境污染问题已成为全世界最受关注的问题之一,而土壤中重金属的污染已是全球面临的重大环境污染之一。土壤重金属因其特有的生物的毒性和已积累性,对生态系统和人类的健康已构成严重的威胁,其中重金属镉更易被农作物吸收和积累,并通过食物链富集,进而对农产品品质安全和人类健康安全构成威胁。农产品质量不仅关系到城乡居民健康、营养与安全,而且关系到为我国农业与食品的国际竞争力。据研究表明我国农田土壤中的重金属含量持续增加,蔬菜地土壤受重金属的污染日益严重胡超[1]。 目前针对土壤重金属污染的治理,以修复被污染土壤为目的的技术体系主要有:①农业生态工程措施,即在被污染的土壤上种植不进入食物链的植物,或者栽植观赏苗木、铺设草皮等;②土壤改良措施,包括排土、客土、淋洗、增加土壤有机物、施加土壤改良剂等;③现代物理化学方法,如污染土壤固化、玻璃化、热处理;④生物修复(净化),即利用特殊植物或微生物体系清除土壤和水体中的污染物或降低污染物的毒性,使受污环境得到恢复。这些治理途径都有各自的优点和不足。利用客土、淋洗等各种物理、化学方法进行重金属污染土壤修复耗能大,操作费用高,对环境存在一定的二次污染性。而相应的利用生物修复技术则成本低、回收和处理富集重金属的植物较为容易,且在清理土壤重金属污染物的同时,可清除土壤周围大气和水体中的污染物,有较高的环境美化价值,有利于生态环境改善[2]。自20世纪90年代以来,植物修复技术已成为环境污染治理研究领域的一个前沿课题。植物修复过程依赖于植物的能力从而吸收和代谢毒性较低的污染物。不同的植物对污染物的吸收、积累和降解能力不同。植物的生长率和生物量是决定了该种植物能否被选为植物修复的植物,以及它们对污染物有一定的承受力和生物积累,它们根区的深度,和它们潜在的蒸腾能力。用于植物修复的植物不仅要有积累,降解或挥发污染物,但也应该有在不同的条件下迅速成长的能力。 2 我国土壤中镉污染状况 随着工业迅猛发展,大量的重金属严重污染了农田。我国大多数城市近郊土壤都受到了

水稻重金属镉污染研究综述

水稻重金属镉污染研究综述 镉(Cadmium,Cd)是一种毒性极强的重金属元素,也是人体和植物非必需元素。Cd 由于其在环境中具有很强的迁移转化特性及对人体的高度危害性而被列为《国家重金属污染综合防治“十二五”规划》重点关注的5大重金属污染元素之一(孙聪,2014)。镉通过食物链进入人体后,会对人体肾、肺、肝、睾丸、脑、骨骼及血液系统等产生损伤,造成急性或慢性中毒,甚至癌变。镉过量会抑制植物的生长。水稻是中国第一大粮食作物,全国约有65%人口以稻米为主食,稻米的安全品质与人类健康密切相关,目前水稻生产正受到镉污染土壤的严重威胁(孟桂元,2015)。与其它重金属元素相比,镉(Cd)对水稻显示出更大的毒性,镉的活性较强,容易被水稻吸收和富集,可以在不影响水稻正常生长的情况下积累较高含量的镉,重金属Cd通过灌溉在土壤中累积,且主要累积在0-20cm表层土壤(姜国辉,2012),经过根、茎、叶的吸收,最终迁移到稻米中,直接影响人类的健康。据不完全统计,我国受镉污染的农田面积已超过20万hm2,每年生产镉含量超标的农产品达14.6亿kg(杨双,2015),由于重金属污染导致的粮食每年减产1000多万t,受污染粮食多达1200多万t,经济损失达200多亿元。如在湖南安化县境内的某铀矿区,每年因污灌带入农田的镉达2-3kg/hm2,使近40km2的农田受到不同程度污染。严重危害了广大人民群众的身体健康(贺慧,2014)。目前土壤镉污染问题已成为国内外学者研究的热点之一(李启权,2014)。国内、外关于土壤Cd污染对水稻的生态风险进行了大量的研究,主要集中在不同水稻对Cd的富集机理、Cd在土壤-水稻系统迁移转化的根际过程及分子机理与遗传规律、Cd诱导胁迫的生理生化特征及Cd污染土壤的生态修复等。 1、不同水稻对Cd的富集机理 大量研究表明,由于遗传特性的不同,水稻对镉的吸收存在着很大差异,这种差异不仅表现在水稻的不同类型之间,也表现在不同品种之间。李坤权等研究表明,水稻糙米中的镉浓度与水稻类型有关,即籼型>新株型>粳型(李坤权,2003)。李正文等采用田间试验的方法,研究了江苏省目前栽种的57个水稻品种,揭示了杂交稻Cd吸收极显著高于常规稻(李正文,2003)。徐燕玲等认为,在低污染水平土壤上,水稻对Cd的累积品种间存在一定的稳定性,而水稻类型间Cd含量没有显著差异,因此按照水稻类型来筛选是不可行的,应针对品种来筛选并对筛选出来的稳定的品种进行重点研究(徐燕玲,2009)。孙聪研究发现,不同水稻品种对土壤中Cd毒性胁迫有显著性差异,虽然Cd属于非必需元素,但不同水稻品种对低剂量Cd表现出不同的刺激效应。经过Burr-III模型的计算得到基于保护95%水稻品种的土壤中Cd50%抑制浓度值(HC550%)为4.93mg·kg-1(孙聪,2014)。 孟桂元以湘中地区主要栽培的26个水稻品种为材料,研究了镉胁迫(0.5mmol/L)对不同水稻品种种子萌发及根芽生长的影响。结果表明,镉胁迫对水稻种子的发芽率、发芽指数影响不显著,对种子活力指数及根芽生长具有显著影响;镉胁迫对根的抑制作用明显大于对芽的抑制。不同品种对镉胁迫的耐性存在较大差异(孟桂元,2015)。刘侯俊研究东北地区水稻生长、籽粒产量和Cd在水稻植株不同部位的分配规律。结果表明,土壤中添加Cd后,多数水稻籽粒产量和植株总生物量下降,只有少数品种籽粒产量和生物量有所上升。Cd在水稻植株中的含量遵循根系>茎叶>颖壳>籽粒的规律(刘侯俊,2011)。张锡洲比较水稻亲本材料的镉耐性差异,筛选镉低积累水稻种质资源,为水稻镉安全品种(Cd-safecultivars,CSCs)

