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1、镉污染农田修复方案试验背景随着社会经济的快速进展，我国对土地的利用强度呈现逐年递增的态势，由此引起的土壤污染问题也越来越突出和严峻。中国土壤环境质量总体不容乐观， 受污染的耕地约有 1.5 亿亩，占我国耕地总量的 8.3%。土壤污染会直接导致土壤的组成和理化性质发生变化，破坏土壤的正常功能，最终影响到农作物的生长和质量，造成农产品的污染和减产，导致严峻的经济损失。土壤重金属污染因其污染的隐蔽性、长期性和不行逆性而备受世界的关注,它不仅退化土壤肥力、降低作物产量和品质,而且引发水资源的污染,并通过食物链危害人类的生命和安康。镉是人体非必需元素，主要在自然界中常以化合物状态存在，一般含量很低，正常
2、环境状态下，不会影响人体安康。可随着采矿、冶炼精炼和电镀工业的不断进展， 大量的含镉废水排入河流而造成镉的污染。当环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体引起慢性中毒。镉被人体吸取后，在体内形成镉硫蛋白，选择性地蓄积肝、肾中。从而影响肝、肾器官中酶系统的正常功能，使骨骼的生长代谢受阻碍，从而造成骨骼疏松、萎缩、变形等。争辩目标拟定污染农田的状况30 平方公里，假设受污染土壤的密度为 13m3，且重金属污染主要集中发生位于根际 20 cm 土壤处、土壤中镉含量为 1.72mg/kg依据 GB 156181995国家土壤环境质量标准镉超标约为 4.7 倍属于轻度污染。拟定农田中的镉
3、污染来源生产投入品污染农药、肥料、覆膜等生产投入品所含污染物质进入土壤，可造成土壤镉污染。如因磷肥中镉含量较高磷铵含镉 7.5-156mg/kg，过磷酸钙含镉84-144mg/kg，一般过磷酸钙含镉 9.5mg/kg，重过磷酸钙含镉 24.5mg/kg，大量施用磷肥，促使土壤镉含量提高。污灌生活污水以及养殖废水中含有作物可以吸取利用的 N、P、K、cu、zn 等多种养分元素，经适当处理后作为浇灌的替代性水源，已成为缓解农业水资源紧缺的重要途径，但同时污水中也含有重金属、非金属、有毒物质和无机盐类等物质，长期的污灌使得拟定地区农田中镉含量上升。修复目标通过适宜的治理手段有针对性的缓解或去除土壤中
4、的镉污染争辩方法针对争辩区域的地理位置、功能区、生态环境破坏状况、水文条件、气候条件等因素进展了解，通过询问当地的政府机构、污染农田周边调查、群众问卷调查等方式了解当地的镉污染来源。结合争辩区域的土壤地形选择合理的采样方法进展土壤采样。在试验室对采回的土样进展分析并制定修复方案。镉污染农田修复技术选择重金属污染场地土壤修复技术土壤混合/稀释技术(1) 技术原理：土壤混合稀释技术是指用清洁土壤取代或者局部取代污染土壤，掩盖在土壤表层或者混匀，使污染物浓度降低到临界危害浓度以下的一种修复技术。通过混合和稀释，削减污染物与植物根系的接触，并削减污染物进入食物链。(2) 技术特点：土壤混合稀释修复技术
5、可以是单一的修复技术，也可以作为其他修复技术的一局部，如固定化稳定化、氧化复原等。(3) 适用范围：土壤中的污染物不具危急特性，且含量不高(一般不超过修复目标值的 2 倍)。该技术适合于土壤渗流区，即土壤含水量较低的土壤，当土壤含水量较高时，混合不均匀会影响混合效果。填埋法(LandfillCap)(1) 技术原理：填埋法是将污染土壤进展掩埋掩盖，承受防渗、封顶等配套设施防止污染物集中的处理方法。填埋法不能降低土壤中污染物本身的毒性和体积， 但可以降低污染物在地表的暴露及其迁移性。(2) 技术特点：填埋法是修复技术中最常用的技术之一。通常干旱气候条件要求填埋系统简洁一些，潮湿气候条件可以设计比
