近幾年,國家對土壤污染問題高度重視,2016年6月國務院發布了“土十條”,之后地方各級政府紛紛出臺《土壤污染防治工作方案》,與此相伴的土壤修復市場產值已高達4.6萬億元,但高成本導致的許多地塊無利可圖是土壤修復產業發展的一大阻礙。
重金屬污染土壤也可以是資源
礦產資源研究所高級研究員陳明博士表示:一些重金屬污染的土壤也是資源,比如硒和鋅,不僅對人體有益,而且現在已經成為提升農作物品質、提升其價值的一個法寶,銅、鉬、錳、釩等微量元素,也是人體健康之所需。
一般認為,重金屬中真正有害無益的“壞分子”主要是鋇、鈹、鎘、汞、鉛、銻、鉈和鈾等元素。其他金屬元素被列為“污染物”的原因主要有三:一是人體必需的劑量不清楚;二是安全劑量范圍窄,不易控制;三是相關科研成果不足。
我國有很大一部分重金屬污染場地是有害元素和有益元素復合污染土壤分布區,比如甘肅的白銀廠、云南的金鼎,還有江西、湖南的許多地方,都屬鉛鋅類污染。
“鉛超標當然不好,但鋅多了并不是壞事。為什么不能把鉛遏制住,而把鋅留下,用來生產富鋅農產品?”對于這樣的思路,陳明稱之為“抑害揚益”。
化學試劑穩定土壤重金屬
用化學試劑來穩定土壤重金屬是基于“植物吸收重金屬必須通過水”的認識,因此,若重金屬的化合物或鹽不溶于水,則他們難以向食物鏈遷移,因而具有較小的風險。有較多的重金屬的磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽和硫化物難溶于純水,因此,有學者甚至公司直接用磷酸鹽和硫化物或它們的混合物作為穩定化劑。
那么,土壤類型千差萬別,不同地塊的重金屬污染物成分也各不相同,如何才能實現“抑害揚益”,最終使修復后的土地得到利用,甚至與功能農業相結合,成為能夠產生巨大經濟效益的農業資源?
技術是實現科學設想的突破口
選擇性吸附和晶化,立足地質特色研發增值型修復技術土壤修復是使遭受污染的土壤恢復正常功能的技術措施。在土壤修復行業,已有的土壤修復技術已達到100多種,常用技術也有十多種,大致可分為物理、化學和生物三種方法。
非金屬礦功能材料對重金屬的選擇性吸附
現在已被土壤修復行業廣泛認可的是黏土礦物對重金屬元素的選擇性吸附效果。層狀硅酸鹽礦物可以對某些特定的重金屬離子進行專性吸附。
根據蒙脫石、伊利石和高嶺石對銅、鉛、鋅、鎘、鉻等重金屬離子的吸附選擇性實驗結果表明:3種黏土礦物對5種重金屬離子的吸附選擇性明顯;蒙脫石對鉻、銅有很好的選擇性;高嶺石和伊利石對鉻、鉛有較好的親和力;而這3種黏土礦物對鋅的吸附能力均很弱。
陳明等人利用改性黏土礦物的選擇性吸附和退化過程中的選擇性晶化特性,分別研發了專門用于鉻-鉛-鎘復合污染、汞污染和鉛-鎘復合污染的土壤修復劑及其制備方法和使用方法。在北京、天津和福建,陳明科研團隊的大田實驗均獲成功。就在不久前,經過嚴格審查和國際查新檢索,這3種選擇性土壤修復技術都獲得了國家發明專利。
土壤修復是非金屬礦物功能材料的發展方向之一
《建材工業發展規劃(2016-2020)》中明確指出:要重點開發基于非金屬礦物用于環保治理等方面的礦物功能材料。發展用于環保的膨潤土和高嶺土吸附材料、海泡石土壤改良劑、凹凸棒粘土土壤改良修復材料等。
土壤重金屬污染的迫切性和重要性,以及國家環保、建材等相關政策的支持,這將是非金屬礦功能材料大力發展的契機。采用高嶺土、膨潤土、海泡石和凹凸棒粘土等非金屬礦來對土壤中的重金屬進行選擇性吸附,在修復土地的同時實現“抑害揚益”,這是非金屬礦資源綜合利用的又一研究和發展方向。
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