(完整版)中国农田土壤重金属污染防治挑战与对策

导读 我国农田土壤重金属污染格局多样,区域污染风险突出。发达国家对污染土壤的修复经验对我国具有借鉴意义。我国农田土壤重金属污染防治面临土壤重金属空间异质性强、土壤类型及农作物品种对重金属累积差异大、土壤酸化严重、土壤元素失衡、不科学的发展方式、土壤重金属累积趋势难以逆转、土壤—农作物重金属累积线性关系不显著,修复技术不完善、修复措施长期风险调控机制缺失等主要挑战。根据我国农田土壤污染防治现状及课题组工作基础,我们提出以预防为主、保护优先和风险管控为基本思路,建立土壤污染防治体系,通过“土壤环境质量调查、土壤污染源头管控、分类管理和土壤环境质量基准推导”等4个步骤推进农田土壤重金属污染防治工作。 农田土壤重金属污染关系农产品质量安全和农田生态系统健康,受到各国政府和科学家的广泛关注。我国农田土壤重金属污染形势严峻。根据2014年环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,我国农田土壤点位超标率为19.4%,以Cd、Ni和Cu等重金属污染最为突出。据赵其国等估算,我国农田土壤重金属污染面积约为2×107hm2,每年受污染粮食多达1.2×107t,经济损失达2×1010元。宋伟等对近20 年来土壤重金属污染研究的整理显示,我国城市、城郊和农村均存在不同程度的农田重金属污染问题,涉及全国83.9%的省份和22.5%的地级市。Teng等和Li等对全国土壤重金属含量的监测显示农田土壤重金属污染类型在增

