清洁案例土壤中K、Ca、Mg、Fe、Mn等营养元素的流

 项目案例     |      2019-11-05 16:32
当前土壤污染已成为影响我国全面建成小康社会的重要问题[1-4]。党中央国务院对此高度重视,于2016年5月31日印发《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”),为今后一段时期内我国土壤污染防治工作做出了全面战略部署[5]。根据全国土壤污染状况调查结果,综合考虑区域代表性、土壤污染类型、现有工作基础、地方政府积极性等因素,确定在浙江台州市、湖北黄石市、湖南常德市、广东韶关市、广西河池市、贵州铜仁市等建设土壤污染综合防治先行区,并已列入国家环境保护“十三五”规划纲要。广东省韶关市作为土壤污染综合防治先行区之一,近年来由于矿产开采造成当地土壤重金属污染严重,造成一定的社会不良影响   2016年10月,韶关市人民政府办公室印发了《韶关市土壤污染综合防治先行区建设方案》(韶府办[2016]91号),对当地受污染耕地进行修复并进行技术示范工作。翁源县铁龙林场位于大宝山矿区周边,由于当地矿业活动频繁,采矿过程中产生的重金属废水以及尾矿露天堆放产生的淋溶液大量向周边区域扩散,导致下游区域土壤、农作物、地表水受到严重污染。该地区曾爆发过“儿童血铅”等重大环境污染事件,中央财政部、环境保护部(原)设立约1 500万元的专项资金开展韶关市翁源县铁龙林场重金属污染土壤修复示范工程,推动铁龙林场重金属污染防治工作   农田土壤重金属污染修复是一项系统工程,在修复过程中应充分考虑土壤特征、作物类型、技术可行性和处理经济性等多种限制因素[6-10]。项目根据前期土壤调查结果,对项目区进行污染分区划定,针对不同的污染分区,采用不同的修复改良技术;在重度污染区采用种植结构调整,结合当地优势推行种桑养蚕产业链;在中轻度污染区采用固化稳定化+低吸收作物的模式。项目实施过程遵循“土十条”指导思想,采用采用工程总承包(engineering procurement construction,EPC)模式,以实现耕地安全利用为主要目标,同时为当地居民带来一定的经济效益,对韶关地区乃至华南地区重金属污染农田修复改良有很好的借鉴意义   项目实施单位为中国科学院生态环境研究中心和广州草木蕃环境科技有限公司,监理单位为广东省环境科学研究院。项目修复范围为铁龙林场重金属污染农田,占地64.9 hm2。施工时间从2016年7月到2018年12月,共30个月   项目区位于广东省韶关市翁源县西部铁龙林场,总人口5 962人。项目区域上游建有诚伟金聚矿业股份有限公司、源源有色金属有限公司以及水泥原料制造厂,污染源分布见图1。诚伟金聚矿业股份有限公司主要进行矿产品加工,源源有色金属有限公司主要进行金属冶炼。目前部分企业已经被政府关停,但废水和矿渣的污染源并没有完全清除,土壤也未作修复处理,导致水土流失严重,农田土壤酸化明显,农田重金属污染问题突出。另外,在项目区域内的中西和中东部均建有中源水泥厂,水泥生产过程中会造成含大量气态污染物的排放,也会对农田造成一定程度的影响。本项目修复范围为铁龙林场农田及农田间成片范围内的少量其他用地,修复区农田现状如图1所示   前期对项目区修复农田土壤进行系统性采样,采样方式按60 m×60 m均匀网格布点,每个网格内间隔20 m采集一个土样,9个亚土样混合成一份进行检测,共采集133个土壤样品。项目区土壤中6种重金属元素含量和pH统计结果见表1。根据《土壤环境质量标准》(GB 15618-2008)二级标准[11],铁龙林场土壤重金属As、Cd、Pb、Zn平均含量超标,其中项目区域土壤平均As含量超标1.27倍;平均Cd含量超标5.01倍;平均Pb含量超标3.54倍;平均Zn含量超标1.21倍。