土壤污染問題日益得到重視。近期，我國科學家針對酸性土壤重金屬污染修復的研究取得重要進展，為治理酸性土壤和重金屬污染提供一種新思路：利用黏土、生物炭等天然材料制備出一種復合納米材料，材料呈多孔納米網絡結構，其不僅能夠固定土壤中鹽基陽離子，提高土壤pH值，從根本上修復酸性土壤，還能夠還原、吸附土壤中的重金屬離子。據悉，該項技術優(yōu)先適用于農田地塊，可使植物中六價鉻的富集量降低60%。另外，經濟上，這項材料畝均成本只要10元—30元，且使用便捷。相關成果以論文形式刊登于美國化學會綠色化學領域核心期刊《ACS可持續(xù)化學與工程》。

該課題組的負責人吳正巖告訴記者，該材料可以針對不同環(huán)境和土壤類型調整配方，以適用于礦山、工業(yè)用地、農田等條件。目前課題組發(fā)表的文章和專利中的技術優(yōu)先適用于農田地塊。同時，課題組正在研發(fā)工業(yè)重金屬廢水源頭治理技術以及有機肥中重金屬修復技術，重點治理對象為鉻、鎘、銅、砷等，預計1—2年后研發(fā)成功。

同時修復酸性土壤和重金屬污染

隨著全球經濟的快速發(fā)展，含重金屬的污染物通過灌溉、干濕沉降等多種途徑進入土壤，造成土壤中重金屬富集。其不但影響農產品產量與品質，而且涉及大氣和水環(huán)境質量，并可通過食物鏈危害人類和動物的生命和健康。

目前，全世界平均每年排放汞約15000噸，銅約340萬噸，鉛約500萬噸，錳約1500萬噸，鎳約100萬噸。在我國，長三角、珠三角、環(huán)渤海等經濟較發(fā)達地區(qū)，以及東北老工業(yè)基地等區(qū)域，都面臨著土壤污染問題。

針對這一世界性難題，日前，中國科學院合肥物質科學研究院技術生物與農業(yè)工程研究所吳正巖課題組，于美國化學會綠色化學領域核心期刊《ACS可持續(xù)化學與工程》發(fā)表論文，提出了一種用于酸性土壤重金屬污染修復的方法。

據介紹，研究團隊利用黏土、生物炭等天然材料制備出一種復合納米材料，材料呈多孔納米網絡結構，其不僅能夠固定土壤中鹽基陽離子，提高土壤pH值，從根本上修復酸性土壤。另外，這種材料可以有效控制六價鉻的遷移，將六價鉻轉化為三價鉻，降低農作物對六價鉻的富集，有效緩解六價鉻污染。

六價鉻是世界公認的有毒致癌物，可以透過細胞膜刺激皮膚，使皮膚過敏，并對食道、呼吸道造成損害，通過食物鏈在人體內富集，引發(fā)一系列病變，嚴重威脅人類健康。近年來，隨著冶金、金屬加工、制革、顏料和有機合成等行業(yè)的發(fā)展，鉻及其化合物被廣泛應用，隨之而來的大量含鉻廢水、廢氣及廢渣被排放到環(huán)境中，引發(fā)環(huán)境問題。2014年由環(huán)保部和國土資源部發(fā)布的《全國土壤污染狀況調查公報》中，鉻的點位超標率有1.1%。

鉻在自然環(huán)境中最常見的價態(tài)是三價和六價，而六價鉻的毒性遠高于三價鉻。特別是六價鉻被人體吸入后可能具有致癌性，而一般認為三價鉻毒性較小或無顯著毒性。

新型修復材料成本低使用方便

吳正巖向記者簡要地介紹了制備這種復合納米材料的方式：首先需要將原材料進行重力分層和輻照處理;然后進行有機修飾，并按照一定比例進行復配;最后進行篩分、造粒和分裝，得到重金屬修復劑產品。

