土壤质量决定万物的质量与土壤修复.docx

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1、土壤质量决定万物的质量与土壤修复目录1. 序言12. 土壤质量与环境质量的关系如何？23. 土壤污染的农业来源23.1.化学肥料33.2.农药33.3. 农业生产中的城市废弃物34.污染场地的生物修复技术31. 1.植物降解34. 2.堆肥35. 3.植物固定46. 土壤污染修复技术介绍46.1. 物理/化学修复技术45.1.1.客土、换土、去表土和深耕翻土法45.1.2.土壤淋洗45.1.3.热解吸法55.1.4.玻璃化技术55.1.5.也动修复55. 2.生物修复技术56. 3.土壤污染修复案例：辅助植物固定一一西班牙东南部尾矿的一种有效修复技术.67. 土壤污染修复技术的小语68. 结语

2、79. 参考资料：81.序百一方水土养一方人。不同地域上的人，由于环境的不同、生存方式不同、地理气候不同，导致思想观念和文化性格特征也不同。“土壤污染已成为影响全球土壤及其生态系统服务的主要威胁之一，全球很多地区对土壤污染的关注程度都在增加。现代农业发展的化学品投入过量，或使用、处置不当，增加了农业土壤的污染风险。本文摘自FAO于2023年发布的土壤污染：一个隐藏的现实一书，摘编了土壤污染的农业来源，以及污染土壤的农业管理措施及修复案例，以期树立正确的土壤保护意识，重视土壤健康。”技术支持：中国农学会农业分析测试与耕地质量评估分会“土壤污染”是指化学品或其他物质在土壤中出现位置不当，或浓度高于

3、正常水平，对非靶向生物会产生不利影响。根据中国环境保护部的数据，中国有16%的土壤和19%的农业土壤被列为污染土壤。2. 土壤质量与环境质量的关系如何？土壤质量与环境质量密切相关。首先，土壤通过绿色植物固定大气二氧化碳，释放氧气，因此对气候具有调节作用。同时，土壤中的微生物、有机质和土壤水也对大气中的氮气和氧气进行转化，从而影响大气成分。其次，土壤质量还直接影响到地上和地下的生物多样性。健康的土壤可以支持多样化的生物，包括植物、微生物、昆虫和其他动物。这些生物不仅帮助维持生态平衡，还在食物链中提供人类所需的食物。此外，土壤质量还对水质和水量有显著影响。健康的土壤能够更好地保持水分，减少水分的流

4、失，从而有助于维持水文循环的稳定。总的来说，土壤质量与环境质量密切相关，对气候、生物多样性、水质和水量等方面都有重要影响。因此，保护和改善土壤质量对于维护地球的生态环境和人类社会的可持续发展具有重要意义。3. 土壤污染的农业来源除自然、地球成因本身的来源外，土壤污染的主要人为源是在工业活动中使用或作为副产品产生的化学品、家庭和城市废物（包括废水、农药和石油衍生产品）。农业输入，如化肥、农药、动物粪便中含有的抗生素或植物中用于预防和治疗疾病的药物，是农业土壤的主要潜在污染物，并且新产品的研发使得其化学组成快速变化，其所带来的挑战具有特殊性。31化学肥料现代农业中大量使用化肥和农药，加速了土壤污染

5、。土壤中过量的氮可通过硝化作用和其他氮转化过程造成土壤酸化和盐渍化。自然条件下，土壤酸化非常缓慢，可达数百万年到几亿年，但农业操作（主要是过量施氮）显著加速了土壤酸化过程，在不同土地利用类型中土壤PH平均降低0.26。磷肥的主要风险是通过吸附于被侵蚀土壤颗粒、过量施用磷肥、在条件不适宜的情况下使用粪肥等转移到水体中，造成水生生态系统的富营养化。3. 2.农药一些特定农药对土壤生物和土壤功能存在负相关影响。例如，一些有机氯农药会抑制共生固氮，从而导致作物减产。施用未经处理的有机粪肥会造成重金属和抗生素污染，不仅会对植物品质和产量的各项指标造成不利影响，还会导致微生物群落的大小、组成和活性发生变化

