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重金属污染农田修复实践案例分享

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  严格保密 严格保密 重金 属污染农田修复实践案例分享 2017 年8 月 汇报人:王湘徽 严格保密 目录 第一 章 全国农田污染概况 第二 章 修复实践案例 第三章 总 结与展望 1 严格保密 绝密 严格保密 2 第 一章 全国农田污染概况 严格保密 1.1 污 染情况 3 《 全国土壤污染状况调查公报 》 环境保护部、国土资源部 2017.4.17  耕地土壤点位超标率为 19.4%,其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7%、2.8%、1.8%和1.1%,主要污染物为 镉、镍、铜、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃。  在调查的 55 个污水灌溉区中, 39 个存在土壤污染...

  严格保密 严格保密 重金 属污染农田修复实践案例分享 2017 年8 月 汇报人:王湘徽 严格保密 目录 第一 章 全国农田污染概况 第二 章 修复实践案例 第三章 总 结与展望 1 严格保密 绝密 严格保密 2 第 一章 全国农田污染概况 严格保密 1.1 污 染情况 3 《 全国土壤污染状况调查公报 》 环境保护部、国土资源部 2017.4.17  耕地土壤点位超标率为 19.4%,其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7%、2.8%、1.8%和1.1%,主要污染物为 镉、镍、铜、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃。  在调查的 55 个污水灌溉区中, 39 个存在土壤污染。在1378个土壤点位中,超标点位占26.4%,主要污染物为镉、砷和多环芳烃。 注:本次调查土壤污染程度分为 5 级:污染物含量未超过评价标准的, 为无污染;在 1 倍至 2 倍(含)之间的,为轻微污染;2 倍至 3 倍(含) 之间的,为轻度污染;3 倍至 5 倍(含)之间的,为中度污染;5 倍以上 的,为重度污染。 严格保密 4 1.1 污 染情况 全 国达标耕地缺口 2 亿亩 18 亿亩 - [ 20 亿亩×(1-19.4%)] 2 亿亩 国家耕地红线 全国耕地面积 土壤点位达标率 达标耕地缺口 受污染的耕地,很可能导致“ 镉大米”、“ 重金属蔬菜”等事件。这些地块中,有 五千多万亩 耕地是中重度污染,必须花重金修复才能继续耕种。 严格保密 1.2 土十条目标 5 实 施农用地分类管理,保障农业生产环境安全  划定农用地土壤环境质量类别:未污染和轻微污染的划为 优先保护类,轻度和中度污染的划为 安全利用类,重度污染的划为 严格管控类  安全利用类耕地集中的县(市、区)要结合当地主要作物品种和种植习惯,制定实施受污染耕地安全利用方案,采取 农艺调控、替代种植等措施,降低农产品超标风险。到2020年,轻度和中度污染耕地实现安全利用的面积达到 4000 万亩。  在 江西、湖北、湖南、广东、广西、四川、贵州、云南等省份污染耕地集中区域优先组织开展治理与修复。到2020年,受污染耕地治理与修复面积达到 1000 万亩。 严格保密 绝密 严格保密 6 第 二 章 修复实践案例 严格保密 7 2.1 河南济源项目 项目简介 济源市土壤重金属污染农田修复试点项目位于济源市克井镇塘石村,项目点农田受周边铅冶炼企业影响,重金属超标威胁粮食安全。 