6、较简单的填埋系统。填埋法的费用通常少于其他技术。(3) 适用范围：在填埋场适宜的状况下，可以用降临时存放或者最终处置各类污染土壤。该技术通常适用于地下水位之上的污染土壤。固化稳定化技术(Solidi6cationStabilization)(1) 技术原理：固化稳定化技术是指将污染土壤与黏结剂混合形成凝固体而到达物理封锁(如降低孔隙率等)或发生化学反响形成固体沉淀物(如形成氢氧化物 或硫化物沉淀等)，从而到达降低污染物迁移性和活性的目的。(2) 技术特点：固定化稳定化方法可单独使用，也可与其他处理和处置方法结合使用。在众多重金属修复技术中，稳定化技术具有花费少、环境损失小、占地面小、修复后土地
7、可规划利用率高、适用范围广等优势。(3) 适用范围：固化稳定化技术适用性较强，原位异位均可使用。该技术主要应用于处理无机物污染的土壤，被广泛应用于 Pb，cd 等重金属污染场地的治理中，并取得了显著成效。微生物降解(Bioremediation)(1) 技术原理：微生物降解是利用原有或接种微生物(即真菌、细菌其他微生物)降解(代谢)土壤中污染物，并将污染物质转化为无害的末端产品的过程。可通过添加养分物、氧气和其它添加物增加生物降解的效果。(2) 技术特点：微生物降解技术一般不破坏植物生长所需要的土壤环境，污染物的降解较为完全，具有操作简便、费用低、效果好、易于就地处理等优点。生物降解在低温下进
8、程缓慢，修复时间长，通常需要几年。(3) 适用范围：对能量的消耗较低，可以修复面积较大的污染场地。高浓度重金属可能对微生物有毒。不能降解全部进入环境的污染物，特定微生物只降解特定污染物，受各种环境因素的影响较大，污染物浓度太低不适用，低渗透土壤可能不适用。植物修复技术(Phytoremediation)(1) 技术原理：植物修复主要是利用特定植物的吸取、转化、去除或降解土壤中的污染物，从而实现土壤净化、生态效应恢复的治理技术。(2) 技术特点：植物修复技术与物理和化学修复技术相比，具有本钱低、效率高、无二次污染、不破坏植物生长所需的土壤环境等特点，格外易于就地处理污染物，操作便利。因此植物修复
9、多只用于低污染水平的区域。污染深度不能超过植物根之所及。较之其他修复技术，具有良好的美学效果和较低的操作本钱，比较适合与其他技术结合使用。(3) 适用范围：植物修复对于特定重金属具有较好的效果和应用，目前植物修复大多只能针对一种或两种重金属进展累积，对于几种重金属的复合污染的处理效果一般。植物对铜蓄积力量较强的绿化乔木为榆叶梅、垂柳、旱 柳和银杏等，对铜蓄积力量较强的绿化灌木为大叶女贞、小叶女贞和紫叶小檗等。本技术一般仅适用于浅层污染的土壤。电动力学修复技术(ElectrokineticSeparation)(1) 技术原理：电动力学修复技术利用插入土壤中的两个电极在污染土壤两端加上低压直流电
10、场，在电化学和电动力学的复合作用下，水溶的或吸附在土壤颗粒表层的污染物依据所带电荷的不同向正负电极移动，使污染在电极四周富集或被回收利用，从而到达清洁土壤的目的。(2) 技术特点：电动力学修复技术具有较多优点，对现有景观和建筑的影响较小，污染土壤本身的构造不会遭到破坏，处理过程不需要引人的物质，原位异位均可使用。土壤含水量、污染物的溶解性和脱附力量对处理效果有较大影响， 因此使用过程中需要电导性的孔隙流体来活化污染物。(3) 适用范围：可高效处理重金属污染(包括铬、汞、镉、铅、锌、锰、铜、镍等)，去除率可达90。目标污染物与背景值相差较大时处理效率较高。可用于水力传导性较低或黏土含量较高的土壤
11、。电动力学修复技术去除土壤中的重金属污染物如汞污染物，需要一些强化措施，提高重金属的迁移效率，从而提高电动力学修复效果。玻璃化(Vitri6cation)(1) 技术原理：玻璃化是指利用等离子体、电流或其他热源在 16002022的高温下熔化土壤及其污染物，使污染物在此高温下被热解或蒸发而去除，产生的水汽和热解产物收集后由尾气处理系统进展进一步处理后排放。熔化的污染土壤冷却后形成化学惰性的、非集中的整块坚硬玻璃体，有害无机离子得到固定化。(2) 技术特点：玻璃化是一种较为有用的短期技术，加热过程土壤和淤泥中的有机物含量要超过 510(质量比)。该技术可用于破坏、去除受污染土壤、污泥、其他土质物
