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环保领域创新能力建设专项将启动 这些土壤环境监测与修复技术你得知道

文章导读:壤是人类赖以生存的物质基础,是人们触手可及的常见物质,也是构成世界的重要自然要素之一。随社会的发展和科技的进步,人类对土壤的开发和利用达到了空前的高度,同时对土壤的破坏、对环境的污染也日趋严重。 国家发改委日前着手启动实施环保领域创新能力建设专项。针对我国农田土壤污染日趋严重、威胁农产品安全的问题,组建农田土壤污染防控与修复技术国家工程实验室;针对我国石油、化工、冶炼、矿山等污染场地对人居环境和生态安全影响日益突出的问题,组建污染场地安全修复技术国家工程实验室。

 

下面就和大家聊聊那些土壤环境监测与修复技术。

 

土壤污染

 

1、土壤污染及其特性

土壤污染物包括:1无机物(重金属、酸、盐、碱等);2有机农药(杀虫剂、除莠剂等);3有机废弃物(生物可以降解和生物难以降解的有机废物);4化学肥料;5污泥、矿渣和粉煤灰;6放射性物质;7寄生虫、病原菌和病毒。近半个世纪以来,我国农业生产中使用的农药、化肥,城市周边、工矿区、交通线附近的As、Cd、Pb、Hg等重金属污染,已使土地不堪重负。

土壤污染的特点是:隐蔽性和滞后性,土壤污染比空气污染、水体污染更加隐蔽;区域性,比较集中在某一范围;不可逆性、累积性和难恢复性,通常情况下,不具备和水体相同的自净能力,某些污染在不断积累,重金属、POPs等一旦进入土壤,会长期存在,不断积累。如六六六和滴滴涕在我国已经禁用20多年,至今在土壤和农作物中仍有很高的检出率和检出浓度。

 

2、土壤污染的危害

(1)加剧土地资源的短缺。中国人均耕地面积0.10hm2,仅相当于世界水平的1/4,一些地区甚至低于联合国粮农组织提出的人均0.05hm2的最低保证线。据推测,中国国土面积的一半有不同程度的污染,其中耕地重金属污染程度为12%,国土酸雨污染程度为29%。有资料显示,目前中国受Cd、As、Cr、Pb等重金属污染的耕地面积近2000万hm2,占耕地总面积的1/6。20世纪90年代,据农业部门调查,在中国人均耕地面积日趋减少的同时,全国受污染农田面积已达0.1亿hm2。

(2)导致农作物减产或污染。仅以土壤重金属污染为例,全国每年因重金属污染导致粮食减产1000多万t,被污染的粮食多达1200万t,合计经济损失至少200亿元。江西省某县44%的耕地受到重金属污染,并形成670hm2的“镉米”区。

(3)导致农产品出口受阻。在东部经济快速发展地区的土壤中已检出60余种有机污染物,其中近1/3属于生物难降解的持久性微量有毒有害有机物。土壤污染对中国农产品的出口已造成严重影响。2003年前5个月,辽宁省玉米出口较去年同期下降56.5%,蔬菜出口下降9.6%,其原因均为污染物超标。

(4)直接或间接影响人体健康。研究表明,土壤和粮食污染与一些地区某些疾病发病率之间有明显的关系。由粮食含镉量超标导致的“痛痛病”症状已开始出现,一些污灌区居民肝脾肿大,癌症发病率比对照区高十几倍。

 

土壤污染检测

 

1、冲洗法完成检测工作

冲洗法的色谱分离技术是气相色谱法技术,它和分离化工成品较相符,其工作原理是色谱中气相和固定液之间不同成分拥有不同的分配系数,当成分在气化条件下会在整个色谱柱中运转,经过气化处理以后会被多次分配,因为各个分解程度不同,我们可以经过科学分析他们在色谱柱中的运转速度,对各种农药残留进行采集和分析。

 

2、高效液相色谱法

高效液相色谱检测方法是在典型液相色谱的基础上发展而来的,高效液相色谱法是一种创新分离技术。经过多年发展,高效液相色谱在检测环境中已经成为一种普遍的检测方法,而且高效液相色谱法的检测范围较广,它可以对大气、水体、土壤污染进行综合性的分析,而且还可以对药物残留以及杀虫剂等污染物质进行检测。高效液相色谱法,可以针对土壤污染隐藏性和潜伏性等特点进行全面分析,帮助检测人员高效快速的完成土壤污染检测。但是高效液相色谱法也有缺点,那就是其分析成本较高、液相色谱仪价格较高,日常维修费用高,所以说要想完善高效液相色谱技术,就必须克服这几项缺点。

 

3、AFS检测方法

AFS检测方法也就是现在所说的原子荧光光谱法,荧光光谱法和其他技术相比综合了原子吸收以及原子发射光谱的优点,是一项较为优秀的痕量分析技术,它的优点就是仪器结构较为简单,灵敏度较高、对气相干扰很少、分析多元素速度较快,所以说AFS检测方法被广泛的应用在土壤污染检测中。AFS检测方法缺点,某些元素对酸度要求较为苛刻、鉴定元素相对较少以及应用范围较为狭隘等方面,所以说要想使得AFS检测方法得到广泛推广,就必须改进AFS检测方法的缺点。