污染类型:镉、铅、砷 建设规模:15亩 采用技术:异位稳定化 项目周期:2年(2015年9月~2017年8月)  中央资金试点项目  北方重金属污染土壤修复的代表性工程 严格保密 8 2.1 河南济源项目 浓度分布 污染主要来源于大气沉降 严格保密 9 2.1 河南济源项目 重金属形态 Pb 主要以铁锰氧化物结合态(FM)Pb 的形态存在于土壤中 Cd主要以交换态(EX)Cd 和碳酸盐结合态(CC)Cd 的形态存在于土壤中 严格保密 10 2.1 河南济源项目 中试实验 (2015 年9 月~2016 年6 月) 中 试试验分为淋洗实验和固化稳定化实验,共计7个中试场地,其中淋洗实验2块,固化稳定化实验5块,中试地块具体情况如下: 注: 1 1 、2 2 、3 3 、4 4 、5 5 号地块 固化稳定化实验 6 6 、7 7 号地块 淋洗实验 严格保密 11 2.1 河南济源项目 中 试实验效果 不 同稳定剂及淋洗剂对小麦籽粒重金属含量的影 响 铅含量:Fixall、凹凸棒石、SSP和淋洗剂柠檬酸、EDTA的小麦籽粒与对照相比,下降率分别为41.43% 、37.55%、20.84%、29.88%、9.21% 镉含量:凹凸棒石和氯铝酸钙与对照相比低8.64、6.22% 砷含量:含量均未检出 采用原位淋洗区块,小麦籽粒中的污染物降低不显著。此外,由于长时间淋洗可能会破坏农田土原本的质地,导致生物量下降十分明显 严格保密 12 2.1 河南济源项目 稳定化 药剂 - - 日本 Fixall 稳定化 药剂 - - 酸改性凹凸棒土 凹凸棒土的SEM图 Fixall稳定化药剂主要成分是硫酸钙与氧化铁。 硫酸钙作为一种广泛被应用的土壤改良剂。不仅提供作物生长需要的钙元素与硫元素,补充土壤肥力;还能消除土壤的碱性,改良土壤。 氧化铁通过将金属离子捕捉到结构体细孔内部以及和表面官能基团生成络合物两种方式,吸附土壤中重金属元素。 含有较高的矿质营养元素,可以增加土壤的肥力,提供微量元素。 含水链层状富镁铝硅酸盐矿物,晶体呈棒状、纤维状,层内贯穿孔道,表面凹凸相间布满沟槽,具有较大的比表面积。 具有较好的保水性和黏结性,能对协调土壤的水肥气热、提高土壤肥力具有良好的效果。 氧化铁的SEM图 稳定剂的成分简介 严格保密 13 塘石地区分为A、B、C三个区,共设臵15组处理,各组稳定化药剂添加情况下图: 2.1 河南济源项目 工 程施工 (2016 年9 月~2017 年6 月) 严格保密 14 坡头镇(对照区1,0.3亩)共设臵7组处理,各组稳定化药剂添加情况如下图: 2.1 河南济源项目 工 程施工 (2016 年9 月~2017 年6 月) 严格保密 15 九里沟(对照区2,1.5亩)共设臵7组处理,各组稳定化药剂添加情况如下图: 2.1 河南济源项目 工 程施工 严格保密 16 2.1 河南济源项目 工 程施工 严格保密 17 根据前期数据分析,综合比较几组处理对土壤及农作物的影响,塘石地区的8 组处理(A-4、B-1、B-2、B-6、C-1、C-2、C-3、CK),进行点对点土壤和植物样品采集。 2.1 河南济源项目 采 样分析 污染区域 塘石地区 塘石地区各处理下小麦籽粒中砷的含量范围在0.11mg/kg~0.16 mg/kg 之间。 B B- -6 6 ( 凹凸棒石添加比例 3% )、B B- -2 2 ( 凹凸棒石 添加 比例 5% )、B B- -1 1 (凹凸棒石添加比例 7% )处理下小麦籽粒中镉的含量与CK相比分别低了0.01mg/kg、0.07mg/kg、0.02mg/kg。 严格保密 18 采样分析 非污染区域 2.1 河南济源项目 坡 头镇 九里沟 严格保密 19 采样分析 土壤中重金属Cd 有效态 2.1 河南济源项目 严格保密 20 1、施加不同复配比例的稳定化药剂凹凸棒石与 Fixall 后,对土壤肥力无破坏作用。 2、污染农田中添加稳定剂 Fixall、凹凸棒石,可一定程度上减少小麦根部、茎、颖壳、籽粒中 的铅、镉、砷含量。铅、镉、砷在小麦不同部位的含量顺序为:根茎颖壳籽粒。 3、污染农田中重金属有效态含量与农作物籽粒中重金属含量有一定线 河南济源项目 项目总结 严格保密 21 2.2 广东韶 关 项目 项目简介  韶关示范先行区项目  南方重金属污染土壤修复的代表性工程 韶关市仁化县内有凡口铅锌矿及丹霞冶炼厂,由于位于成矿带上,当地土壤重金属本底值含量高;以及早期有色金属开采和冶炼过程中,环保监管措施不完善,导致周边农田土壤重金属污染严重,农产品中重金属含量也超过国家食品安全标准。 