多,面积在扩大,程度在提高。赵其国和骆永明指出我国区域农田土壤重金属污染严重,以西南(云南、贵州等地),华中(湖南、江西等地),长江三角洲及珠江三角洲等地区较为突出。曾希柏等对湖南和广东等矿区周边农田的调查显示,样品超过现行土壤环境质量II 级标准的比例达到21.1%~62.3%。 对污染农田的治理修复可增加粮食产量,提高农产品质量安全,维护区域民众健康,其生态—社会—经济效益巨大。2016年5月,国务院印发了《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”),体现了国家对土壤重金属污染防治工作的重视。相对于水污染和大气污染,土壤污染隐蔽性强、自净能力差、风险累积时间长。如何解决土壤污染尤其是大面积的农田土壤重金属污染,是一个十分严峻且棘手的问题,也是各级管理部门有效实施“土十条”所必须面临的挑战。 当前国内土壤重金属污染研究主要集中在污染源解析,矿区周边土壤污染特征分析,健康风险评价及修复技术等多个方面,对我国土壤污染防治现状和应对策略目前仍缺乏全面细致的认识。本文基于国内外农田污染治理经验和研究团队多年工作基础,对我国农田土壤重金属污染防治面临的挑战和相应对策进行系统梳理,旨在为我国土壤污染防治工作的扎实推进及农田生态系统的良性运转提供科学支撑。 1. 国外农田土壤重金属污染防治经验 20世纪60年代,美国、欧洲(德国、法国和荷兰等)和日本等发达国家以重工业为主的经济发展模式引发了严重的土壤污染问题。其中日本因农田Cd污染引发的“痛痛病”受到国际社会的广泛关注。为应对农田土壤重金属污染这一世界性问题,发达国家很早便开展了相应的污染防治工作,并形成了较为完善的法律、法规、技术和工程等土壤污染防治管理体系。

土壤重金属污染现状及其治理方法

论文课题土壤重金属污染现状及其治理方法 小组组长12549025 李思远 小组成员12549026 李康 12549028 王鑫 12549030 吴义超 土壤重金属污染现状及其治理方法随着社会的快速发展,土壤重金属污染日益严重。针对此,涌现了许多修复技术,而生物修复前景广阔,正日益受到重视。 现代工农业等快速发展的同时,土壤重金属污染的形势也越来越严峻。其治理方法很多,而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注,应用前景广阔。但生物修复仍存在许多问题待解决,如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这些,都阻碍了生物修复的大规模应用。 土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As,以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解,将导致土壤退化,农作物产量和质量下降,并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响,使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动,阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物,毒害食物链生物,最终在人体内积累,危害人类健康。 1现状 1.1国内

国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤,发现有3.6万公顷土壤重金属超标,超标率达12.1%。 据国土资源部消息,目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染,约有1.5亿亩,污水灌溉污染耕地3250万亩,固体废弃物堆积占地和毁田200万亩,其中多数集中在经济相对发达地区。 据我国农业部调查数据,在全国约140万公顷的污灌区中,受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%,其中轻度污染46.7%,中度污染9.7%,严重污染8.4%。 华南部分城市50%的耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属污染;长三角地区有些城市大片农田受多种重金属污染, 10%的土壤基本丧失生产力。 2005年,长三角等地土壤重金属污染严重的情况,曾见诸报端,并引发舆论普遍关注和争议。土壤污染立法迫在眉睫。 对浙北、浙东和浙中的236.5万公顷农用地调查发现,不适合种农作物的农用地面积为47.2万公顷,占20%;浙北、浙中、浙东沿海三个区域中,属轻度、中度与重度重金属污染的面积分别占38.12%、9.04%、1.61%,城郊传统的蔬菜基地、部分基本农田都受到了较严重的影响。 第九届亚太烟草和健康大会中一项名为《中国销售的香烟:设计、烟度排放与重金属》的研究报告称:13个中国品牌国产香烟中铅、砷、镉等重金属成分含量严重超标,其含量最高超过拿大产香烟3倍以上! 2009年8月,陕西凤翔县发现大量儿童血铅含量严重超标,后确认是附近的陕西东岭冶炼公司的铅排放所导致。 1.2国外 英国早期开采煤炭、铁矿、铜矿遗留下的土壤重金属污染经过300年依然存在。1996到1999年间,英格兰和威尔士尝试挖出污染土壤并移至别处,但并未根本解决问题。从20世纪中叶开始,英国陆续制定相关的污染控制和管理的法律法规,并进行土壤改良剂和场地污染修复研究。 日本的土地重金属污染在上世纪六七十年代非常严重。其经济的快速增长导致了全国各地出现许多严重环境污染事件,被称为四大公害的痛痛病、水俣病、第二水俣病、四日市病,就有三起和重金属污染有关。 荷兰在工业化初期土地污染问题严重。从20世纪80年代中期开始,加强土壤的环境管理,完善了土壤环境管理的法律及相关标准。国土面积4.15万平方

