Perhatikan platform pertama media baru untuk perbaikan tanah
Tekan lama kode QR di bawah ini untuk mengidentifikasi perhatian
Kata pengantar
Dengan perkembangan urbanisasi dan industrialisasi serta masuknya lumpur dan limbah perkotaan ke dalam ekosistem pertanian, pencemaran logam berat tanah menjadi semakin parah. Menurut survei yang dilakukan oleh Kementerian Perlindungan Lingkungan dan Kementerian Pertanahan dan Sumber Daya, berbagai polutan di tanah China melebihi standar untuk 16,1% dari total titik survei; Tingkat tanah yang dibudidayakan di atas standar mencapai 19,4%, dan situasi polusi tidak optimis.
Karena tekanan populasi yang tinggi di negara kita, kekurangan sumber daya lahan subur berkualitas tinggi dan permintaan untuk produksi pangan sangat menonjol, tidak mungkin untuk melakukan rekreasi skala besar dari tanah yang terkontaminasi, menanam tanaman non-pangan atau melakukan fitoremediasi; tindakan rekayasa mahal dan sulit diterapkan, dan penimbunan tanah yang terkontaminasi. Dikubur tidak menghilangkan polutan logam berat, jadi untuk tanah pertanian yang terkontaminasi logam berat, tindakan remediasi yang praktis dan layak yang dapat memastikan produksi tanaman yang aman harus pasif secara kimiawi, terutama untuk tanah pertanian yang tercemar ringan hingga sedang.
Remediasi pasif kimiawi adalah penerapan berbagai agen pasif pada tanah yang terkontaminasi, menggunakan mekanisme seperti adsorpsi, presipitasi, redoks, dan kompleksasi untuk mengubah bentuk dan aktivitas polutan dan mengubahnya menjadi kelompok yang tidak aktif dan sulit diserap. Poin, untuk mewujudkan teknologi perbaikan dan pemanfaatan. Passivator yang saat ini digunakan terutama mencakup berbagai zat yang mengandung fosfor, mineral tanah liat, biochar, oksida, bahan organik, dll., Dan efek remediasinya pada polutan yang berbeda, jenis tanah, dan tingkat polusi agak berbeda. Makalah tinjauan terkait juga sering dilaporkan. . Artikel ini merangkum kemajuan penelitian beberapa bahan pasif kimia utama untuk memulihkan polusi logam berat, dan memberikan referensi untuk lebih mempromosikan penelitian dan penerapan tanah yang terkontaminasi logam berat di lahan pertanian.
1 Zat yang mengandung fosfor menyebabkan logam berat pasif di tanah yang terkontaminasi
Selain memberikan unsur hara fosfor bagi tanaman, zat yang mengandung fosfor merupakan salah satu hotspot dalam penelitian remediasi pencemaran logam berat tanah saat ini, juga merupakan bahan remediasi yang murah dan ramah lingkungan, yang secara efektif dapat memperbaiki tanah dengan melepaskan fosfor. Dalam logam berat. Dalam aplikasi praktis, bahan umum yang mengandung fosfor termasuk asam fosfat dan fosfat terlarut, kalsium fosfat, apatit, bubuk batuan fosfat, bubuk tulang dan bahan yang mengandung fosfor tidak larut lainnya, serta bubuk batuan fosfat aktif, bubuk batuan fosfat bakteri-fosfat pelarut fosfat, Kompos serbuk kotoran hewan-batuan fosfat dan bahan komposit lain yang mengandung fosfor. Objek yang diperbaiki dari bahan yang mengandung fosfor terutama meliputi Pb, Cd, Cu, Zn, Ni, Hg, Cr, Co dan As.
