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半小时之内可让土壤污染物“现形” 快速揪出土壤“隐形杀手”

时间:2021-08-25 03:00:01 来源:千亿国际娱乐官网 作者:千亿国际平台下载 浏览量:

  水污染和大气污染是清楚明了的,因为污水和废气一旦排放出来,很简单在变色的河水和变味的空气中被人们所发觉。而土壤被污染的进程却是“默不作声”的:工农业生产、城市废物等含有的重金属日复一日地进入土壤,而水和大气中的污染物也终会回归土地,很难被肉眼发现。

  土壤的“隐疾”就这样在不知不觉中累积,好像一个“生物定时炸弹”,往往直到一地呈现土壤污染导致的中毒事件,人们才意识到这儿的土壤“患病了”。而此刻,人类现已付出了沉痛的价值。

  为了快速发现“患病”的土壤,并让很多被污染的土壤从头变“清洁”,南开大学环境科学与工程学院院长周启星团队几十年来一向致力于研讨土壤污染的确诊及修正机制。一向在为土壤“看病”“看病”的周启星,也成为国内最早展开土壤污染和地下水环境修正基准研讨的倡导者和实践者。

  “土壤污染具有潜在性、滞后性等特色,管理修正的难度大、周期长、本钱高。”周启星说,为了处理这个世界性难题,他带领团队研讨并提出了“土壤典型污染物的快速与多维度精准确诊办法”以及“用植物修正受污染的呼应机制”。日前,这项科研成果获得了2020年度天津市科学技能奖——自然科学特等奖。

  改革开放以来,我国工业化、城市化进程加快,一些当地片面追求经济效益,盲目开发资源,且不留意环境的维护,给我国环境带来了不小的损伤。

  据2014年发布的《全国土壤污染状况查询公报》闪现,全国土壤总超支率为16.1%。污染物中,以无机物污染(重金属)为主,有机物污染(农药、抗生素等)次之。不同类型土壤中,犁地土壤超支率高达19.4%,触及面广、污染量大,危及农产品质量安全、人居环境安全和生态环境安全。

  周启星介绍,重金属对土壤的首要污染源头来自工业“三废”,工业废渣 、废气中的重金属在土壤中分散 、沉降、累积,含重金属的废水来灌溉农田。此外含重金属的农药 、磷肥等的很多施用,也使得很多重金属富集在土壤的表层,最终会导致粮食减产,形成巨额的经济损失。

  在所有重金属污染中,尤以镉污染最为严峻。20世纪60年代,在日本的富山县神通川流域,因为铅锌冶炼厂排放的含镉废水污染水稻田,居民长时刻食用含镉稻米和含镉水而形成镉中毒。镉进入人体后会损坏人体的骨骼体系,使骨突变脆易折,也便是人们常说的“骨痛病”。

  一个值得留意的现象是,近年来,人们越发注重土壤中重金属、农药等人类健康“隐形杀手”的确诊和管理问题。与此同时却很简单忽视藏匿在土壤中的另一个“隐形杀手”——超支的抗生素,也在向人类健康建议应战。

  近年来,跟着人们对食物安全问题的注重,一大批选用畜牧粪肥的无公害绿色蔬菜生产基地营运而生。周启星的学生、南开大学环境科学与工程学院教授胡献刚造访了很多运用畜牧粪肥的农作物蔬菜基地后发现,均存在抗生素超支的问题。

  “这是因为家畜或禽类在养殖进程中就摄入了过量的抗生素,导致其粪便中抗生素也超支,用这样的动物粪便给土壤上肥,就会使得抗生素很多在土壤中富集,”胡献刚说,久而久之,会对人体健康以及整个生态体系构成长时刻潜在损害。抗生素的环境污染已成为我国乃至全球面对的严峻环境问题之一。

  习总书记曾多次着重“强化土壤污染管控和修正,有用防备危险,让老百姓吃得定心、住得安心”。

  “土壤的污染具有杂乱性。”周启星说,土壤的重金属污染除了一些首要的有毒重金属污染之外,还有一些毒性小的重金属,它们混合作用会使得毒性变得更为杂乱,对动植物和微生物也会形成更大的损害。

  因为污染原因千丝万缕,重金属和抗生素等污染物又看不见、摸不着,这就使得土壤污染的管理成为一件扎手的事。南开团队经过多年堆集,初次建立了土壤典型污染物,包含重金属、PAHs和抗生素等的快速与多维度精准确诊办法。