6、，从而影响养分循环，降低养分有效性。4. 3.农业生产中的城市废弃物将污水污泥应用于改良土壤有许多积极作用，但在施用或掺入土壤之前，需要对不同污水处理厂产生的化学成分组成进行全面的调查。与未经处理的污水污泥相比，经过堆肥处理的污泥中重金属的生物有效性和作物吸收都非常有限。4.污染场地的生物修复技术污染场地的生物修复已在全球各地得到应用，并取得了不同程度的成功。以下列举几项生物修复技术。4. 1.植物降解向土壤中引入有机物，如锯末、木屑、树皮、稻草、植物废料和厨余垃圾制成的堆肥，可能有助于减少重金属和其他污染物的流动性，从而降低其对环境和人类健康的风险。4. 2.堆肥添加粪肥和污水污泥是生物修复

7、的有效工具，但要谨慎并确保有机物已经过有效的预处理。与新鲜有机肥相比，堆肥后有机肥的木质素和多酚含量普遍较高，这将会降低CH4的排放，同时进一步提高有机碳封存的潜力。堆肥处理还可以有效减少各种环境病原体和抗生素耐药细菌。蚯蚓对堆肥过程具有积极作用，可以稳定动物粪便中的重金属。5. 3.植物固定种植对高浓度有毒物质具有良好抗性、对污染物具有较高收集和储存能力的树木也是土壤生物修复过程的良好措施。最普遍具有重金属元素高富集能力的树木是黄桦、梢木、洋槐、柳树和针叶树。此外，土壤科学家也在探索生物炭在农业和土壤污染修复方面的应用。6. 土壤污染修复技术介绍土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措

8、施。在土壤修复行业，已有的土壤修复技术达到一百多种，常用技术也有十多种，大致可分为物理、化学和生物三种方法。6.1. 物理/化学修复技术物理/化学修复技术主要基于土壤理化性质和重金属的不同特性，通过物理/化学手段来分离或固定土壤中的重金属，达到清洁土壤和降低污染物环境风险和健康风险的技术手段。物理/化学技术实施方便灵活，周期较短，适用于多种重金属的处理，在重金属污染土壤的工程修复中得到广泛应用，但该技术实施的工程量较大，实施成本较高，在一定程度上限制其推广应用。5.1.1.客土、换土、去表土和深耕翻土法这些适合于小面积污染土壤的治理。这些方法最初在英国、荷兰、美国等国家被采用，达到了降低污染物

9、危害的目的，是一种切实有效的治理方法。但该方法需耗费大量的人力、财力和物力，成本较高，且未能从根本上清除重金属，存在占用土地、渗漏和二次污染等问题，因此不是一种理想的治理土壤重金属污染的方法。5.1.2.土壤淋洗土壤淋洗是指用淋洗剂去除土壤中重金属污染物的过程，选择高效的淋洗助剂是淋洗成功的关键。淋洗法可用于大面积、重度污染土壤的治理，尤其是在轻质土和砂质土中效果较好，但对渗透系数很低的土壤效果不太好。土壤淋洗需添加昂贵的淋洗液，且淋洗液对地下水也有污染风险；另一方面，淋洗液在淋洗土壤重金属的同时也将植物必需的Ca和Mg等营养元素淋洗出根际，造成植物营养元素的缺失。5.1.3.热解吸法热解吸技

10、术是采用直接或间接的方式对重金属污染土壤进行连续加热，温度到达一定的临界温度时土壤中的某些重金属(如HgSe和AS)将挥发，收集该挥发产物进行集中处理，从而达到清除土壤重金属污染物目的的技术。热解吸技术的一大缺陷是耗能，加热土壤必须要消耗大量的能量，提高了修复的成本。另一个问题是挥发污染物的收集和处置问题。5.1.4.玻璃化技术玻璃化技术指将重金属污染土壤置于高温高压的环境下，待其冷却后形成坚硬的玻璃体物质，这时土壤重金属被固定，从而达到阻抗重金属迁移目的的技术。玻璃化技术最早在核废料处理方面应用，但是由于该技术需要消耗大量的电能，其成本较高而没有得到广泛的应用。5.1.5.电动修复电动修复是