Cr、Cu平均含量均未超过二级标准,属于清洁水平   根据《全国土壤污染状况评价技术规定》的土壤污染分级标准[12],对项目区域内污染元素As、Cd、Pb、Zn污染程度分布进行分析(图2)。发现项目区土壤As主要属于轻度污染;项目区土壤Cd主要属于中重度污染,并且项目区从北至南Cd浓度逐渐降低,说明Cd污染受上游矿业活动影响较大;项目区土壤Pb主要属于中重度污染程度,并且Pb浓度由中部逐渐向南北方递减,说明Pb污染受中部水泥厂影响较大;项目区大部分土壤Zn含量属于轻微污染,且项目区下游区域含量较低属于无污染   根据4种元素的污染程度,我们对项目区农田重金属污染情况进行分级分区(图3)。由于我国目前尚无重金属污染土壤治理的法定目标及相关评价标准,因此,我们依据项目区污染程度具体制定不同的修复目标:1)建立农田土壤重金属污染修复技术长期技术示范基地(3.4 hm2),示范固化稳定化、植物萃取、低富集品种、微生物调控等技术;2)项目区重度污染区农田安全利用率100%,严格管控环境风险;3)中、轻度污染区土壤农作物的重金属含量达标率不低于90%   根据项目区农田污染程度,土壤种植类型、污染特点和污染程度,选取不同的重金属修复技术进行分区治理。在制定修复方案时,尽量选用不改变土地利用类型的生态可持续修复模式,实现对土壤污染风险的削减和控制,以及对土壤资源可持续循环利用的目标。根据场地详查结果及不同重金属污染程度的农田边界、水系和地形特征,设置10个修复单元区和1个技术示范基地   1)重度污染区(修复区1~5)的修复与安全利用策略。采取种植结构调整的修复措施, 种桑养蚕产业链。通过桑树有效吸收重金属,阻止农田重金属通过植物根部吸收进入人体食物链,进而降低健康风险,达到对重度污染区进行重金属修复的同时并带来经济效益的目的。具体实施工艺流程如下   2)中轻度污染区(中度污染修复区6~8,轻度污染修复区9~10)的修复安全利用策略。采取固化稳定化结合低浓度作物栽培的措施,作物选择蔬菜(番茄、冬瓜等)、玉米、水稻等低吸收作物品种筛选推广、农艺措施调控等技术手段达到一边生产一边修复的目标,降低农产品超标风险,同时配施调理剂,后期跟进田间管理,最终实现农田安全有效利用的目的。具体实施工艺流程如下   我国治理重金属污染土壤技术与工程尚处于起步阶段,成熟的技术工程规模示范很少[13],工程实施和管理中存在一些重点和难点需要解决   1)与当地村民协调问题。本项目一次性修复农田面积64.9 hm2,涉及到多户农民。基于之前开展农田修复治理项目的协调和管理经验,在价格同等的条件下,采用优先雇佣当地劳动力,保证项目在当地村民的积极配合下顺利开展。如在重度污染区开展桑树种植和蚕桑养殖,雇佣当地村民参与实施,与当地有经验的种桑养蚕大户或合作社合作,将桑田和蚕房交由其管理和运营,并且利润归其所有;另在中轻度修复区开展低吸收作物筛选及种植工作中,雇佣当地种植大户或农村合作社对土地进行管理和种植   2)污染源控制。经现场探查发现,源源有色金属、诚伟金聚矿和金典矿业等工矿公司生产期间产生的废水、废渣仍在原地,雨季到来可能会使废水溢出流入农田进而加重周边农田污染程度。因此,在修复项目实施前,与第2标段项目实共单位进行沟通,协助他们将工矿公司内废弃矿渣进行遮掩、修建阻隔墙,同时沿着源源有色金属有限公司周围开挖一条阻隔渠与周边田地进行阻隔,以切断后期沟渠废水进入田地   3)土壤改良剂选择问题。目前,已有许多物质(石灰、泥炭、活性炭和有机肥等)被用于重金属污染土壤的改良,但施用效果常常因改良剂种类、施用量和治理的重金属、土壤类型的不同有很大的差异,导致土壤板结,土壤中K、Ca、Mg、Fe、Mn等营养元素的流失,以及对种植的经济作物和农作物产生毒害作用等。该项目结合之前的工程经验和技术创新,通过小区实验筛选出适宜的土壤改良剂并确定其用量。