12、质、废物和残骸，以实现永久破坏、去除和固定化有害和放射性污染的目的。(3) 适用范围：可处理大局部重金属和放射性元素。砾石含量大于 20会对处理效率产生影响。低于地下水位的污染修复需要实行措施防止地下水反灌。制度把握措施(InstitutionalContmls)(1) 技术原理：制度把握措施是指地方政府或环保部门通过法律或者行政手段来限制人体和生态要素在污染场地中的暴露，必要时对场地内的土壤进展定期监测，以保证修复工程的顺当完成和实现潜在污染暴露最小化的方法。(2) 技术特点：制度把握措施在国外应用较多，且大都有相关法律条文进展规定，在执行过程中作为强制性措施由政府部门进展监控。考虑到我国国
13、情，建议应在政府或环保部门的监视下，承受通知、公布条例、宣传等方法，对民众进展告知，保护受体远离污染场地。同时，在场地土壤存在风险时，宜由政府或环保部门托付相关部门对污染土壤进展监钡，把握风险，降低人群和生态环境在污染物中的暴露。适度实行制度把握措施，既可以保护人体安康和生态要素，又可以降低本钱。(3) 适用范围：一般适用于污染物超过修复标准，但可以通过把握人类活动降低污染物暴露风险的场地。修复方案目前，理论和技术上可行的修复技术主要有物理修复、化学修复、生物修复污染场地土壤修技术的选择须结合具体环境状况以及治理技术、资金状况来考虑最终得到最正确的治理方案。筛选评估指标体系如下图。考虑到农田镉
14、污染地区范围较广，修复过程中不宜对土壤造成二次污染，需要尽可能不破环植物生长所需的土壤环境，且已觉察能对重金属镉进展富集的植物。因此选择植物修复技术对镉污染土壤进展修复以到达对镉污染农田的修复的目的。对于还未产生的污染，政府加强对相关排污企业的监管，让企业严格依据排污标准进展排污，高污染低效率企业应准时整改或淘汰，加大环保宣传提高公民的环保意识。针对农田污灌地区土壤重金属镉污染，可以利用超富集植物伴矿景天进展修复。争辩说明修复植物伴矿景天茎叶中 Cd 的含量均值到达 880mgkg，约为玉米茎叶的 58 倍，芹菜茎叶的 135 倍；土壤一植物系统中 Cd 的迁移量由高到低的挨次为：伴矿景天玉米
15、芹菜。具有多年生、生物量大、生长速率快等优点，是进展重金属修复的良好资源。因此选择伴矿景天进展农田修复。先依据具体状况对农田进展肯定的处理，确保伴矿景天能够较好的生长。伴矿景天实行 10 株/m3 的方式进展扦插并结合天气状况给伴矿景天浇水，1 年间 4 次收获的伴矿景天。污染土壤修复效果评定：敏感植物、动物监测法以及土壤微生物法、生物标记法都可作为土壤污染修复效果的指标。依据以这几种方法结合实际状况选择一种或多种方法对修复后的农田进展评价。植物毒性评定法利用植物的生长状况监测土壤污染，是从植物生态学角度评定污染土壤修复效果的重要方法。植物毒性评定法包括植物受害状况评定法、植物体内污染物含量评
16、定法、藻类毒性评定法 3 种“习。植物受害状况评定主要是通过肉眼观看植物体受污染影响后发生的形态变化；植物体内污染物含量评定主要是通过分析修复后土壤中生长的植物体内污染物的含量来推断污染土壤的修复效果；藻类毒性评定主要是利用藻类作为水生生态系统污染诊断的指示生物，通过适当改进用于评定污染土壤的修复效果。陆生无脊椎动物评定法以不同陆生无脊椎动物毒理试验评价土壤修复状况，是将对土壤污染具有敏感指示作用的物种作为指示动物，将它们暴露于土壤污染物中，以适当的试验系统准确地、准确地记录污染土壤对栖息动物危害与风险，从而到达对土壤修复状况(污染或清洁)的指示作用。用陆生无脊椎动物对修复后的土壤进展评定，不仅