Fosfat dapat langsung berpartisipasi dalam passivasi logam berat di dalam tanah, dan sering kali bercampur dengan bahan mineral lainnya. Menggunakan bubuk batuan fosfat yang diasamkan asam fosfat untuk mengolah tanah yang terkontaminasi Pb dapat mengubah non-residu Pb di dalam tanah menjadi keadaan residu dan mengurangi toksisitas pencucian Pb di dalam tanah. Pb dan fosfor membentuk bijih phosphochlorolead yang sangat stabil, yang secara signifikan mengurangi penyerapan Pb oleh tanaman. Selain itu, penggunaan biochar terfosforilasi untuk merawat tanah yang terkontaminasi timbal terbukti memiliki efek remediasi yang baik. Dibandingkan dengan efek passivasi dari asam fosfat, fosfat terlarut (seperti amonium fosfat dan kalium hidrogen fosfat) juga dapat secara langsung berpartisipasi dalam efek pasivasi logam berat. Setelah merawat tanah dengan diammonium fosfat selama 60 hari, pelarutan Cd menurun dari 306mg / kg menjadi 34mg / kg, dan peningkatan kandungan fosfor akan meningkatkan efek stabilisasi Cd. Lei Ming et al. Mempelajari pengaruh disodium hidrogen fosfat pada migrasi logam berat (Pb, Cd, Zn) dari tanah yang terkontaminasi ke beras, dan menemukan bahwa hal itu secara signifikan meningkatkan pH tanah dan mengurangi kandungan Pb, Cd, dan Zn yang dipertukarkan di dalam tanah. Mengurangi kandungan Pb dan Cd di berbagai organ beras.
Superfosfat dan superfosfat berat juga digunakan untuk memperbaiki tanah yang terkontaminasi logam berat. Superfosfat digunakan untuk memperbaiki tanah yang terkontaminasi oleh Pb dan Cu.Setelah masa inkubasi, Pb dan Cu sangat berubah menjadi residu. Superfosfat ganda digunakan untuk pasif dan memperbaiki tanah yang terkontaminasi senyawa Pb, Cu dan Zn.Setelah 4 minggu, ditemukan bahwa secara efektif dapat mengurangi Pb dan Cu yang diekstraksi, tetapi memiliki sedikit pengaruh terhadap stabilisasi Zn di dalam tanah; pengolahan fosfor dapat menghambat Pb dan Migrasi radial Cu dalam profil tanah. Setelah menerapkan perlakuan superfosfat berat pada tanah yang terkontaminasi oleh Pb, Cd, Cu dan Ni, Pb dan Cd akan berubah menjadi keadaan residu, yang mengurangi penyerapan logam berat oleh kubis Cina. Lin Li et al. Menggunakan percobaan pot untuk mempelajari pengaruh penambahan fosfor ke tanah yang terkontaminasi logam berat Cd dan Pb terhadap akumulasi logam berat pada stroberi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan fosfor tidak hanya secara signifikan mengurangi dampak Cd dan Pb terhadap hasil dan kualitas stroberi, tetapi juga mengurangi Cd. , Akumulasi Pb di berbagai organisasi.
Bahan yang mengandung fosfor juga termasuk mineral fosfat yang tidak larut seperti kalsium fosfat, apatit alami, bubuk batuan fosfat, bubuk tulang, dll. Mereka adalah mineral alkali, dan fosfor efektif jauh lebih rendah daripada pupuk fosfat dan fosfat larut. Mengobati tanah tercemar logam berat dengan bubuk batuan fosfat dapat meningkatkan penyerapan As oleh tanaman dan menurunkan kandungan Pb dan Cd pada tumbuhan paku-pakuan. Hidroksiapatit secara signifikan dapat mengurangi ketersediaan hayati Pb, Zn, Cd, Co dan Ni di dalam tanah, dan meningkatkan stabilitas geokimianya. Sifat-sifat bahan nano-fosfor berbeda dari mineral biasa yang mengandung fosfor. Setelah menggunakan nano-Ca3 (PO4) 2 untuk mengatasi pencemaran logam berat Pb, Cu, dan Zn dalam jarak tembak, logam berat yang dapat diekstraksi di dalam tanah sangat berkurang, dan bagian dari Cu dan Pb digabungkan dalam Permukaan nano-kalsium fosfat; saat menggunakan biochar bermuatan nano-hidroksiapatit untuk memperbaiki tanah yang tercemar Pb secara in situ, laju fiksasi Pb mencapai 74,8%, status residu meningkat menjadi 66,6%, dan Pb yang tersedia secara hayati dalam tanah berkurang secara signifikan.