 

4、TG土壤检测方法

TG土壤检测方法是一种测量物质和温度关系的一种热分析技术,它具有操作简单、准确性高、快速灵感的优点。环境领域检测的研究关系到生态环境的改善程度,在可持续发展过程中起到决定性作用。TG土壤检测方法是通过检测化学转化过程,有利于分析污染性气体的形成,对防止和控制转化具有指导意义。

 

5、其他的土壤检测方法

在土地生态系统处理过程中,不同环境中的氧化还原也会影响各种污染物的存在情况,处理效率会对土地生态系统带来直接影响,所以需要对氧化还原环境积极了解以及科学调控。热重分析法是通过热天平来对温度进行控制,对物质质量以及温度进行有效控制。热分析技术,操作简单、精确度较高以及反应速度较快。因为环境污染越来越严重,所以现代人对土壤检测技术的要求越来越苛刻,要想完善土壤检测技术,就必须针对土壤污染检测技术的缺点进行改进,让土壤污染检测手段可以更广泛的应用到现代农业中,让土壤检测技术成为现代化农业的重要组成部分[

 

6、无线传感器网络技术

无线传感器的监控体系主要用于土壤参数稳定性低而且位置差异大的监测。我国通过吸收国外关于无线传感器网络技术,并结合我国实际情况自主研发,取得了一定的成效。目前无线传感器网络技术在农田土壤信息收集上得到了很好的应用。近几年我国研发了微型无线传感器网络节点,目的就是使用农田的土壤的监测,具有很强的稳定性和抗干扰性的同时还具有耗电低的特点,其最强大优越性在于长周期连续工作。无线传感器网络技术已被应用于农田科学施肥管理、偏远地区或恶劣环境的土壤监测,得到了行业内的认可。

 

7、高光谱遥感技术

上世纪80年代,成像光谱技术开始被应用于土壤监测,通过应用的不断深入和扩展,技术被迅速的认可和完善并得到广泛应用。主要用于分析土壤成分、特性和运动过程等,在精确施肥、土地资源勘查、土壤质量评价、土壤环境监测以及土壤学研究方面都起到至关重要的作用。例如:自2003年起,中国科学院利用遥感技术对青藏高原的表层土壤水分进行分析和推算,为生态区保护和土壤环境监测提供了有力的数据基础。高光谱感光技术利用精细的光谱分析法反映出土壤光谱中极细微的差别和特征,以辨别土壤性质和成分。目前看,我国土壤监测行业虽然很热衷于高光谱遥感技术的应用,但还存在很大的难点,这需要技术研发人员的不断努力,研发出高精的科学监测设备。

 

土壤修复技术

 

土壤的监测是为了更好的掌握土壤资源状态,对于已经被污染的或现有土壤提供数据和信息,同时还应对被污染的土壤进行修复治理,还原或优化其土壤结构,使其变废为宝。在此理念的驱动下,我国已经在土壤修复技术上取得了一定成果,尤其现今土壤修复已发展成为环境保护科学的一个新的领域、新的方向和新的学科。经过多年的研究和应用,我国在物理修复、化学修复、生物技术修复等多方面积累了一定的经验。

 

1、微生物修复技术

微生物修复技术是植物修复技术中的一个分支,就是利用微生物在土壤中大量降解有机污染物的功能来达到消除土壤中有机污染物的目的。其中微生物修复技术经常被应用于农药或石油污染的土壤中。在农田土壤中掺入具有降解作用的有机肥,分解污染物,提高土壤活性从而达到修复土壤的目的。微生物修复技术具有针对性强、见效快、施用快捷、成本低、设备简单的特点。

 

2、热脱附技术

热脱附技术属于土壤修复技术中物理修复的一种,就是将土壤加热,利用热交换使污染物与土壤蒸发分离的过程。这种方法目前被欧美国家广泛应用,尤其是在高污染的局部地域可直接采用这种方法进行修复。但是它具有修复处理设备造价较高、修复时间长,处理成本也偏高的缺点。这种修复方法具有很大的潜力,其设备可移动,修复后土壤可再利用的优点正是被业界一致认可的。所以,优化热脱附工艺、选择合理土壤类型、研发自动化设备都是发展热脱附技术的发展方向。

 

3、固化、稳定化技术

固化稳定化技术是化学修复技术中的一种常见的土壤修复技术,主要应用于土壤重金属快速控制修复。比如:我国处理冶炼企业堆放重金属的污染土、铬金属污染土等。这种修复技术投入成本很小,见效快。常用石灰、沥青和硅酸盐水泥来做稳定固化剂,尤其是对同时处理多种重金属的复合污染土壤有明显的效果。在美国大多采用固化、稳定化技术来处理非有机物污染,并为此专门设立奖励基金。

 

总结

 

土壤污染具有隐藏性和潜伏性、可逆性差以及难治理的特点,所以说及早的用土壤检测技术发现土壤污染,就可以及时采取相应的措施,避免土壤污染情况的发生。从具体的修复技术来讲,不同的土壤类型、和污染程度、污染物成分等都需要选择有针对性的修复技术来进行有效治理。这就需要建立完备的土壤修复技术规范,管理方法和法律法规。

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