用纳米材料修复污染土壤

王诗堃　谢庆裕

土壤污染问题日益得到重视。近期，我国科学家针对酸性土壤重金属污染修复的研究取得重要进展，为治理酸性土壤和重金属污染提供一种新思路：利用黏土、生物炭等天然材料制备出一种复合纳米材料，材料呈多孔纳米网络结构，其不仅能够固定土壤中盐基阳离子，提高土壤pH值，从根本上修复酸性土壤，还能够还原、吸附土壤中的重金属离子。据悉，该项技术优先适用于农田地块，可使植物中六价铬的富集量降低60%。另外，经济上，这项材料亩均成本只要10元～30元，且使用便捷。相关成果以论文形式刊登于美国化学会绿色化学领域核心期刊《ACS可持续化学与工程》。

该课题组的负责人吴正岩告诉记者，该材料可以针对不同环境和土壤类型调整配方，以适用于矿山、工业用地、农田等条件。目前课题组发表的文章和专利中的技术优先适用于农田地块。同时，课题组正在研发工业重金属废水源头治理技术以及有机肥中重金属修复技术，重点治理对象为铬、镉、铜、砷等，预计1～2年后研发成功。

同时修复酸性土壤和重金属污染

随着全球经济的快速发展，含重金属的污染物通过灌溉、干湿沉降等多种途径进入土壤，造成土壤中重金属富集。其不但影响农产品产量与品质，而且涉及大气和水环境质量，并可通过食物链危害人类和动物的生命和健康。

目前，全世界平均每年排放汞约15000吨，铜约340万吨，铅约500万吨，锰约1500万吨，镍约100万吨。在我国，长三角、珠三角、环渤海等经济较发达地区，以及东北老工业基地等区域，都面临着土壤污染问题。

针对这一世界性难题，日前，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所吴正岩课题组，利用黏土、生物炭等天然材料制备出一种复合纳米材料，能提高土壤pH值，从根本上修复酸性土壤。

与此同时，这种材料可以有效控制六价铬的迁移，将六价铬转化为三价铬，降低农作物对六价铬的富集，有效緩解六价铬污染。

据了解，铬在自然环境中最常见的价态是三价和六价，而六价铬的毒性远高于三价铬。特别是六价铬被人体吸入后可能具有致癌性，而一般认为三价铬毒性较小或无显著毒性。六价铬可以透过细胞膜刺激皮肤，使皮肤过敏，并对食道、呼吸道造成损害，通过食物链在人体内富集，引发一系列病变，严重威胁人类健康。

近年来，随着冶金、金属加工、制革、颜料和有机合成等行业的发展，铬及其化合物被广泛应用，随之而来的大量含铬废水、废气及废渣被排放到环境中，引发环境问题。2014年由环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》中，铬的点位超标率达1.1%。

新型修复材料成本低使用方便

吴正岩向记者简要地介绍了制备这种复合纳米材料的方式：首先需要将原材料进行重力分层和辐照处理；然后进行有机修饰，并按照一定比例进行复配；最后进行筛分、造粒和分装，得到重金属修复剂产品。

据了解，这种新型的土壤修复材料亩均成本只要10元～30元，修复过程直接融入耕种流程之中，使用便捷。另外相较于传统修复方法，效率也有提高。另外这种材料易于加工，可制成粉剂、液剂或颗粒剂。

这项技术的效果在实验中已得到初步验证。在盆栽试验（指用盆钵栽培作物进行农业科学实验，常用于模拟环境污染物对植物的危害）中，研究团队证实，使用这种修复材料，可以有效降低玉米对六价铬的摄取，对叶片的高度、叶绿素含量和玉米根长有积极的影响。

吴正岩告诉记者，除了盆栽试验外，研究团队还做了面积约为10平方米的小区试验，结果表明，该技术可以使植物中六价铬的富集量降低60%。他同时表示，今年将在江西、湖南、浙江等地进行大田试验。

值得注意的是，在2014年，吴正岩团队即已申请了“一种修复土壤重金属的功能性肥料及修复剂”专利。吴正岩告诉记者，这项专利与其新近发表的论文的技术相似，仅在配方和生产工艺存在一定差别。具体而言，论文中所述的是酸性土壤六价铬修复剂，而专利中的六价铬修复剂适用于普通土壤（即对土壤类型没要求）。

吴正岩介绍，酸性土壤大约占世界不冻土的30%，它能够造成农业减产，而且会激活重金属离子，加剧重金属对人体的危害和对环境的污染，已经成为我国乃至世界农业和环境领域亟待解决的关键问题。

广东：分类施策试点治理土壤污染

同样受到土壤污染困扰的广东，近年来将重金属污染防治与土壤污染治理相结合，在重金属污染综合防治、土壤污染调查、污染土壤治理修复试点示范等方面已开展一系列工作，并取得初步成效。

作为14个重金属污染防治重点省份之一，广东在“十二五”重金属污染防治考核中被评为良好等级。截至2015年，全省铅、汞、镉、铬、砷等主要重金属排放量分别较2007年减少28.2%、20.4%、22.2%、17.9%和28.5%，7个重点防控区已有5个实现重点重金属排放量比2007年减少15%的目标，非重点防控区全部实现了2015年排放量不超过2007年的目标。

广东省环境科学研究院总工程师肖荣波表示，土壤污染治理是长期的过程，国家“土十条”和去年底省政府印发的《广东省土壤污染防治行动计划实施方案》都把安全利用率作为土壤污染防治的一个核心指标。该指标强调的是污染土壤采取治理措施后，风险得到防控并能安全利用。例如轻度、中度污染耕地可以通过农艺调控、替代种植得以重新安全利用。根据环保部数据，全国耕地土壤点位超标率为19.4%，广东这个比例会更高一些。根据实际，广东把全省2020年和2030年的污染地块安全利用率的阶段目标分别定在90%和95%。