據了解，這種新型的土壤修復材料畝均成本只要10元—30元，修復過程直接融入耕種流程之中，使用便捷。另外相較于傳統(tǒng)修復方法，效率也有提高。另外這種材料易于加工，可制成粉劑、液劑或顆粒劑。

這項技術的效果在實驗中已得到初步驗證。在盆栽試驗(指用盆缽栽培作物進行農業(yè)科學實驗，常用于模擬環(huán)境污染物對植物的危害)中，研究團隊證實，使用這種修復材料，可以有效降低玉米對六價鉻的攝取，對葉片的高度、葉綠素含量和玉米根長有積極的影響。

吳正巖告訴記者，除了盆栽試驗外，研究團隊還做了面積約為10平方米的小區(qū)試驗，結果表明，該技術可以使植物中六價鉻的富集量降低60%。他同時表示，今年將在江西、湖南、浙江等地進行大田試驗。

值得注意的是，在2014年，吳正巖團隊即已申請了“一種修復土壤重金屬的功能性肥料及修復劑”專利。吳正巖告訴記者，這項專利與其新近發(fā)表的論文的技術相似，僅在配方和生產工藝存在一定差別。具體而言，論文中所述的是酸性土壤六價鉻修復劑，而專利中的六價鉻修復劑適用于普通土壤(即對土壤類型沒要求)。

吳正巖介紹，酸性土壤大約占世界不凍土的30%，它能夠造成農業(yè)減產，而且會激活重金屬離子，加劇重金屬對人體的危害和對環(huán)境的污染，已經成為我國乃至世界農業(yè)和環(huán)境領域亟待解決的關鍵問題。

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廣東：分類施策試點治理土壤污染

同樣受到土壤污染困擾的廣東，近年來將重金屬污染防治與土壤污染治理相結合，在重金屬污染綜合防治、土壤污染調查、污染土壤治理修復試點示范等方面已開展一系列工作，并取得初步成效。

作為14個重金屬污染防治重點省份之一，廣東在“十二五”重金屬污染防治考核中被評為良好等級。截至2015年，全省鉛、汞、鎘、鉻、砷等主要重金屬排放量分別較2007年減少28.2%、20.4%、22.2%、17.9%和28.5%，7個重點防控區(qū)已有5個實現(xiàn)重點重金屬排放量比2007年減少15%的目標，非重點防控區(qū)全部實現(xiàn)了2015年排放量不超過2007年的目標。

廣東省環(huán)境科學研究院總工程師肖榮波博士表示，土壤污染治理是長期的過程，國家“土十條”和去年底省政府印發(fā)的《廣東省土壤污染防治行動計劃實施方案》都把安全利用率作為土壤污染防治的一個核心指標。該指標強調的是污染土壤采取治理措施后，風險得到防控并能安全利用。例如輕度、中度污染耕地可以通過農藝調控、替代種植得以重新安全利用。根據環(huán)保部數(shù)據，全國耕地土壤點位超標率為19.4%，廣東這個比例會更高一些。所以根據實際，把全省2020年和2030年的污染地塊安全利用率的階段目標分別定在90%和95%。

工業(yè)用地：向土壤添加改良劑穩(wěn)定游離態(tài)重金屬

技術人員揮舞著鐵鏟，向機器添加泥土和化學藥劑，機器發(fā)出陣陣轟鳴的同時，一撮撮經過充分混合的碎土從末端被排出、堆積……而一年前回填上混合碎土的土地，已重新長出植被。

這是記者在環(huán)保部華南環(huán)境科學研究所(下簡稱“華南所”)清遠市龍?zhí)伶?zhèn)泗合村的一處土壤修復試驗場地所看到的情景。這里曾經是廢舊金屬拆解廠，被取締后仍然遺留下土壤重金屬污染。

“我們需要把受到污染的土壤挖掘出來進行晾曬，然后放置到機器中進行粉碎，并按一定比例與固化劑充分混合。接下來，經過一定時間的放置、養(yǎng)護后，再回填到原來的地方。”華南所技術人員告訴記者。

