监测分析・ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ 骨炭＋沸石对重金属污染土壤的修复效果及评价 王永强１，２，肖立中 ，李伯威 ，郭杨 ，蔡信德 （１．环境保护部华南环境科学研究所，广东广州５１０６５５；２．华南农业大学农学院，广东广州５１０６４２） 摘要：采用盆栽试验，研究了铜铅镉复合污染土壤添加骨炭和沸石前后对土壤ｐＨ值、土壤中重金属有效态含量、蕹菜 生长、重金属吸收量的影响。结果表明，土壤污染后ｐＨ值显著降低，土壤中重金属有效态含量显著增加，蕹菜生 长不良，株高、鲜重、干重显著降低，同时蕹菜重金属含量增加；添加固化剂后土壤ｐＨ值提高了２．２１和２．２９个 单位，土壤有效态重金属含量显著降低，蕹菜株高、鲜重、干重增加，同时使轻度污染土壤上的蕹菜达到卫生安 全标准。 关键词：重金属；复合污染；固化；蕹菜；骨炭；沸石 文章编号：１００５—４９４４（２０１０）０３—００９０—０４ 近年来，随着工业“三废”排放量的增加，固体废 弃物的处理不善，污水灌溉、肥料施用及污泥农用等 炭是重金属污染土壤的有效修复剂，能有效降低污染 土壤中重金属的生物有效性和对植物的毒性Ｉ８］。利用 使大量重金属进入环境，农业污染加剧，农田土壤中 有毒重金属含量急剧增加，造成土壤重金属污染日益 骨粉修复重金属污染成为了近年来的热点。作者通过 预实验也得出沸石和骨炭均能降低土壤中重金属的 有效态含量，且在使用量为１５ ｇ・ｋｇ 效果最好。为了 严重、土壤肥力退化、农作物产量降低和品质下降，严 重影响环境质量和经济的可持续发展＿】１，开展对农田 重金属污染的修复已迫在眉睫。重金属化学固化／稳定 化修复的研究始于２Ｏ世纪５０年代，随着人们对土壤 重金属赋存形态的进一步研究，发现重金属的毒性与 其在土壤中存在的各种形态密切相关回，植物吸收重 金属的量取决于土壤中有效态重金属含量，而不是土 壤中重金属的全量ｌ ３＿。原位固化／稳定化是通过往土壤 中加入固定剂，调节和改变重金属在土壤中的物理化 进一步探讨其对土壤重金属复合污染的修复效果，本 文以４Ａ沸石和骨炭为固化剂，在铜铅镉复合污染土 壤种植蕹菜，依据加入固化剂前后蕹菜的不同生长效 应，讨论固化剂原位固化修复重金属污染土壤的效 果。 １材料与方法 １．１供试土壤和固化剂 实验所用土壤取自华南农业大学农场，其基本性 质为ｐＨ ５．５６、有机质２３．２ ｇ・ｋｇ～、速效氮１０１．５４ ｍｇ・ ｋｇ～、速效磷４６．２７ ｍｇ・ｋｇ～、速效钾１７６．１３ ｍｇ・ｋｇ ； 学性质，使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧 化一还原等一系列反应，降低重金属在土壤环境中的 生物有效性和可迁移性，从而减少这些重金属元素对 动植物的毒性 ，从成本和时间上能更好地满足重金 属污染土壤的治理要求ｌ ５ｌ。天然沸石是具有孔道结构 土壤中重金属Ｐｂ、Ｃｄ、Ｃｕ（ｍｇ・ｋｇ ）全量分别是７０．９、 ０．１ｌ４、１５．３ ｍｇ・ｋｇ ；ＣＥＣ ７．５ ｃｍｏｌ・ｋｇ－ 。通过预实验， 采用１５ ｇ・ｋｇ 骨炭加１５ ｇ・ｋｇ ４Ａ沸石固化重金属。 １．２试验设计 参照土壤环境三级质量标准（ＧＢ １５６１８—９５），具 的矿物，具有良好的过滤功能和离子交换性能，对Ｐｂ、 Ｈｇ、Ｃｄ和Ｃｒ等有害元素具有很强的吸附能力同。近年 来改性沸石越来越多地运用在土壤重金属的修复上。 骨炭是由动物骨骼经炭化去除部分或全部有机物后 的产品，利用骨炭去除饮用水中的氟化物在国内外已 有较多报道 ，生物评价和化学评价的结果均表明骨 ９０农、ｌｌ，薹暴婚肇臻隧２０ｉ『ｊ笨 ３ 体污染程度，见表１。 １＿３试验过程 按照试验设计，人工配制重金属复合污染土壤， 重金属离子以溶液形式加入，混匀，平衡３个月；加人 监测分析・ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ 表１试验设计 不同的基肥改良处理，混匀后再平衡１个月；然后进行 盆栽试验，每个盆中装入２ ｋｇ土（风干），加水至其含 水量为田间持水量的７０％，保持２ ｄ后，播入蕹菜种 子，观察记录其生长现象，２５ ｄ后收获。 １．４测定方法 植株重金属测定采用干灰化法，土壤有效态重金 属采用０．１ ｍｏｌ・Ｌ一盐酸提取，上述重金属测定均采用 雹 ８ ７ ６ ５ ４ ３ ２ ｌ Ｏ 原子吸收分光光度法。土壤ｐＨ值测定使用酸度计，水 土比为２．５：１，数据分析统计用ＥＸＣＥＬ和ＳＰＳＳ分析 软件。 ２结果与讨论 ２．１污染土壤固化前后ｐＨ值的变化 ｐＨ值影响土壤中溶解性金属离子浓度 ，通常其 浓度随着ｐＨ值升高而减小㈣。对照土（ＣＫ）ｐＨ值较 低，属典型的酸性土，不利于大部分植物的生长发育。 加入重金属污染物，Ｔ１和Ｔ２土壤ｐＨ值下降了０．８２ 和１．１７个单位（图１）。实验表明，清洁土壤中进入重 金属离子会导致土壤ｐＨ值降低，而且降幅与重金属 离子浓度变化一致，到一定浓度变化不明显。从专性 吸附的机制看，重金属离子的吸附总是伴随Ｈ 的释 放，大量重金属离子置换出Ｈ ，导致ｐＨ值降低。 固化处理显著提高了土壤ｐＨ值，低浓度和高浓 度分别提高了２．２１和２．２９个单位（图１）。骨炭是一种 碱性物质，施人后可以提高土壤ｐＨ值。众多研究表 明，施用固化剂能提高土壤ｐＨ值，并且随着改良剂用 量的增加，ｐＨ值也随之增加【１１－１３１。土壤ｐＨ值升高会减 弱土壤有机／无机胶体及土壤粘粒对金属离子的吸附 能力，使土壤溶液中有效态和交换态重金属离子数量 减少从而降低植物对重金属的吸收。提高酸性土壤的 ｐＨ值是抑制作物重金属吸收的有效方法。 ＣＫ ’ｌ’１ １＇２ １＂３ Ｔ４ 不同处理 图１污染土壤固化前后ｐＨ值的变化 ２．２固化前后土壤重金属可交换态含量的变化 重金属的毒性与其在土壤中存在的各种形态密 切相关［２１。控制土壤重金属的有效形态，是降低植物对 重金属吸收、避免重金属污染农产品的核心关键 阍。 由表２可知，配制的污染土壤Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｄ有效态比清 洁土都有显著性增加，有效态含量与加入总金属离子 浓度成正比。固化处理使污染土壤有效态重金属含量 显著降低，其中低浓度时Ｐｂ、Ｃｕ、ｃｄ有效态分别降低 了２１．９０／０、２４．５％、２３．４％，高浓度时Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｄ有效态分别 降低了１５．７％、１２％、１８％。固化处理对轻度污染的土 壤固化效果较好，对重度污染的土壤固化效率略低。 表２土壤中重金属有效态含量／ｍｇ・ｋｇ ２．３固化前后蕹菜生长发育的变化 污染土壤蕹菜叶片发黄，生长缓慢，植株矮小，株 高降低了５４．２％和６２．７％。轻度污染土壤固化后株高 显著增加，提高了１．６７倍，重度污染土壤固化后蕹菜 株高略有增加，但没达到显著性差异。污染土壤蕹菜 鲜重和干重显著降低，仅为清洁土壤蕹菜鲜重和干重 的１９．１％和２２．８％。固化后蕹菜鲜重和干重都有所增 监测分析・ＭＯＮｌＴＯＲＩＮＧ 加，轻度污染鲜重和干重分别提高了３．５倍和２．４倍， 达到了显著性差异，重度污染鲜重和干重分别提高了 １．６倍和１．７倍，见表３。 表３蕹菜株高和生物量 ２．４固化前后蕹菜重金属含量的变化 蔬菜是人们日常生活中必不可少的食品之一，重 金属通过蔬菜累积到人体内，危害人们的身体健康＿ｌ６Ｊ。 为此，世界上多数国家都制定了蔬菜重金属含量标 准。由表４可见，污染土壤蕹菜铜和镉含量都不超标， 蕹菜铅含量显著超标。