污染类型:镉 建设规模:100亩 采用技术:原位钝化技术 项目周期:1年(2016年1月~2016年12月) 严格保密 22 土壤检测分析:pH4.18~4.45 , 为强酸性土壤;仅镉超标,超标倍数0.42 2.2 广东韶 关 项目 严格保密 23 工程施工 2.2 广东韶 关 项目 翻耕除草 撒施活化剂、调理剂 翻耕混匀 种植水稻 取样检测 严格保密 24 2.2 广东韶 关 项目 药剂原理 健地丰土壤调理剂主要是由钙、镁、硅组成的超细粉末状物品,撒施至土壤表面经翻耕混匀后,灌水浸泡,土壤调理剂中的 偏硅酸盐水解,提供土壤pH,降低土壤中重金属活性,土壤调理剂具有大比表面积的特性,在晶种的作用下能够有效吸附土壤中重金属并形成结核,从而降低土壤中重金属的迁移。 在撒施“健地丰”土壤调理剂的同时,撒施稀释营养调节剂,能够一定程度减少土壤电位,降低土壤粘结性,使土壤调理剂更加均匀的混合至土壤颗粒中。 严格保密 25 早稻治理区域划分 晚稻治理区域划分  为比较土壤调理剂对不同水稻品种的效果,早稻种植过程中对项目进行不同水稻品种布臵。  晚稻种植只种尾香粘一个品种 2.2 广东韶 关 项目 严格保密 26 经过治理后早稻种植的三个水稻品种稻谷中的重金属镉含量都符合国家食品安全标准。 五优308品种经过处理后,稻谷中镉含量为0.044mg/kg,比空白处理降低了74.4%; 五优615品种经过处理后,稻谷中镉含量为0.149mg/kg,比空白处理降低了54.3%; 尾香粘品种经过处理后,稻谷中镉含量为0.051mg/kg,比空白处理降低了58.2%。 稻谷检测结果(早稻) 2.2 广东韶 关 项目 严格保密 27 晚稻种植之前没有再重新添加土壤调理剂,在项目实施区域只种植了尾香粘一个品种。 经检测,结果表明处理区域种植的稻谷镉含量为0.09mg/kg,比空白处理降低了81.9%,远低于国家食品安全标准。 2.2 广东韶 关 项目 稻谷检测结果(晚稻) 严格保密 28 1.治理时间短,在撒施调理剂后一个星期左右就可以种植农作物; 2.操作简单方便,不需要改变农户原有种植习惯,撒施后翻耕混匀即可。 3.治理时效长,根据试验检测结果,撒施后至少可以保证两季水稻稻谷中重金属镉含量低于国家食品安全标准。 4.不影响农时,可大面积实施;在农闲或种植之前撒施均可。有充足时间保障大面积撒施治理。 2.2 广东韶 关 项目 项目总结 严格保密 绝密 严格保密 29 第 三 章 总结与展望 严格保密 30 英国Shipham村庄 日本神通川流域妇中村 土壤镉含量 表土镉含量全部超过30毫克/千克,60%以上的表土超过60毫克/千克,最高达340毫克/千克 土壤中的镉平均值1.12毫克/千克,变幅在0.46-4.85毫克/千克 食品镉含量 冬天蔬菜镉含量为0.02-1.77毫克/千克鲜重,平均0.23毫克/千克 大米镉平均值在0.99毫克/千克,变幅在0.25-4.23毫克/千克 夏天蔬菜0.01 -3.56毫克/千克鲜重,平均0.52毫克/千克 居民健康状况 当地居民的镉摄取仅为200微克/周,远低于WHO当时规定的400-500微克/周 1960年当地老年妇女痛痛病发率高达高达20%以上;2004年该区域痛痛病患者高达230多人 总结 食品安全无超标,居民身体健康 大米镉含量超标,严重威胁居民健康,痛痛病高发 *注:以上数据均来于陈能场博士《从中英日三个矿区看土壤污染结局及其启示》,2015年5月19日 土壤重金属量与农作物重金属含量并无线. 耕地污染与农产品重金属超标 严格保密 3. 耕地污染与农产品重金属超标 31 土壤中重金属有效态是否决定农作物中重金属含量? 土壤营养失衡、有机质贫乏和土壤生态破坏 土壤地力下降是否决定农作物中 重金属含量超标? 高强度耕作 导致土壤营养缺失 工矿业和化肥施用等 导 致土壤 酸化 工矿业发展和化肥大量施用 土壤酸化、PH值失衡 微生物种群减少 土壤板结,成为“死地” 一亩地耕作层共有土壤150~200吨;若种植水稻,一年从耕地里拿走1~2吨作物 雨水和灌溉水冲刷/酸雨淋洗土壤 土壤营养(无机盐)、有机质流失 土壤贫瘠 灌溉和雨水淋洗 导致土壤营养 流失 什么决定农作物中重金属含量 ?? 严格保密 绝密 严格保密 32 THANK YOU !