土壤镉污染现状及其治理措施

土壤镉污染现状及其治理措施 发表时间:2019-02-27T11:10:35.630Z 来源:《防护工程》2018年第33期作者:贾琳琳 [导读] 目前,土壤污染问题日趋严重,其中土壤重金属污染由于较难察觉。 河北水文工程地质勘察院河北省石家庄市 050000 摘要:镉是一种有毒有害重金属,易在食物链中积累后进入人体,严重危害人类健康。20世纪初因食用镉污染大米,日本大面积爆发“痛痛病”,有关镉污染及防治研究引起全世界关注。本文综合国内外有关文献,对近年来有关研究工作进行了综述,以期推动镉污染防治的进一步发展。 关键词:土壤镉污染;现状;治理措施 引言:目前,土壤污染问题日趋严重,其中土壤重金属污染由于较难察觉,在物质循环和能量循环中难以分解,容易蓄积在土壤中,导致作物减产,并通过植物的根系吸收进入植物体内,再经过食物链的传递和富集而危害人体健康。土壤重金属污染以铅(P)和镉(Cd)为主,镉是生物生长发育过程的非必需元素,是自然界中对动植物和人体危害性最大的重金属种类之一。因此,分析我国土壤镉污染现状、区域和来源,以及治理土壤镉污染的各种修复技术,对了解我国镉污染现状及解决土壤镉污染引发的粮食安全问题具有重要意义。 1土壤中镉污染的现状 土壤作为开放的缓冲动力学体系,在与周围的环境进行物质和能量的交换过程中,不可避免地会有外源镉进入这个体系。镉对土壤的主要污染途径是工业废渣、废气中镉的扩散、沉降、累积,含镉废水灌溉农田,以及含镉农药、磷肥的大量施用。外来镉多富集在土壤的表层。在沈阳张士灌区土壤中,经污灌进入土壤中的镉的56.33%累积于土壤的表层,去表土15~30cm,可使稻米中的镉下降50%。我国有关农田镉污染的调查工作是20世纪70年代中、后期开始的,但至今未见镉污染总体状况的资料报道。何电源等在1987~1990年间对湖南省的农田污染状况进行了调查,结果发现,农田镉污染主要来源与工矿企业排放的废气和废水,在各类镉污染农田中5%~10%的面积减产严重。值得注意的是,我国镉污染多数是由于引用工业污水灌溉造成的。目前,我国污灌农田已扩大到1.4×107hm2,由于污灌不当对6.3×107hm2农田造成不同程度的污染,其中镉污染耕地1.3×104hm2,涉及11个省市25个地区,每年生产镉米(是指镉含量超过1mg/kg 的糙米,长期食用会引起骨痛病,因而禁止食用)5.0×107kg。如沈阳市张士灌区因污灌使2533hm2农田遭受镉污染(土壤镉含量≥1. 0mg/kg),其中严重污染面积(可能产生的稻米镉含量≥1.0mg/kg的农田)占13%;江西大余县污灌引起的镉污染面积为5500hm2,其中严重污染面积占12%。另外,土壤中的作物受镉污染导致“镉米”的地区还有:上海的沙川灌区、广东的广州和韶关地区、广西的阳朔、湖南的衡阳等。在日本,受镉污染的农田有472125hm2,占重金属污染总面积的82%。 2土壤镉污染的治理方法 2.1物理方法 镉污染土壤的物理修复方法主要有排土、客土、深耕翻土等传统物理方法以及电修复技术、洗土法等。客土法就是将污染土壤铲除,换入未污染的土壤,去表土法就是将污染的表土移去等。传统的物理修复方法治理镉污染效果非常明显,如吴燕玉等在张士灌区调查时发现去除表层土可使稻米中镉含量降低50%。然而,这种方法需要耗费大量资金、人力物力,且移除的污染土壤又容易引起二次污染,因此难以在大面积治理上推广。电修复技术,是指在土壤外加一个直流电场,土壤重金属在电解、扩散、电渗、电泳等作用下流向土壤中的某个电极处,并通过工程收集系统收集起来进行处理的治理方法。胡宏韬等研究发现,当试验电压为0.5W/cm时,阳极附近土壤中镉的去除效率达到75.1%;淋滤法和洗土法是运用特定试剂与土壤重金属离子作用,然后从提取液中回收重金属,并循环利用提取液。据报道,美国曾应用淋滤法和洗土法成功地治理了包括镉在内的8种重金属,治理了2.0×104t污染的土壤,且重金属得到了回收和利用,而且整个治理过程中没有产生二次污染。 2.2化学方法 化学法治理土壤污染是指土壤中重金属镉可以通过化学反应来减少或降低。可以用化学溶液把镉从土壤中淋洗掉,降低土壤中镉含量。也可加入特定的络合剂,通过离子交换、吸附、沉淀等改变镉在土壤中的存在形态,生成沉淀物,大大减少作物对它的吸收。环保性有机肥具有大量的比表面积和官能团,在改善土壤酸碱性、增加土壤肥力的同时,还可促进土壤中重金属离子形成络合物,从而增加土壤对重金属的吸附能力,提高土壤对重金属的缓冲性,进而减少植物对其吸收的风险,阻止它进入食物链。镉的活性还受土壤酸碱性的影响,在酸性土壤中施用碱性改良剂,如石灰、碱性煤渣、钙镁磷肥、草炭、粉煤灰等,土壤pH值明显升高,一方面增加土壤表面负电荷对Cd吸附,另一方面可将Cd2+水解生成CdOH+,而CdOH+在土壤吸附点上的亲和力明显高于Cd2+,同时生成CdCO3沉淀,使其活性逐渐降低,进而有效降低作物对土壤镉的吸收。 2.3生物方法 生物治理是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良镉污染。主要有:①动物治理:利用土壤中的某些低等动物蚯蚓、鼠类等吸收土壤中的镉。②微生物治理:利用土壤中的某些微生物对镉产生吸收、沉淀、氧化和还原等作用,降低土壤中镉形成难溶磷酸盐;原核生物(细菌、放线茵)比真核生物(真菌)对镉更敏感,格兰氏阳性菌可吸收镉。③植物治理:利用某些植物能忍耐和超量积累某种重金属的特性来清除土壤中的镉;超积累植物目前已发现400多种,可吸收积累大量的镉,超积累植物积累镉的含量一般在0.1%以上;印度芥菜(Brassicajuncea)吸收镉为200mg/kg时出现黄化现象,并对镉富集为52倍;英国的高山莹属类等,可吸收高浓度的镉等。生物治理措施的优点是实施较简便、投资较少和对环境破坏小,缺点是治理效果不显著。 结束语 土壤镉污染问题是全球关注的环境热点问题之一,在亚洲镉污染尤其严重。经过大量专家的实验研究,已经找到许多方法调节土壤性能,减少作物对镉的吸附作用,如采取物理法、化学法和生物法等治理土壤镉污染问题。这些措施虽然已经比较成熟,但依然存在很多不确定因素,如大范围推广的时间成本、经济成本问题。土壤重金属污染防治不仅需要科学技术,更重要的是需要全人类、全社会的共同关注,一旦发现土壤被污染,各部门要密切配合,提出切实可行的治理方案。在研究土壤污染防控措施时,应根据镉污染物性质(浓度、种