轻度污染土壤固化后显著降低 了蕹菜Ｐｂ、ｃｕ、ｃｄ的含量，也使蕹菜铅含量达到了国 标；重度污染土壤固化后蕹菜Ｐｈ、ｃｕ含量显著降低， 但铅含量仍然超标，Ｃｄ变化不显著。综合来看，轻度 污染土壤可采用此固化处理进行修复，重度污染土壤 需探讨其他修复方法。 表４蕹菜体内重金属含量／ｒａｇ・ｋｇ 注：蔬菜的重金属卫生标准Ｐｂ≤Ｏ．２ ｍｇ‘ｋｇ～、Ｃｕ≤１０ ｍｇ‘ｋｇ～、Ｃｄ≤ ０．０５ ｍｇ・ｋｇ－ 。 ３结论 （１）清洁土壤污染后ｐＨ值下降了０．８２和１．１７个 单位，固化后土壤ｐＨ值提高了２．２１和２．２９个单位。 （２）土壤中重金属有效态含量与土壤污染程度成 正比，固化处理使污染土壤有效态重金属含量显著降 低。 （３）污染土壤蕹菜生长不良，株高、鲜重、干重显 著降低，固化后轻度污染土壤株高、鲜重、干重分别提 高了１．６７倍、３．５倍、２．４倍，重度污染土壤分别提高 １．２倍、１．６倍、１．７倍。 （４）污染土壤显著增加了蕹菜重金属含量，轻度 污染土壤固化后重金属含量显著降低，达到蔬菜安全 标准；重度污染土壤固化后重金属含量有所降低，但 铅含量超标。 参考文献： ［１】杨苏才，南忠仁，曾静静．土壤重金属污染现状与治理途径研究进展 ｆＪ１．安徽农业科学，２００６，３４（３）：５４９—５５２． ［２】郭观林，周启星，李秀颖．重金属污染土壤原位化学固定修复研究进 展ｌ Ｊ１．应用生态学报，２００５，１６（１０）：１９９０—１９９６． ［３】Ｔｅｓｓｉｅｒａ，Ｃａｍｐｂｅｄｌｌｐｇｃ，Ｂｉｓｓｏｎｍ．Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｔｒａｃｅ ｍｅｔａｌｓ［Ｊ］Ａ ｎａｌ Ｃｈｅｍ，１ ９７９，５ １（７）： ８４４－８５１． ［４］Ｍｃ Ｇｏｗｅｎ Ｓ Ｌ，Ｂａｓｔａ Ｎ Ｔ，Ｂｒｏｗｎ Ｇ Ｏ．Ｕｓｅ ｏｆ ｄｉａｍｍｏｎｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｉｎ ｓｍｅｌｔｅｒ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌ ＩＪＪ．ＪｏＵＴｎＯ￣ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＱｕａｌｉｔｙ，２００１，３０（２）：４９３—５００． ［５］陈英旭，朱祖祥，何增耀．土壤中铬的有效性与污染生态效应ｆＪ１．生态 学杂志，１９９５，１５（１）：７９—８４． ［６】李红阳，牛树银，王宝德．矿物材料与环境污染治理——以粘土矿物 和沸石为例【Ｊ１＿北京地质，２００１，１３（４）：８－１１． ［７］周 沁，曹勤，黄承武．骨炭的性质及其在饮水除氟中的应用【ＪＪ．地 方病通报，１９９０，５（２）：ｌ１６—１１８． ［８］林爱军，张旭红，苏玉红，等．骨炭修复重金属污染土壤和降低基因毒 性的研究『Ｊ１．环境科学，２００７，２８（２）：２３２—２３７． ［９］Ａｌｌｏｗａｙ Ｂ Ｊ．Ｓｏｉｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ［Ｍ】．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｂｌａｃｋｉｅ，１９９５：１１－３７． ［１０】Ｅ１－Ｆａｌａｋｙ Ａ Ａ，Ａｂｏｕｌｒｏｏｓ Ｓ Ａ，Ｌｉｎｄｓａｙ Ｗ Ｌ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃａｄｍｉｕｍ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｉｎ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ａｃｉｄｉｃ ｔｏ ａｌｋａｌｉｎｅ ｓｏｉｌ［Ｊ１．Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆａ ｍｅｒｉ— ｃａＪｏｕｒｎａｌ，１９９１（５５）：９７４—９７９． ｆ１１】胡德春，李贤胜，尚健．不同改良剂对棕红壤酸性的改良效果 ． 土壤，２００６，３８（２）：２０６—２０９． ［１２］解开治，徐培智，严超，等．不同土壤改良剂对南方酸性土壤的改 良效果研究［Ｊ１．中国农学通报，２００９，２５（２０）：１６０—１６５． ［１３］徐明岗，张青，王伯仁，等．改良剂对重金属污染红壤的修复效果 及评价【Ｊ】＿植物营养与肥料学报，２００９，１５（１）：１２１—１２６． ［１４】王新，周启星＿夕 源镉铅铜锌在土壤中形态分布特性及改性剂的 监测分析・ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ 影响【Ｊ】．农业环境科学学报，２００３，２２（５）：５４１—５４５． 作者简介：王永强（１９８３一），男，河南开封人，硕士研究生，主要从事土 壤污染与作物生态学研究。 基金项目：环境保护部项目（２００８０９０９３）；广 东省重大科技计划项目 （２００８Ａ０８０８０００２８）资助 收稿日期：２０１０—０３—０１ ［１５］刘恩玲，王亮．土壤中重金属污染元素的形态分布及其生物有效 性【Ｊ】．安徽农业科学，２００６，３４（３）：５４７—５４８． 【ｌ６］潘根兴，Ｃｈａｎｇ Ａ Ｃ，Ｐａｇｅ Ａ Ｌ．土壤一作物系统污染物迁移分配与实 务安全的评价模型及其应用【ＪＪ＿应用生态学报，２００２，１３（７）：５８４一 ＲＲ 通讯作者：蔡信德，男，研究员，Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｉｎｄｅｅａｉ＠ｓｅｉｅｓ．ｔｏｎｉ．ｃｎ 网络版摘要・ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｅｄ。ｏｒｇ．ＣＦＩ 可再生能源与低碳经济发展的关系 林雪娥 （福安市农村环保能源办公室，福建福安３５５０００） 大中型沼气工程关键设备工艺的研究 陈智远，姚建刚，李倩，张正 （杭州能源环境工程有限公司，浙江杭州３１００２０） 从可再生能源和低碳经济的内涵及发展意义人手，阐述了 可再生能源和低碳经济相辅相成、相互促进的关系，指出可再 生能源是低碳经济发展的重要基础和有效保障，低碳经济发展 必将促进可再生能源发展，并提出福建发展可再生能源、促进 低碳经济建设的对策措施。 关键词：可再生能源；低碳经济；关系；发展对策 简述了大中型沼气工程关键设备工艺，包括预处理单元、 厌氧发酵单元、沼气脱硫贮存及利用、残余物处理４个方面。 关键词：大中型沼气工程；关键设备工艺；研究 强化生态农业建设 实现农业持续发展 张华艳 ，王杰银 ，倪喜云 ，董丽梅 ，孙振春 （１．云南省大理州祥云县农业环境保护监测站，云南祥云６７１００３ ２．云南省大理州农业环境保护监测站，云南大理６７１００５； ３．云南省大理州宾川县金牛农业技术推广站，云南宾川６７１６００； ４．云南省大理州大理市种子管理站，云南大理６７１０００） 生态居住区湿地景观设计 张翼飞 （天津市团泊湖投资发展有限公司，天津３００１６０） 针对现有亲水房地产项目存在的水体环境问题，提出采用 湿地的方式净化项目中的水体，为项目的正常运营提供了一个 新的解决思路，并为居住区的景观增添色彩。本文对人居与湿 地环境的设计搭配提出了一些建议。 关键词：居住区；新农村建设；湿地；设计原则 通过对祥云县生态农业示范村建设成效总结，剖析存在问 题，以点带面，提出了加强生态农业建设，实现农业可持续发展 的几点建议，供决策参考。 关键词：生态农业；可持续发展；建议