Mineral fosfor yang tidak dapat larut memiliki ketersediaan fosfor yang rendah. Untuk meningkatkan pelepasan fosfor yang tersedia, bubuk batuan fosfat bakteri pelarut fosfor, bubuk batuan fosfat aktif asam organik, kompos bubuk batuan kotoran hewan-fosfat, dll. Juga digunakan untuk mengatasi berbagai tingkat polusi tanah. Setelah bubuk batuan fosfat diolah, kandungan fosfor efektif meningkat, dan efisiensi pasivasi logam berat juga lebih tinggi dari pada bubuk batuan fosfat aslinya. Setelah Park et al. Menggunakan bakteri pelarut fosfor untuk mengolah bubuk batuan fosfat, efek pengikatan Pb pada tanah yang terkontaminasi lebih kuat. Dibandingkan dengan bakteri pelarut fosfat, perlakuan asam oksalat pada bubuk batuan fosfat dapat lebih baik menonaktifkan logam berat Pb, Cu, Cd di dalam tanah. Analisis pencucian toksisitas menunjukkan bahwa kandungan Pb lebih rendah dari standar US EPA; bubuk batuan fosfat dan Setelah asam oksalat mengaktifkan bubuk batuan fosfat, kadar timbal yang dipertukarkan menurun, dan kadar Pb dan Cu yang stabil meningkat, dan efek pengaktifan serbuk batuan fosfat menjadi lebih baik. Xu Xuehui dkk menambahkan bubuk batuan fosfat dan bubuk batuan fosfat aktif ke dalam tanah yang terkontaminasi Cd dan Cu di areal pertambangan, yang dapat menurunkan kandungan logam berat yang tertukar di dalam tanah dan mengurangi penyerapan logam berat Cd dan Cu oleh selada; Kandungan logam berat di bagian aerial dapat dikurangi hingga 55% dan sebanyak 59% dengan kontrol.
Bahan yang mengandung fosfor memiliki arti penting praktis yang penting dalam remediasi in-situ logam berat tanah. Cara ini memiliki sedikit gangguan terhadap lingkungan tanah.Selain menyediakan fosfor, sebagian besar bahan fosfor dapat meningkatkan pH tanah, mempengaruhi bentuk logam berat di dalam tanah, mempercepat konversi logam berat dari larut menjadi tidak larut, dan mengurangi penyerapan logam berat oleh tumbuhan. Penelitian yang ada menunjukkan bahwa bahan yang mengandung fosfor memiliki efek pasif yang baik pada logam berat seperti Pb, Cd, Cu, dll. Mekanismenya ditunjukkan dalam aspek berikut: meningkatkan pH tanah sehingga menyebabkan ion logam berat membentuk presipitasi hidroksida; menggunakan fosfat yang dilepaskan Ini berinteraksi dengan ion logam berat untuk menghasilkan mineral fosfat dengan kelarutan yang lebih rendah (fosfokloroleadit, dll.); Ion logam berat tanah dan kation dalam kisi kristal mineral yang mengandung fosfor menjalani penggantian isomorf dan diperbaiki; kation logam terserap secara elektrostatis pada permukaan mineral Efek ko-presipitasi ditetapkan (Gambar 1), dan mekanisme ini dapat hidup berdampingan di lingkungan aktual.
2 Pasifasi mineral anorganik dari logam berat
Mineral anorganik juga biasa digunakan dalam pasivasi kimiawi logam berat tanah, terutama termasuk bentonit, attapulgite, sepiolite, zeolit dan mineral anorganik lainnya, dan produk samping industri seperti lumpur merah, abu terbang, fosfogypsum dan residu dolomit. Selain itu, terdapat beberapa bahan kimia, seperti besi sulfat. Ini biasanya tidak memberikan nutrisi tanaman dan dapat memperbaiki sifat tanah.