通过对修复效果的评估,发现该项目所采用的土壤改良剂能够对土壤中重金属具有明显的钝化效果的同时,在一定程度上增加土壤肥力,提高土壤营养元素含量   4)二次污染防治。对整个工程实施环境管理和质量监测,同时对施工过程中人员作业场所进行环境监控和人员防护等技术培训和管理措施。由于项目修复过程中会产生超标农产品和作物秸秆,故在运行期间对超标农产品及作物秸秆残体进行集中处理。处理方式为将收割后的超标农产品或秸秆粉碎后,进行无烟碳化堆肥处理,确保有机肥达到国家相关标准后在未污染农田施用   该项目自2016年7月份进场以来,目前已相继完成技术示范基地(3.4 hm2)、重度污染区(10.1 hm2)、中度污染区(14.3 hm2)及轻度污染区(9.6 hm2)相关工作。下面着重对已完成的农田重金属修复工作进行效果评估介绍   1)改良剂筛选。选取海泡石、钙镁磷肥、硅肥3种常规土壤改良剂。在中度污染技术示范基地(图3)建立3块蔬菜实验田,每块实验田分为15个小区(9 m2)。选取小白菜作为实验种植蔬菜,选取3种常规改良剂且每种改良剂设置3个浓度梯度,分别为海泡石(每个小区10、20、40 kg)、钙镁磷肥(每个小区2.5、5、10 kg)、硅肥(每个小区0.5、1、2 kg)以及混合施肥   表2为不同浓度梯度改良剂及混合施用对降低土壤重金属有效态含量的影响。结果表明中浓度、高浓度的海泡石能够显著降低土壤Cd有效态含量,降低幅度分别为32.4%和48.5%,3种高浓度的改良剂混合施用也可以有效降低土壤有效态Cd含量44.1%;高浓度的海泡石(26.9%)、硅肥(17.2%)以及3种改良剂混合施用(17.6%)能够有效降低土壤中的有效态Pb含量;除了低浓度的海泡石外,其余浓度的改良剂均可以有效降低土壤中Zn的有效态含量   表3为不同种类、浓度的改良剂对小白菜重金属含量的影响。施加3种改良剂均无法降低小白菜的As含量;高浓度的海泡石、钙镁磷肥能够显著降低小白菜镉含量40.0%和36.3%,低、高浓度的3种改良剂混合施用分别能够显著降低小白菜镉含量32.5%和41.3%;只有高浓度的海泡石对降低小白菜中的铅含量有明显效果(40.0%);中、高浓度的海泡石以及改良剂混合施用可以显著降低小白菜锌的含量   另外,我们在技术示范区选取了当地广泛种植的9种不同类型蔬菜(根茎类、茄果类、叶菜类),选取海泡石(每个小区20 kg)、钙镁磷肥(每个小区5 kg)、硅肥(每个小区1 kg)作为改良剂进行修复实验,探究不同改良剂对重金属含量的吸收影响。实验结果表明改良剂能够有效降低叶菜类重金属含量,且蔬菜重金属含量均未超标,达到农作物安全生产的要求   2)低吸收作物比选。筛选出适合当地种植的12个低吸收水稻品种(恒丰优9802、恒丰优387、天优华占、彩香优688、Y两优1号、丰源优航98、Y两优3088、美香占2号、丰优9802、深优9708、五优9708、613)和14个低吸收玉米品种(南粤花糯、彩甜先锋、福田华、华威甜1号、起田28号、珍田8号、晶晶糯、绿霸甜糯、彩甜糯3号、丰黎8号、京科783、正大999、濮单6号、蠡玉6号),在中度污染示范区分别进行种植。待作物成熟后,每个品种作物收集5个样品进行重金属检测,发现不同品种水稻的As、Pb含量均低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)[14]。其中彩香优688平均Cd含量超标(0.24 mg·kg−1),其余部分品种中Cd含量存在超标率,但总体均值并未超标   待桑树成熟时,随机选取5个1 m2农田采集桑树样品,将其分为根、茎、叶进行重金属检测。检测结果与我国《饲料卫生标准》(GB 13078-2001)[15]相比,新鲜桑叶中重金属As、Cd、Pb的含量均低于其限量标准,说明桑叶中的重金属含量处于安全水平,可作为喂食小蚕的健康饲料,重度污染区的修复效果达到修复目的。