腐植酸在污染土壤修复中的应用

文摘   2024-08-22 09:29   四川  

近年来,随着工业化和城市化的发展,农村乡镇企业、农业生产,污水灌溉,化肥、农药等多重影响,土壤环境质量及生态功能极度退化,土壤污染问题日益严重。污染土壤中的有害物质不仅对环境和生态系统造成危害,还会通过食物链等途径对人类健康造成威胁[1-3]。近年来,越来越多的研究表明,腐植酸可以有效修复重金属、有机污染物、放射性物质等污染的土壤,降低污染物对环境和人类健康的危害[4]。

1.1 重金属污染土壤修复

农业重金属污染土壤主要是由于农业废弃物中重金属在土壤中过量沉积而引起的土壤污染,主要包括汞、镉、铅、铬和砷等生物毒性显著的元素,以及有一定毒性的锌、铜、镍等元素。腐植酸主要作为钝化剂用于农业重金属污染土壤修复,腐植酸的结构对多种重金属具有吸附、钝化效应。腐植酸分子内包含的 -OH、-COOH等基团,与重金属阳离子可以发生吸附、离子交换、络合等作用使重金属沉淀[5]。我国现阶段提倡绿色环保和节能减排的理念,腐植酸与其他节能环保的材料配合使用越来越受欢迎。有研究采用硅钙镁肥、改性腐植酸或二者复配作为钝化剂对河南省新乡市某农田镉污染土壤开展盆栽试验,结果表明硅钙镁肥与改性腐植酸复配效果显著,硅钙镁肥与改性腐植酸复配处理小麦籽粒镉含量下降幅度为81.77%,能有效钝化土壤中的镉活性,并显著降低小麦籽粒镉含量[6];

1.2 有机污染物污染土壤修复

农业有机污染物主要包括化学农药、化肥、农业废弃物和畜禽粪便等。农药的不合理使用会导致土壤污染;未经处理的畜禽粪便直接施用于农田,其中的有害物质会污染土壤[7]。工业有机污染物主要来源于石油化工、农药、化肥生产、染料和涂料生产等。腐植酸由于具有良好的土壤有机污染修复性能,目前已在多种土壤有机污染物修复中应用。研究表明,用腐植酸溶液清洗高度污染的土壤不仅是一种有效且快速的土壤修复技术,而且还可以同时去除有机污染物(POP)和氯联苯(PCB)同系物

1.3 放射性物质污染土壤修复

放射性核素在核能的研究和利用过程中不可避免地会被释放到环境中,如核燃料制备过程中产生的废水、核武器爆炸、核泄漏事故等,从而对环境造成污染并威胁人类健康。六价铀是一种危害极大的放射性污染物,铀废石堆在雨水浸蚀和流水浸渍冲刷下产生酸性渗滤液而流入土壤环境中,腐植酸的氧化还原性质对重金属和六价铀等放射性核素以及芳香化合物等物质的迁移、转化起着重要作用[8],有研究表明腐植酸及其铁、锰盐能抑制六价铀在土壤中的迁移[9]。

1.4腐植酸修复土壤的优势

(1)环境友好:腐植酸是一种天然有机混合物,主要来源于动植物遗骸的分解,具有极高的生物活性。它能够改变土壤中重金属的形态,从而降低其对作物的毒害作用;腐植酸能够降低土壤中有机污染物的活性,使其失去对土壤的危害作用;腐植酸能够促进土壤中微生物的活动与繁殖,提高土壤的生物肥力,有利于土壤生态系统的平衡与稳定;腐植酸还可以用于污水治理和废气处理等方面,具有广阔的应用前景和市场需求[10]。

(2)成本优势:腐植酸是一种天然、廉价的有机肥料,可以就地取材,降低肥料成本。同时,腐植酸还可以与其他肥料或药剂混合使用,提高肥效和药效,减少化肥和农药的使用量;腐植酸修复技术可以改善土壤结构和环境,提高作物的抗逆性,减少作物病虫害的发生,从而降低农作物的生产成本。

(3)容易推广:腐植酸修复技术适用于各种类型的土壤和作物,具有广泛的适用性。无论是酸性污染土壤还是碱性污染土壤,或者是旱地和水田的污染土壤,都可使用腐植酸修复技术来改善土壤环境和提高作物产量。腐植酸修复技术操作简单、易于掌握,不需要特殊的设备和技能。农民可根据土壤和作物的实际情况,寻找合适的腐植酸相关产品。

小结:腐植酸在污染土壤修复中的应用具有广阔前景,在受重金属、有机污染物和放射性物质等污染的土壤中有很好的应用效果,不仅可以通过自身的特性来降低土壤中重金属活性,还可以通过改善土壤理化性质如改良土壤结构和调节土壤微生物活性等方式来提高土壤质量,促进生态环境的改善。

参考文献:

[1]史广宇,余志强,施维林.植物修复土壤重金属污染中外源物质的影响机制和应用研究进展[J].生态环境学报,2021,30(3):655~666.

[2]郑德良,李学武,火元明.污染土壤修复在环境治理中的作用[J].中国科技期刊数据库工业A,2023(6):66~69.

[3]王丹丹.浅谈土壤污染与我国农业环境保护[J].农业灾害研究,2023,13(4):166~169.

[4]郭军康,赵隽隽,李怡凡,等.矿区土壤重金属污染修复技术研究进展[J].农业资源与环境学报,2023,40(2):249~260.

[5]陈晨,唐雨蒙,王磊,等.改性腐植酸基复合材料钝化土壤重金属的应用研究[J].工业技术与职业教育,2023,21(4):13~16.

[6]杨金康,朱利楠,杨秋云,等.硅钙镁肥和改性腐殖酸对土壤镉形态和小麦镉积累的影响[J].生态与农村环境学报,2021,37(6):808~816.

[7]胡荣桂.农药污染与土壤微生物[J].环境污染与防治,1993(3):24~27.

[8]栾富波,谢丽,李俊,等.腐殖酸的氧化还原行为及其研究进展[J].化学通报,2008(11)833~837.

[9]张园园.腐殖酸及其铁、锰盐对铀(Ⅵ)在土壤中迁移的影响研究[D].南华大学硕士学位论文,2019.

[10]刘志伟,刘娟,吴家森,等.生物炭和腐殖酸施用对稻麦轮作系统CH4和N2O综合温室效应的影响[J].农业工程学报,2023,39(11):220~229.

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