2.1 Pasifator mineral tanah liat
Mineral tanah liat yang digunakan untuk pasivasi polutan tanah terutama meliputi sepiolit, attapulgite, bentonit (montmorilonit), dll. Luas permukaan spesifiknya yang besar menentukan kinerja adsorpsi yang baik, yang dapat dicapai melalui adsorpsi, pertukaran ion, dan Reaksi seperti reaksi posisi dan ko-presipitasi logam berat pasif.
Attapulgite, juga dikenal sebagai palygorskite, memiliki efek remediasi yang baik pada tanah yang terkontaminasi Cd, Pb dan Cu. Pasifasi Zn terutama adalah adsorpsi dan kompleksasi permukaan, dan Cd difiksasi dalam bentuk kompleksasi karbonat, hidroksida atau permukaan. Xie Jingjing et al. Percaya bahwa Zn2 + teradsorpsi dengan cepat pada permukaan attapulgite, diikuti oleh presipitasi yang lambat.Hidrasi yang cepat pada permukaan dapat meningkatkan pH suspensi dan menginduksi hidrolisis dan presipitasi Zn2 +.
Percobaan oleh Zhang dkk membuktikan bahwa ketika attapulgite ditambahkan pada 1% sampai 4% (rasio massa) tanah merah, konsentrasi logam berat yang dapat diekstraksi dalam tanah berkurang secara signifikan. Yin Fei et al. Menemukan bahwa menambahkan 20% attapulgite mengurangi proporsi Pb, Cd, Cu yang dapat diekstraksi, Sampai dengan 35% hingga 54%, Pb yang dapat ditukar yang mudah diserap oleh tanaman berkurang secara signifikan, dan Pb sisa meningkat secara signifikan. Liang et al. Juga menunjukkan bahwa attapulgite dapat menurunkan nilai tukar Cd pada tanah sawah, meningkatkan keadaan ikatan karbonat dan keadaan residu, serta menurunkan Cd pada beras merah sebesar 23% menjadi 56%.
Kapasitas adsorpsi attapulgite untuk logam berat dapat ditingkatkan dengan modifikasi. Memodifikasi attapulgite menjadi jaring mikro-nano dan menambahkannya ke tanah yang terkontaminasi dapat secara signifikan mengurangi jumlah pencucian Cr () di dalam tanah, dan dapat mengurangi Cr () menjadi Cr (). Menambahkan 10% attapulgite kaya kalsium masing-masing dapat mengurangi Cd56% dan Pb82% yang larut dalam asam tanah. Komposit magnet attapulgite lebih unggul daripada komponen tunggal dalam menghilangkan U ().
Montmorillonite dapat mengikat Zn setelah tercampur ke dalam sedimen, tetapi tidak dapat meningkatkan stabilitas Cu. Bentonit 0,5% dapat secara signifikan mengurangi kelarutan dalam air Pb, Zn dan Cd. Zhang et al. Menemukan bahwa montmorillonite dapat menyerap Cu hingga 3741mg / kg, dan menerapkan 2% ke tanah dapat mengurangi 60% toksisitas logam berat pada cacing tanah.
Dibandingkan dengan montmorilonit tunggal, aplikasi lingkungan dari produk modifikasinya lebih menarik perhatian. Montmorillonite-OR-SH (setelah aktivasi asam montmorillonite berbasis kalsium, terdispersi dalam larutan etanol-air-mercaptosilane) Cd teradsorpsi jenuh tidak beracun, setelah terus menerus menanam 4 tanaman, Cd tanah masih signifikan Efek pasif. Penerapan bentonit termodifikasi sulfhidril dapat secara efektif memperbaiki tanah Cd dan Pb, secara signifikan mengurangi kandungan keadaan aktif logam berat di dalam tanah, dan mengubahnya menjadi keadaan gabungan besi-mangan yang stabil, yang memiliki efek passivasi jangka panjang yang baik. Selain itu, ada sejumlah besar laporan tentang penelitian komposit montmorillonite dan polimer organik. Setelah memasukkan kitosan ke dalam montmorilonit, kapasitas adsorpsi maksimum komposit untuk Pb2 +, Cu2 + dan Cd2 + masing-masing adalah 49,3, 28,2 dan 20,6 mg / g.