表4为每亩桑地上部分吸收重金属含量。按照当地种植习惯及种桑养蚕需求,每年可以采收6~7茬桑叶,因此,推断每公顷桑树每年地上部分可带走重金属 11.10~12.95 g的As,6.60~7.70 g的Cd,50.79~59.25 g的Pb   每公顷桑树每年可产新鲜桑叶约为20 800 kg,根据已有研究[16]推算每公顷桑树每年可产鲜茧约为2 240~2 540 kg,参考当地物价信息鲜茧成本40元·kg−1,每年每公顷种植桑树的年均收入可达9.0万~10.2万元·hm−2。即重度区通过调整种植结构(种桑养蚕),达到风险管控目的的同时能够带来一定的经济效益   中轻度污染区农田主要采用低吸收蔬菜作物和配施调理剂的措施,结合清洁水源灌溉的修复措施进行修复治理。目前在配施钝化改良剂的基础上,已种植多种农产品,包括花生、南瓜、苦瓜、丝瓜、扁豆、茄子等。通过对蔬菜可食用部分混合样品及其对应土壤混合样品进行采集,检测其重金属含量。检测结果显示,只有茄子样品的合格率约为92.9%,仍符合项目修复目标。其余样品中的重金属As、Cd和Pb含量均符合国家食品安全限量(GB 2762-2017),每种蔬菜的合格率均为100%。该结果表明,经过前期的阻源截流和调理剂配施,降低了蔬菜富集重金属的效率,对农田安全利用起到了促进作用   结合农田土壤重金属修复特点,基于当地种植结构和种植习惯,本项目的投资运营成本主要包括:农田基础设施建设、农田休耕整地、调理剂采购及撒施、作物种子采购及委托管理检测等费用。该项目每公顷修复工程资金约为22.4万元·hm−2,用于农田土壤实际工程投入不高于7.5万元·hm−2,投入成本相对较低   在重度污染农田采用种植结构调整,进行风险管控的修复方式条件下,结合当地优势,推行种桑养蚕产业链。本项目在桑叶、蚕茧的质量及产量上,要明显优于周边现有的种桑养蚕模式,根据计算,桑树每年可收益9.0万~10.2万元·hm−2。在中轻度污染区采用固化稳定化+低吸收作物品种的模式,以经济绿色环保的种植管理方式,在成本投入上及农产品质及产量上优于周边种植户,与全国规模化种植基地相持平   1)可采用分区、分类、分级制定污染土壤治理目标、修复技术,后续跟进开展环境风险与治理效益评估等工作,完善土壤重金属污染治理体系   2)工程实施过程中,可与当地合作社、种植大户等签订长期合同,进行农田种植和管理,进行环境修复的同时增加就业和农民收入,缓解地方矛盾,实现多方共赢   3)通过建立核心技术示范基地,验证和筛选适宜于当地的、可推广的农田重金属污染修复技术体系,从而有效地降低农作物重金属吸收,保障农产品安全   4)由于土壤重金属具有复杂性、难去除和不可逆性等特点,可选用两种修复技术(钝化改良+低吸收品种)相结合的修复技术,加快土壤重金属污染的修复进度的同时尽可能地降低单位面积修复成本。返回搜狐,查看更多辰龙棋牌 辰龙棋牌app 辰龙棋牌手机版官网 辰龙棋牌游戏大厅 辰龙棋牌官方下载 辰龙棋牌安卓免费下载 辰龙棋牌手机版 辰龙棋牌大全下载安装 辰龙棋牌手机免费下载 辰龙棋牌官网免费下载 手机版辰龙棋牌 辰龙棋牌安卓版下载安装 辰龙棋牌官方正版下载 辰龙棋牌app官网下载 辰龙棋牌安卓版 辰龙棋牌app最新版 辰龙棋牌旧版本 辰龙棋牌官网ios 辰龙棋牌我下载过的 辰龙棋牌官方最新 辰龙棋牌安卓 辰龙棋牌每个版本 辰龙棋牌下载app 辰龙棋牌手游官网下载 老版辰龙棋牌下载app 辰龙棋牌真人下载 辰龙棋牌软件大全 辰龙棋牌ios下载 辰龙棋牌ios苹果版 辰龙棋牌官网下载 辰龙棋牌下载老版本 最新版辰龙棋牌 辰龙棋牌二维码 老版辰龙棋牌 辰龙棋牌推荐 辰龙棋牌苹果版官方下载 辰龙棋牌苹果手机版下载安装 辰龙棋牌手机版 辰龙棋牌怎么下载

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