成果名称: 珠三角典型蔬菜地土壤重金属污染修复关键技术研究
完成单位: 广东省生态环境技术研究所
主要人员: 吴山,张雪霞,杨国义,张天彬,罗薇,李彬,彭四清
介绍:

    1. 课题来源与背景: 课题来源:广东省科技计划项目“珠三角典型蔬菜地土壤重金属污染修复关键技术研究”(项目编号: 2014A020216026) 。 课题背景:我国土壤重金属污染严重,重金属污染场地修复技术落后。传统的修复技术包括物理法、化学法、生物法。物理法包括挖掘填埋、气提吹脱、电解、洗涤和隔离控制等,存在费用昂贵、土壤扰动等缺陷;化学法包括化学氧化、热分解、萃取和化学栅法等,二次污染严重;而微生物原位生物修复技术修复周期长,效率差。因此,寻找高效、安全、环保的土壤联合修复技术成为重金属污染场地修复的关键。

    2. 技术原理及性能指标: 针对我国农田土壤污染严重和质量下降的严峻现实,项目选择中山市坦洲镇受重金属污染的蔬菜基地为研究对象,探讨了生物质炭、植物、胞外呼吸菌、叶面硅肥等为材料的重金属修复技术对土壤重金属及作物生长的影响,研发了适于土壤重金属修复的生物炭、Fe(III)负载生物炭、MnO2负载生物炭等形状不同的土壤重金属调理剂,建立了不同重金属污染程度的土壤重金属联合修复技术,并在中山进行了小规模田间应用示范推广。项目申请专利1件,发表SCI论文2篇,中文核心期刊1篇,完成了项目合同目标。 (一)对中山土壤重金属污染状况进行了调查与安全评价分级,发现中山农田土壤重金属元素超标率为47.42%,主要污染物为镍、镉、铜、汞等,其重金属元素超标率为68.63%,属于全国最为严重的地区之一。土壤环境质量标准(GB15618-1995)的二级标准。 (二)建立了重度污染的土壤调控剂与植物联合修复技术:以磷酸二氢铵、柠檬酸和EDTA为土壤调控剂,蜈蚣草为重金属污染植物修复为研究对象,探讨了化学-植物修复对土壤重金属的影响。结果发现,磷酸二氢铵等土壤调控剂显著降低了残渣态的比例,提高了土壤可交换态比例,促进了蜈蚣草中Cd含量。 (三)发明了轻度重金属污染土壤微生物修复技术:研发了基于铁还原原理的农田土壤原位生物修复技术,开发出基于有机废物堆肥外加铁还原菌二次发酵的多功能土壤调理剂,研究了厌氧条件下铁还原菌的铁还原效果,发现了外施铁还原菌多功能土壤调理剂可以提高土壤pH、降低土壤容重及有效态重金属含量、提高土壤孔隙度及酶活,从而改善土壤理化性状及钝化土壤重金属达到农田土壤生物修复的目的。 (四)制备出重金属污染土壤修复的生物炭调理剂:以园林修剪树枝作为生物质炭原材料,经过炭化、碱洗、Fe3+负载、MnO2负载等工艺制备出改性生物质炭。以生物质炭作为钝化剂,探讨了改性生物质炭对土壤-小白菜系统中的Cd污染土壤的修复效果,发现添加不同的改性生物质炭后,小白菜生长受重金属抑制逐渐恢复,根、叶中Cd含量下降。 (五)建立了末端的植物叶面生态调控技术:从叶面环境调控入手,利用叶面阻隔技术,研究了叶面硅肥对农作物重金属的影响,发现土壤调控剂钙镁磷肥及生物炭与叶面硅肥配施后土壤pH值升高,土壤可提取态和碳酸盐结合态Cd含量均有不同程度的降低,残渣态Cd增加,水稻根系、茎叶和糙米中Cd含量降低。

     3. 技术的创造性与先进性: (1)针对不同污染程度农田土壤,采用不同植物种植模式,对污染土壤进行修复的同时,降低农作物对重金属的吸收积累,实现了“边生产,边修复”。 (2)土壤污染修复过程通过调控重金属生的物有效性来降低农产品对重金属的生物富集,从而达到重金属污染农田的“安全”利用。

     4. 技术的成熟程度,适用范围和安全性 技术成熟度:本项目针对土壤重金属污染状况,开发出适于不同重金属污染程度的联合修复技术及产品,产品尚处于试用阶段。 适用范围:项目技术及产品主要用于农田土壤重金属修复,田间实验结果表明,利用该技术生产的土壤重金属调理剂,土壤重金属生物毒性降低70 %以上。 安全性:项目产品生物质炭、植物、胞外呼吸菌、叶面硅肥等调理剂主要目的是土壤重金属修复技术,本身不存在环境风险,但其长期应用对土壤质量的效果尚未明确,应进行长期监测。

    5. 应用情况及存在的问题: 项目研制出适于重金属污染农田原位修复的生物质炭调理剂、微生物修复菌剂及叶面硅肥等产品,并在中山建立了面积为1亩的小规模田间应用示范基地。应用结果表明,土壤重金属污染农田通过修复后,重金 属生物毒性降低70%以上。

    6. 历年获奖情况:无。

批准登记号:
登记日期: 2019-10-31
研究起止时间: 2015-01-01至2017-12-31
所属行业: 农、林、牧、渔业
所属高新技术类别: 环境保护
评价单位名称: 广东省科学技术厅
评价日期: 2019-07-18