环境材料对铅、镉污染土壤玉米生长和重金属累积的影响(1)

第36卷第3期2 0 1 3年5月 河北农业大学学报 JOURNAL OF AGRICULTURAL UNIVERSITY OF HEBEI Vol.36No.3 Jun.2 0 1 3 文章编号:1000-1573(2013)03-0020-05 环境材料对铅、镉污染土壤玉米生长 和重金属累积的影响 章智明, 黄占斌, 单瑞娟, 樊亚东 (中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083) 摘要:为了探索环境材料对重金属污染土壤的植物生长和土壤修复效果,通过盆栽模拟试验研究了单一高分子 吸水材料(PAM)、煤基营养物质(CBN)、吸附性矿物材料(MAM)、矿物化学材料(MCM)及各材料不同组合对 重金属铅(Pb)、镉(Cd)污染土壤中玉米生长和玉米中重金属累积的影响。结果表明:单一CBN、MAM、MCM 及这3种环境材料的组合促进重金属Pb、Cd污染土壤中玉米株高、叶面积的增加和生物量的积累。MAM和 MCM抑制重金属Pb、Cd向玉米秸秆和籽粒中转移,CBN抑制重金属Pb向玉米秸秆和籽粒中转移。 关 键 词:重金属;农田土壤;环境材料;玉米;盆栽 中图分类号:S19文献标志码:A The effect of environmental materials on maize growth in heavymetal contaminated soil and Pb,Cd accumulation in maize plantsZHANG Zhi-ming,HUANG Zhan-bin,SHAN Rui-juan,FAN Ya-dong (School of Chemical and Environmental Engineering,China University of Mining and Technology-Beijing,Beijing 100083,China) Abstract:In order to explore the effects of environmental materials on plant growth and remedi- ation of heavy metal Pb and Cd contaminated soil,the maize growth and heavy metal accumula-tion in maize under environmental materials polymer absorbent material(PAM),coal-basednutrient(CBN),mineral adsorption materials(MAM),mineral chemical materials(MCM)and their combinations were detected by pot experiment.The results showed that CBN,MAM,MCM and their combination promoted maize height,leaf area and biomass.MAM and MCM restrained the transfer of both Pb and Cd to maize straw and grain,and CBN only re- strained the Pb adsorption of maize plant. Key words:heavy metal;agricultural soil;environmental material;maize;pot experiment 在我国,由于工矿“三废”排放和农药的过量使用,工矿区周围农业土壤中重金属过量积累,造成严重土壤污染[1-2]。我国重金属污染的农田土壤中,重金属铅(Pb)、镉(Cd)为最普遍的复合污染型。重金属Cd污染耕地1.3万hm2,涉及11省市的25个地区;粮食中含Pb量大于1mg/kg的产地也有11个[3]。不断增加的重金属污染已经导致了大面积土地不能耕作。 收稿日期:2013-03-26 基金项目:国家十二五“支撑计划”课题(NO.2011AA100503) 作者简介:章智明(1989-),男,河北省衡水人,在读硕士生,主要从事环境工程、土壤修复和环境材料方面的研究.通讯作者:黄占斌(1961-),男,陕西省武功人,教授,从事植物生理生态、环境材料等方面的研究. E-mail:zbhuang2003@163.com.

