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用纳米级材料修复大面积土壤污染 这个你听说过吗?

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浏览:- 发布日期:2018-10-23 16:39:12【

土壤污染问题日益得到重视。近期,我国科学家针对酸性土壤重金属污染修复的研究取得重要进展,为治理酸性土壤和重金属污染提供一种新思路:利用黏土、生物炭等天然材料制备出一种复合纳米材料,材料呈多孔纳米网络结构,其不仅能够固定土壤中盐基阳离子,提高土壤pH值,从根本上修复酸性土壤,还能够还原、吸附土壤中的重金属离子。据悉,该项技术优先适用于农田地块,可使植物中六价铬的富集量降低60%。另外,经济上,这项材料亩均成本只要10元—30元,且使用便捷。相关成果以论文形式刊登于美国化学会绿色化学领域核心期刊《ACS可持续化学与工程》。


该课题组的负责人吴正岩告诉记者,该材料可以针对不同环境和土壤类型调整配方,以适用于矿山、工业用地、农田等条件。目前课题组发表的文章和专利中的技术优先适用于农田地块。同时,课题组正在研发工业重金属废水源头治理技术以及有机肥中重金属修复技术,重点治理对象为铬、镉、铜、砷等,预计1—2年后研发成功。


同时修复酸性土壤和重金属污染


随着全球经济的快速发展,含重金属的污染物通过灌溉、干湿沉降等多种途径进入土壤,造成土壤中重金属富集。其不但影响农产品产量与品质,而且涉及大气和水环境质量,并可通过食物链危害人类和动物的生命和健康。


目前,全世界平均每年排放汞约15000吨,铜约340万吨,铅约500万吨,锰约1500万吨,镍约100万吨。在我国,长三角、珠三角、环渤海等经济较发达地区,以及东北老工业基地等区域,都面临着土壤污染问题。


针对这一世界性难题,日前,中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所吴正岩课题组,于美国化学会绿色化学领域核心期刊《ACS可持续化学与工程》发表论文,提出了一种用于酸性土壤重金属污染修复的方法。


据介绍,研究团队利用黏土、生物炭等天然材料制备出一种复合纳米材料,材料呈多孔纳米网络结构,其不仅能够固定土壤中盐基阳离子,提高土壤pH值,从根本上修复酸性土壤。另外,这种材料可以有效控制六价铬的迁移,将六价铬转化为三价铬,降低农作物对六价铬的富集,有效缓解六价铬污染。


六价铬是世界公认的有毒致癌物,可以透过细胞膜刺激皮肤,使皮肤过敏,并对食道、呼吸道造成损害,通过食物链在人体内富集,引发一系列病变,严重威胁人类健康。近年来,随着冶金、金属加工、制革、颜料和有机合成等行业的发展,铬及其化合物被广泛应用,随之而来的大量含铬废水、废气及废渣被排放到环境中,引发环境问题。2014年由环保部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》中,铬的点位超标率有1.1%。


铬在自然环境中最常见的价态是三价和六价,而六价铬的毒性远高于三价铬。特别是六价铬被人体吸入后可能具有致癌性,而一般认为三价铬毒性较小或无显著毒性。


新型修复材料成本低使用方便


吴正岩向记者简要地介绍了制备这种复合纳米材料的方式:首先需要将原材料进行重力分层和辐照处理;然后进行有机修饰,并按照一定比例进行复配;最后进行筛分、造粒和分装,得到重金属修复剂产品。


据了解,这种新型的土壤修复材料亩均成本只要10元—30元,修复过程直接融入耕种流程之中,使用便捷。另外相较于传统修复方法,效率也有提高。另外这种材料易于加工,可制成粉剂、液剂或颗粒剂。


这项技术的效果在实验中已得到初步验证。在盆栽试验(指用盆钵栽培作物进行农业科学实验,常用于模拟环境污染物对植物的危害)中,研究团队证实,使用这种修复材料,可以有效降低玉米对六价铬的摄取,对叶片的高度、叶绿素含量和玉米根长有积极的影响。


吴正岩告诉记者,除了盆栽试验外,研究团队还做了面积约为10平方米的小区试验,结果表明,该技术可以使植物中六价铬的富集量降低60%。他同时表示,今年将在江西、湖南、浙江等地进行大田试验。


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