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黄占斌教授:土壤重金属固化稳定化材料研发及其应用基础研究进展

发布于:2022-05-23 10:23:23 来自:水利工程/水利工程设计 [复制转发]

    

来源:《农业资源与环境学报》2022 年 03 期

作者:黄占斌 1 ,赵鹏 1 ,王颖南 1 ,马妍 1 ,刘祥宏 2

单位:1. 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院;2. 中煤科工集团北京土地整治与生态修复科技研究院有限公司

摘   要

固化稳定化是土壤重金属污染治理的主要技术之一,加强对固化稳定化材料的环境功能研发尤为重要。土壤重金属固化稳定化材料作用机理包括沉淀作用、吸附作用、配位作用、有机络合作用和氧化还原作用等。


本文重点围绕土壤重金属固化稳定化材料研究的系统化,提出土壤重金属固化稳定化材料的研发方法,如材料筛选对比方法、优化复配方法、表面改性方法、表面负载和桥连复合等,固化稳定化材料应用基础研究框架包括固化稳定化材料-重金属-水体、固化稳定化材料-土壤-重金属、固化稳定化材料-土壤-植物-重金属、固化稳定化材料-田间-作物-重金属,以及重金属治理的环境安全和应用效果评价等5 个层次,针对每个层次研究主要内容及其关键环节进行要点说明,旨在为促进土壤重金属固化稳定化材料的规范化和系统化研究、强化土壤重金属固化稳定化的应用基础研究提供科学参考。



   

   
存在问题与展望          

土壤重金属的固化稳定化技术具有快速、简单且成本低的特点,我国已有很多土壤重金属固化稳定化材料研发与应用案例,同时也涌现出大量的最新研究成果。 如在重金属污染场地采用凝胶材料作为固化剂,与传统固化稳定化材料相比,凝胶材料具有提升抗压强度和固化效果等优点。无机固化稳定化材料具有较强的实用性、高效性和长期稳定性,近年来成为国内外研究热点。但目前常用的固化稳定化材料对土壤中重金属离子(阴离子和阳离子)的实际修复效果仍存在不足:①施用固化稳定化材料只能改变重金属在土壤中的赋存形态,并不能减少总量,所以很难将严重污染地区的农作物可食部分的重金属含量降到可食用的安全范围内;②对固化稳定化材料的研究缺乏长期性,即固化稳定化技术过于强调短期效果,忽视了修复后的可持续性;③对土壤重金属固化稳定化材料的结构、作用机理及其钝化修复机制的研究积累还不充分;④土壤重金属固化稳定化材料的应用研究多处于实验室研究或现场小试阶段,缺少大面积田间试验示范和工程应用;⑤对固化稳定化材料钝化土壤重金属的效果,缺乏一套系统的评估指标体系。


鉴于此,为研发实用、高效、稳定和可推广的土壤重金属固化稳定化材料,提出今后的研究方向:


(1)加强土壤重金属固化稳定化材料的研发,开发经济实用、生态环保、安全可靠的新型土壤重金属固化稳定化材料,并进行长期效果检测和环境监测,提高土壤生产力和农产品质量。一方面,材料来源是否友好应是重要考核指标;另一方面,材料进入土壤后对土壤环境、动植物等的影响也是重要的考核指标。只有将两者综合考量,研发更多经济、环保、安全的固化稳定化材料,才能更好地缓解土壤重金属的危害。


(2)加强土壤重金属固化稳定化材料的作用机理研究,深入剖析土壤重金属固化稳定化的影响因素,如材料种类、用量、土壤pH、土壤养分、外界环境因子(温度、湿度等),研发出可以长期稳定地治理不同污染类型和不同污染等级的环境友好型钝化材料,建立土壤重金属固化稳定化材料的安全使用规程。


(3)加强土壤重金属固化稳定化材料的田间试验示范和工程应用推广,把科研成果及时转化为产品应用到实际工作中,并定期考察其修复效果和经济效益。


(4)加强对土壤-作物-材料系统的综合评价,基于土壤重金属污染修复目标,参照现有标准、文献数据和专家咨询信息,制定土壤肥力、重金属污染、作物生长状况及材料安全等评价准则,最终建立土壤重金属固化稳定化综合评价体系。

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