土壤重金属污染现状及其治理方法

土壤重金属污染现状及其治理方法摘要随着社会的快速发展,土壤重金属污染日益严重。针对此,涌现了许多修复技术,而生物修复前景广阔,正日益受到重视。 关键词土壤重金属污染生物修复超积累植物 Abstract: With the rapid development of the society, the heavy metal pollution of the soil is growing worse and worse. Facing this situation, there have been many repairing technologies. The Bioremediation has a broad prospect and is at a premium. Keywords:heavy metal pollution of the soil;Bioremediation;hyper accumulator 现代工农业等快速发展的同时,土壤重金属污染的形势也越来越严峻。其治理方法很多,而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注,应用前景广阔。但生物修复仍存在许多问题待解决,如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这些,都阻碍了生物修复的大规模应用。 土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As,以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解,将导致土壤退化,农作物产量和质量下降,并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响,使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动,阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物,毒害食物链生物,最终在人体内积累,危害人类健康。 1现状 1.1国内 国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤,发现有3.6万公顷土壤重金属超标,超标率达12.1%。 据国土资源部消息,目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染,约有1.5亿亩,污水灌溉污染耕地3250万亩,固体废弃物堆积占地和毁田200万亩,其中多数集中在经济相对发达地区。 据我国农业部调查数据,在全国约140万公顷的污灌区中,受重金属污染的