11、指向重金属污染土壤中插入电极施加直流电压导致重金属离子在电场作用下进行电迁移、电渗流、电泳等过程，使其在电极附近富集进而从溶液中导出并进行适当的物理或化学处理，实现污染土壤清洁的技术。电动修复技术目前还主要停留在实验室研究阶段，在污染场地的应用案例比较少。5.2.生物修复技术重金属污染土壤的生物修复(Bioremediation)是指利用动物、微生物或植物的生命代谢活动，削减土壤环境中的重金属含量或通过改变重金属在土壤中的化学形态从而降低其毒性。研究表明，土壤动物（如蚯蚓）生命代谢活动对外界条件的依赖度很高，不适宜用来去除土壤中的重金属。这里的生物修复主要包括植物修复和微生物修复，这种技术主要

12、通过两种途径来达到对土壤重金属的净化作用：1、通过生物作用改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性；2、通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。生物修复技术主要包括植物修复技术和微生物修复技术，其修复效果好、投资小、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染，因而日益受到人们的重视，成为重金属污染土壤修复的研究热点。5. 3.土壤污染修复案例：辅助植物固定西班牙东南部尾矿的一种有效修复技术在西班牙的卡塔赫纳-拉尤尼翁山脉，由于常年开采硫化锌和硫化铅等硫化物矿物，产生了大量尾矿。尾矿池在1991年被废弃，由于涉及有毒金属（类金属）含量高

13、的风险，引起极大关注。这些尾矿肥力低，有机质含量低，且酸性高。因此，除非添加有机或无机改性剂，否则要建立原生植被非常困难。研究利用种植辅助植物来恢复酸性尾矿池，同时结合施用大理石废渣、猪粪浆和粪肥。种植的植物包括薰衣草、利坚草、罗芒草属等10余种。大理石废料被用作碳酸盐的来源，以中和酸性、固定金属和改善土壤结构。猪粪浆及其固相（粪便）经物理分离后作为土壤开发和植被建立的有机质和养分来源。研究结果表明，该技术有效提高了土壤pH、阳离子交换能力、总有机碳和养分含量，改善了土壤结构，可使镉、铅、锌等金属的流动性降低90%-99%。利坚草和落芒草属对铅、锌和种的植物稳定作用显著，其根系金属含量较高，很

14、少向冠层分配。6. 土壤污染修复技术的小语污染土壤的修复是以去污染、复质量、再利用、保安康为目的的。土壤修复往往是控污、减污、降毒、化险的综合净化过程，可使土壤恢复生产力、场地安全健康、矿区及湿地生态安全和景观美化。但是，土壤修复也是耗人力、物力和财力的过程。只有做好土壤污染防控管理工作，才能避免或减少这样的消耗。“万物土中生”，土壤质量决定万物的质量。为保障人类的食物安全和身体健康，需要实施“净土”战略，制定土壤污染的“防控修复”行动计划。这对中国这样的拥有14亿人口的农业大国尤为重要。这也就需要政府和社会大力支持土壤污染防控修复技术的研究，需要建立土壤修复技术应用的规范、融资机制和立法管理

15、政策。污染土壤的修复不同于污染水体的修复，土壤中的污染物难移动、难稀释,加上土壤类型、土地利用方式和污染场地的空间分异，更需要发展场地针对性和专门化的修复技术与设备。国际上，污染土壤修复技术体系基本形成，虽然中国可以通过引进一吸收一消化一再创新来发展土壤修复技术，但是国内的土壤类型、条件和场地污染的特殊性决定了需要发展更多的具有自主知识产权并适合国情的实用性修复技术与设备，以推动土壤环境修复技术的市场化和产业化发展。全球土壤修复产业市场容量约达万亿美元，发展中国土壤修复技术与设备，不仅是土壤环境保护与技术产业化的需要,而且是使中国这一新兴产业进入国际环境修复市场竞争的需要。水H2CO3=HCO3-+H+M”CO1+H*MCO,3H2O。CaCd(OH)2射伏皑晶7.结语世界各地对土壤污染重要性的认识正在增强，污染土壤的修复也必不可少,但土壤修复需耗人力、物力和财力。只有做好土壤污染防控，才能避免或减少这样的消耗。“万物土中生”，土壤是人类生存和发展不可替代的物质基础,土壤质量决定万物的质量。8.参考资料：1 .土壤污染:一个隐藏的现实M.中国北京,粮农组织和中国农业出版tt,2023年.https:doi.org/10.4060/i9183zh2 .Yaron,B.,Dr