該土壤修復試驗采用的是固化穩(wěn)定技術，通過在土壤中添加改良劑，將其中處于游離態(tài)的重金屬元素轉化為化學性質不活潑的形態(tài)，使其穩(wěn)定起來、難以在環(huán)境中遷移、擴散。按照華南所每周采樣的結果顯示，效果較為顯著，“土壤中重金屬的有效態(tài)減少了約50%—70%”。

田地：土壤改良、植物凈化與調整種植結構結合

耕地土壤的修復因為要盡可能地恢復其種植的功能，技術難度較高。當前廣東部分地區(qū)已開始進行耕地污染修復試驗，其中清遠龍?zhí)伶?zhèn)就是試點之一。

“我們將三處試驗田分為輕度污染、中度污染和重度污染區(qū)。”為得到更好的實驗數(shù)據及修復成果，華南所專門制定了“一區(qū)一策”的規(guī)劃，即按照地區(qū)污染源、污染程度制定出更具針對性的治理辦法。

位于民平村的試驗田屬于輕度污染的耕地，華南所的研究人員針對該地的情況調配施加了特殊的土壤改良劑并篩選出低吸收的水稻品種。目前該方法的效果已初步體現(xiàn)。輕度污染的農田在改良劑的作用下，種植低吸收水稻品種，可以出產符合安全標準的水稻。

據介紹，改良劑的原理是在耕地中添加化學藥劑，能有效穩(wěn)定土壤中的重金屬，使其通過化學反應轉變?yōu)椴灰妆恢参镂盏姆肿有螒B(tài)，達到減少重金屬積累的效果。

對于受到中度污染的農田，華南所在民平村的試驗田采取了低吸收作物與土壤改良雙管齊下的辦法。“我們從當?shù)氐乃酒贩N中篩選出兩個早稻和兩個晚稻品種，加以改良后種植到試驗田中。此外，我們也挑選了一部分低吸收的玉米品種進行種植實驗。”華南所專家介紹：“目前出產的作物均符合食品安全標準。”

重度污染耕地修復試驗田位于定安村。過去建在村里田邊的電線拆解小作坊，在清遠市持續(xù)數(shù)年的整治行動中已被一一清除，但其對土壤遺留下的重金屬污染則需要大力修復。華南所在此采用的修復技術屬于植物提取修復技術范疇，即在農田里種植東南景天等超富集植物，通過其對重金屬的富集作用凈化受污染的土地;在種植作物方面，調整種植結構，挑選園藝類的經濟作物，“建議不再種植可食用的農作物，修復的過程中盡量保持耕地的經濟價值。”

礦山：中和土壤酸性實現(xiàn)大面積覆綠

連綿的礦山因為土壤中金屬的自然本底值就較高，土壤修復則需要通過覆綠防止水土流失，避免污染山下的河流。

蜿蜒的山路兩旁是連綿的礦脈，原來光禿禿的山頭現(xiàn)在已經有大半覆蓋上了郁郁蔥蔥的植被。“這是大寶山礦區(qū)近年實施的尾礦堆土區(qū)生態(tài)恢復工程的結果。”大寶山礦業(yè)有限公司(以下簡稱“大寶山礦業(yè)”)環(huán)保部負責人說。據悉，由于區(qū)域土壤本底值偏高、再加上早期民間非法采礦遺留下的污染，因此大寶山礦業(yè)優(yōu)先選擇切斷暴露途徑，對礦山進行覆綠，通過水土保持控制污染擴散。

負責大寶山礦區(qū)覆綠工程的經理說，由于尾礦區(qū)的土壤基本由生產過程中產生的礦渣構成，土壤酸性強，重金屬容易析出，因此之前種植的樹木撐不了多久就枯萎了。覆綠項目工程組首先要在原來的尾礦區(qū)上撒上石灰中和土壤酸性，然后覆上一層50厘米厚的客土，最后選擇松樹、桉樹等耐酸性較強、生長速度快、抗逆性強的樹種種上。種上樹之后，還必須定期進行灑水，定期撒石灰防止土壤反酸，枯死的樹木要及時補種。