土壤中镉污染现状与防治

专业:应用化学年级:2009级选题类别:镉污染 学号2009071916 姓名:张涛成绩: 【题目】:土壤中镉污染现状与防治 【摘要】:本文文章阐明了镉污染的来源与现状,同时对镉污染治理的方法,做了系统的综述。并提醒人们要提高土壤质量意识,保护生态环境。 【关键词】:土壤,镉污染,防治方法 目前,我国受镉、砷、铅等重金属污染的耕地面积 2.0×107hm2,约占总耕地面积的1/5;其中工业“三废”污染耕地1.0×107hm2;污水灌溉的农田面积 3.3×106hm2。我国每年因重金属污染而减产粮食超过 1.0×107t,另外被重金属污染的粮食每年也多达 1.2×107t,由此造成的经济损失合计至少为200亿元。在所有重金属污染,以镉污染最为严重。尤其是近年来伴随着采矿、冶金以及镉处理等工业的发展,我国农业土壤受镉污染也日趋严重。镉是毒性最强的重金属元素之一,危害极其严重,土壤中过量的镉会抑制植物的正常生长,在可食部分的残留还会通过食物链影响到人体的健康,因此对镉污染土壤的治理已经引起国内外的广泛重视。 一、土壤中镉的来源 人体积累的镉的最主要的来源是通过食物即农产品的摄取。而食物中的镉主要来源于土壤。土壤环境中的镉的来源包括自然和人为来源。 (1)自然的镉主要来源于岩石和矿物中的本底值。镉与铅锌矿、煤矿、磷矿有最密切的正相关关系,能在铅锌矿、含煤岩系、含磷地层周围形成镉元素高值区。 (2)人为来源的镉丰要来源于工业“三废”和含镉肥料大量施用。工业废气是造成空气镉污染的主要来源,在偏远地区的空气中镉的含量一般低于1.Opg/mL,但在工业区周围的大气中镉的含量较高。较高含量的镉通过降雨或沉降进入土壤,在土壤中积累。工业废水灌溉:镉在电镀、颜料、镍镉电池工业、电视显像管制造中的应用非常广泛,随着采矿、冶炼和电镀工业的不断发展,大量的含镉废水排入河流中,用于灌溉必污染土壤。大量的工业固体废弃物的堆积、农田施用污染的污泥、长期施用一些含镉的农用化肥也必然会造成镉在土壤中的大量沉积,造成土壤中镉的总帚增加。 二、镉污染的危害 由于镉不能被土壤中微生物降解,半衰期超过20年,其污染为不可逆的积累过程;镉又是生物迁移性很强的重金属,极易被植物吸收并累积,超过一定限度不仅严重影响作物的产量、品质,而且可食部分极易通过食物链在人体内积累并危害人体健康。镉是植物生长的非必需元素,当镉进入植物体内并积累达到一定程度时,植物就会表现出毒害症状,通常会出现生长迟缓、植株矮小、退绿、产量下降、质量下降等。对人类而言,镉对人体健康的危害主要是污染土壤中的镉可以通过食物链进入人体造成严重的危害。镉被人体吸收后主要分布在肝与肾中,与低分子蛋白质结合成金属蛋白。镉中毒主要表现为肾脏功能的损害和肺部的损伤,导致肾皮质坏死、肾小管损害、肺气肿、肺水肿,还可以引起心脏扩张和高血压,长期摄入镉将会导致骨质疏松、脆化、腰病、脊柱畸形。 三、土壤中镉的赋存形态及迁移转化 1、Cd有两种常见价态,0价和+2价,镉在土壤中只能以二价简单离子或简单配位离子的形式存在于土壤溶液中,如Cd2+、CdOH+、Cd(OH)、CdCl+、CdOHCl、CdS04、CdHC03+等,以难溶态Cd(OH) 2、CdC0 3、Cd3(PO4)2、CdS等存在于土壤中。Cd与有机配体形成配合物的能力很弱,故土壤中有机结合态的镉较少。 2、土壤中镉的分布集中于土壤表层,一般在0~15 cm,15 cm以下含量明显减少。各剖面不

土壤修复技术及优缺点

土壤修复技术及优缺点 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

土壤是植物生长繁育的自然基地,是农业的基本生产资料,是人类赖以生存的极其重要的自然资源。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加,土壤重金属污染日益严重。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。土壤中有害重金属积累到一定程度,不仅会导致土壤退化,农作物产量和品质下降,而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水,恶化水文环境,并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体健康。 不同污染类型的土壤污染,其具体治理措施不完全相同,目前,重金属土壤的修复技术主要有工程措施,物理化学方法,植物修复方法以及微生物修复方法。 工程措施主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合,可以降低土壤中重金属的含量,减少重金属对土壤-植物系统产生的毒害,从而使农产品达到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度污染的土壤,而客土和换土则是用于重污染区的常见方法,在这方面日本取得了成功的经验。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施,它具有彻底、稳定的优点,但实施工程量大、投资费用高,破坏土体结构,引起土壤肥力下降,并且还要对换出的污土进行堆放或处理。 物理化学方法是当前重金属污染土壤修复研究的热点,也是最为成熟工程上应用最为广泛的修复技术,主要包括固化/稳定化技术,土壤淋洗技术,电动修复技术和电热修复技术等。 固化/稳定化技术是通过固态形式在物理上隔离污染物或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态,从而降低污染物质的毒害程度。如通过施加水泥等固化土壤重金属的固化修复技术,或向土壤投入无机或有机改良剂,改变土壤的

2011年数学建模获奖论文 A题 城市表层土壤重金属污染分析

2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号): 全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号):全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):

城市表层土壤重金属污染分析 摘要 随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加,人类活动对城市环境质量的影响日显突出。城市工业、经济的发展,污水排放和汽车尾气排放等均能引起城市表层土壤重金属污染。而重金属污染对城市环境和人类健康造成了严重的威胁,因此对城市表层土壤重金属污染的研究具有重大意义。 对于问题1,先用MATLAB软件对所给数据进行处理,插值拟合得出8种主要重金属元素在该城区的空间分布图;再用内梅罗综合污染指数评价法建立模型进行求解。首先用EXCEL对数据进行分析,得出各区的8种重金属的平均浓度;然后结合MATLAB软件求出各 各种元素之间及其与海拔之间的相关系数矩阵和相关度;然后结合第一问给出的空间分布图和区域散点图,参照主要重金属含量土壤单项污染的指数,分析得出各重金属污染的主要原因主要来自工业区、主干道路区和生活区。 对于问题3,由上述问题的分析可以认为重金属的分布是连续的,物质的扩散从高浓度向低浓度进行。在模型一数据处理基础上建立遍历搜索模型,结合MATLAB软件求出重金属空间分布中的极值点即可能的污染源,得出极值点后再结合《国家土壤环境质量标准》通过MATLAB软件对极值点进行筛选,得出8种重金属元素的主要污染源。 对于问题4,对所建立的模型进行分析,找出了各个模型的优缺点。然后分析影响城市地质演化模型的因素,为更好地研究城市地质环境的演变模式,从动态和多元的角度出发,还应搜集采样点的长期动态数据和岩石、土壤、大气、水和生物等因素的相关信息,分别建立动态动态传播模型和城市地质环境的综合评价预测模型。 关键词:梅罗综合污染指数评价法污染等级相关矩阵遍历搜索模型污染源