  经过新的办法能在半小时之内就确诊出这个区域的土壤是否被污染,以及污染到何种程度。胡献刚说,以往的检测办法是经过实地取样,回到实验室后在土壤样本中参加有机试剂,经过较长时刻的反响才干得出结论。因为土壤中各种污染物的含量不同,且或许存在相互作用的问题,也常常会呈现一些污染物不易被检测发现到的现象。

  南开大学的研讨者选用微波辅佐萃取的办法,用微波加快有机溶剂与土壤的快速充沛反响,能在半小时之内,就让土壤中的重金属、抗生素等污染物“现形”。

  根据污染物对植物成长影响机理机制的研讨,研讨者们挑选了更为体系的采样办法。不仅只搜集土壤样本,还有地下水、植物根茎、果实等样本,使得对土壤污染的剖析愈加多维和精准。

  这样的多维剖析法,正在完成土壤污染的“长途确诊”。胡献刚介绍,团队正将人工智能技能引进土壤污染确诊中。经过大数据剖析这个区域的地舆特色,包含土壤运用状况,周边的空气、水源等环境要素,运用算法就能算出这个区域土壤受污染的状况。据统计,这样的大数据剖析办法准确率在80%-90%左右,“能处理长途监测,以及大面积检测的需求。”

  重金属一旦沉积在土壤中,想要把它铲除出去并非易事。重金属不能像有机化合物那样降解,可以在土壤中长时刻存留,是污染土壤中最难修正的一类无机污染物质。为此,人们尝试过各式各样的办法给受伤的土壤“看病”。

  对小面积污染严峻的土壤管理,人们选用过物理的办法——“改土法”,即在被污染的土壤上掩盖一层非污染土壤,或是将污染土壤部分或悉数换掉。但需花费很多的人力与财力。

  后来人们尝试过化学的办法,比方“电化法”,即在水分饱满的污染土壤中刺进电极,通电使得金属离子在电场的作用下定向移动,到达铲除重金属的意图,但简单形成二次污染及某些营养元素的流失和沉积。

  这些物理或化学修正手法要么造价贵重,要么或许损坏污染土壤场所结构及土壤理化性质等。周启星团队一向在寻觅既不损坏土壤生态环境,又能坚持土壤结构和微生物活性的土壤污染管理的新途径——植物修正技能。

  植物修正技能,即运用植物的过量吸收堆集特性从污染土壤中“提取”重金属,然后到达清洁污染土壤的意图,这是周启星团队眼下找到的最有用的办法。“比起其他办法,它本钱低价、安全性高且作用耐久。”周启星说。

  也便是说,在被污染的土地上,栽培一些可以过量吸收重金属的植物。这类植物对重金属等污染物的吸附功率是一般植物的几十倍乃至几百倍,经过重复栽培可将污染土壤中的重金属浓度降低到可接受水平。

  植物修正技能的处理费用很低,与惯例的填埋法比较具有显着的优势,特别适合于在发展中国家运用。植物修正技能还具有维护表土、削减腐蚀和水土流失的成效,可广泛运用于矿山的复垦、重金属污染土壤的改进,是现在最清洁的污染处理技能。

  该团队从千万栽培物中筛选出龙葵、三叶鬼针草等6种修正土壤才能超强的花卉植物并在实践运用中获得了作用。

  在一些土壤污染区域,他们将这些修正花卉与马铃薯等农作物套作栽培,修正花卉吸收了土壤中的污染物,可作为景象花卉再次进入市场出售。而这样的修正花卉因为不被人类食用,也不会进一步给人体带来健康损害。

  景象花卉开败后,可直接经过废物收回处理。胡献刚解说说,“正如电池会集搜集更简单形成污染相同,单盆或少数花卉仍残存微量重金属,不会给环境带来更大担负。”

  专家们的一个一致是,仍是要从根本上进步全社会关于土壤污染问题的注重,从源头上削减污染的发生,而不能只靠亡羊补牢式的修正。

  比方,在极易呈现重金属污染的石油挖掘区域或是相关厂区,应分外注重源头上操控污染物的发生和分散。

  选用抗生从来削减病害,也是养殖业完成添加产值、进步经济效益的一个遍及的做法,研讨标明,抗生素药物只要15%可被吸收运用,剩余的85%被直接排放至环境中。胡献刚提示,人们对抗生素污染形成的潜在危险注重还不行,因为抗生素的很多频频运用,由抗生素引起的抗药性问题现已逐步闪现,将会对人类公共健康构成潜在要挟。