經過多年整治，大寶山約12萬平方米的3個大型堆土區(qū)均成功覆綠，水土保持初見成效，也有效緩解了礦渣外流的情況。

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盤點修復土壤大招

對于不同類型的土壤，由于土壤本身的性質、重金屬污染的形式、程度差別都很大，選擇合適的修復方式顯得尤為重要。據介紹，針對土壤重金屬修復的方法很多，大體來分，主要有物理法、生物法和化學法。其中，物理法和部分化學法主要適用于礦山和工業(yè)用地，因為處理規(guī)模較小，成本較高;生物法和部分低成本化學法主要適用于農田，因為規(guī)模大、成本較低。

物理方式

客土法：在污染土壤表層加入非污染土壤，或將非污染土壤與污染土壤混勻，使得重金屬濃度降低到臨界危害濃度以下，從而達到減輕危害的目的。

換土法：將污染土壤部分或全部換去，換入非污染土壤。去表土法是根據重金屬污染表層土的特性，耕作活化下層的土壤。

深耕翻土法:翻動土壤上下土層，使得重金屬在更大范圍內擴散，濃度降低到可承受的范圍。

玻璃化技術:即將重金屬污染土壤置于高溫高壓環(huán)境下，待其冷卻后形成堅硬的玻璃體物質，這時土壤重金屬被固定，達到阻抗重金屬遷移的目的。但這項技術耗能太高，因此很少被使用，目前多用于處理核廢料。

電動修復:即是向重金屬污染土壤中插入電極，施加直流電壓，導致重金屬離子在電極附近富集，進而進行清理。這項技術在國內外的實驗中都顯示出較好的修復效果，特別是其使用方便的特點尤其突出。不過，其最大的問題是成本太高，因而各項研究多以實驗性質為主，少有大面積使用。

化學方式

固化法:即向土壤中添加改良劑，使土壤中的重金屬轉化為低溶解性、低毒性或低移動性的物質，以減輕其危害。

可根據不同的土壤情況施放不同改良劑，例如常用的通過施用石灰來提高土壤pH值，從而減緩土壤重金屬的潛在危害。改良劑的成本一般較低，但其并未將重金屬從土壤中根本清除，因此需要進行長期的監(jiān)測以防止重金屬再次活化。

傳統(tǒng)的改良劑，包括無機物，如磷酸鹽、硅酸鹽、石灰、赤泥、骨粉、沸石、鈣鎂磷肥等，以及有機物，如秸稈堆肥、泥炭和畜禽糞便等。

淋洗法：主要利用淋洗液沖刷被重金屬污染的土壤，通過淋洗劑與重金屬離子間的作用，將污染物與土壤分離。這種方法優(yōu)點是費用較低，但同時也存在引入的清洗劑易造成二次污染的風險。可用于大面積、重度污染土壤的治理，尤其是在輕質土和砂質土中效果較好。

生物方式

利用動物、微生物或植物的生命代謝活動，削減土壤環(huán)境中的重金屬含量或通過改變重金屬在土壤中的化學形態(tài)從而降低其毒性。

據了解，自然界中存在一些植物，對某一種或幾種重金屬元素具有超富集能力，能將土壤中重金屬元素通過植物根系轉移到莖、葉、果實中，從而降低土壤重金屬污染物含量，這種植物稱為超富集植物，其對金屬元素吸收量甚至超過一般植物100倍以上。

例如，將印度芥菜種植在重金屬污染的土壤上，其對土壤中的鉛、鎘、銅、鋅等元素具有特殊的吸收富集能力。隨后將植物收獲并進行妥善處理(如灰化回收)，即可減少土壤中重金屬離子含量。

生物法的優(yōu)勢很明顯：費用低、易于管理與操作、不產生二次污染，因而日益受到人們的重視。不過其缺點也同樣明顯：植物生長速度緩慢，若將污染土壤修復至正常標準，往往需要十數(shù)年乃至數(shù)十年時間。