农田土壤镉污染现状与修复技术

doi:10.3969/j.issn.1004-275X.2019.03.032 农田土壤镉污染现状与修复技术 彭炜东 (四川大学建筑与环境学院,四川成都610065) 摘要:镉(Cd)作为一种毒性很强的重金属元素,可以通过食物链进入生物体内,对健康产生影响。综述了我国农田的镉污染现状,土壤中镉的来源、产生途径和赋存形态,总结了目前农田镉污染治理技术的发展,阐述了工程修复、电修复、化学洗脱、固化/稳定化修复等技术。 关键词:镉污染;农田;修复技术 中图分类号:X173文献标志码:A文章编号:1004-275X(2019)03-088-03 Present Situation and Remediation Technology of Cadmium Pollution in Farmland Soil Peng Weidong (School of Architecture and Environment,Sichuan University,Chengdu610065,China)Abstract:Cadmium(Cd)is a heavy metal wi th strong toxicity,and it's easy to enter the body through the food chain,causing a bad impact on human health.Onbasis of the former research,the status of cadmium pollution in China,cadmium sources,production processes and occurrence patterns are partic原ularized in this review. Key words:Cd contamination;farmland;restoration technology 1农田土壤镉污染现状 重金属污染是我国当今面临的一个十分严峻的耕地土壤环境污染问题。调查显示,我国农田土壤的镉、锌和铅等重金属浓度远远超过土壤背景值。镉元素严重影响土壤的可持续利用和粮食的种植安全。研究显示,我国镉污染农田土壤面积已达2000万hm2,约占总耕地面积的1/6,全国共11个省25个地区的农田受到不同程度的Cd污染[1]。 2土壤环境中镉的来源、产生过程及赋存形态农田土壤中的镉来源很多,主要是采矿和冶炼工业排放的污水、废气和固体废弃物以及大气沉积。排放的污水通过灌溉污染农田,同时,磷肥和有机肥大量施用也是造成造成农田土壤中镉富集的的重要原因。 土壤中镉有多种化学形式存在,在化学相互作用、迁移率、生物利用率和潜在毒性方面表现出不同的性质。可以采用单萃取法和顺序萃取法测定镉元素的各种有效态。目前广泛接受的分类为交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态等[1]。 3镉污染农田土壤修复技术 镉污染农田修复实践中,通常采用工程措施、电动修复、淋洗修复、固化/稳定化修复、植物修复、田间管理及联合修复等技术,这些技术在我国的研究与应用情况如下。 3.1工程措施 工程修复措施主要以客土、换土和深耕为主,是一种简便的物理修复措施。客土或换土利用未污染的干净土壤覆盖或替换污染土壤,从而有效隔离镉元素的迁移;客土和换土是高浓度镉污染常用的修复技术,而深耕翻土用于轻度污染土壤[2]。总体来看,工程措施具有简便易操作、见效快的优势,但存在土壤开挖成本高,易造成二次污染等缺陷。所以,小面积的重度污染农田修复常采用这种修复技术。 3.2电动修复 电动修复是一种用于分离土壤中重金属的物理技术,这种修复方法最初用于污染土壤和地下水中提取金属和有机化学物质。电动修复原理示意图见图1所示。当施加较低的直流电压或较低的点位梯度,土壤中的重金属会通过电迁移、电渗析和电泳迁移到电极室。在电场中,二价镉离子迁移至阴极,负离子迁移至阳极,重金属通过在电极上吸附、沉淀或通过离子交换树脂而得以去除。电动修复适用于处理低渗透性粘土和泥质土,能够有效的控制金属离子流向。电动修复中,控制和优化土壤pH是提高电动修复效率的关键。 88--

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