Sepiolit memiliki kapasitas adsorpsi logam berat yang baik, dapat menurunkan nilai tukar Cd pada tanah persawahan dan meningkatkan keadaan ikatan karbonat dan keadaan residu, sehingga Cd tetap dalam bentuk karbonat, hidroksida atau kompleks permukaan. Penambahan sepiolit 0,5% hingga 5% dapat menurunkan penyerapan Cd bayam sebesar 28,0% hingga 72,1%. Bila sepiolit 5% ditambahkan ke dalam tanah, aktivitas enzim dan biomassa mikroba juga pulih. Penambahan sepiolit dapat menurunkan TCLP-Cd sebesar 0,6% 49,6%, dan penyerapan tanaman dapat berkurang sebesar 14,4% 84,1%. Setelah menambahkan sepiolit 1% sampai 5% ke dalam tanah, jumlah pelindian Cd, Zn dan Pb berkurang 60% sampai 70%, sedangkan konsentrasi Zn pada batang alfalfa berkurang 45%. Dengan penambahan sebesar 5%, aktivitas respirasi tanah, dehidrogenase dan aktivitas alkali fosfatase meningkat masing-masing sebesar 25%, 138% dan 42%. Eksperimen Li et al. Menunjukkan bahwa Cd tukar menurun 14,3% menjadi 49,0%, sedangkan kandungan Cd pada beras merah turun 34,5% menjadi 44,4%. Sepiolit yang dimodifikasi memiliki efek passivasi yang lebih baik, misalnya, dapat meningkatkan adsorpsi Pb setelah modifikasi oleh hidrogen oksida, yang 43,5% lebih tinggi daripada sepiolit alami.
2.2 Penerapan limbah industri
Partikel fly ash memiliki struktur sarang lebah berpori dengan luas permukaan spesifik yang besar, alkalinitas, dan kemampuan tinggi untuk menyerap logam berat. Dapat diterapkan pada tanah yang terkontaminasi untuk memperbaiki logam berat. Percobaan menunjukkan bahwa setelah perbaikan fly ash, kandungan efektif Hg, Cd dan Pb di dalam tanah berkurang rata-rata 24,4% menjadi 31,8%, dan efek passivasi terlihat jelas.
Baik zeolit alam maupun zeolit termodifikasi dapat digunakan untuk menstabilkan polutan logam berat di dalam tanah. Mekanisme kerjanya adalah meningkatkan adsorpsi logam berat di permukaan dengan meningkatkan alkalinitas; atau pertukaran ion logam berat dengan kation di zeolit. Dengan mengubah ukuran pori dengan cara bertukar kation di dekat pori zeolit, sifat adsorpsi baru dapat diberikan pada zeolit. Penelitian menunjukkan bahwa menanam zeolit 2% di dalam tanah selama satu bulan dapat menurunkan bioavailabilitas Zn dan Pb sebesar 15,9% dan 6,1%. Penambahan zeolit pada tanah yang tercemar dapat meningkatkan pH larutan pelindian dan menurunkan ketersediaan hayati Pb. Dibandingkan dengan zeolit alam, zeolit termodifikasi kalium nitrat dan natrium hidroksida dapat secara signifikan menurunkan kandungan Zn hasil ekstraksi asam tanah.
Lumpur merah adalah residu yang dihasilkan alumina pencucian bauksit melalui alkali kuat. Menambahkan 1% lumpur merah ke tanah yang mengandung Pb913mg / kg dapat mengurangi Pb yang diekstraksi oleh NH4NO3 hingga 90%. Menambahkan lumpur merah 5% dapat mengurangi Pb dan Zn yang dapat ditukar tanah hingga lebih dari 99%. Perlakuan lumpur merah selama dua bulan mengurangi kandungan Cu secara hayati sebesar 13,2% dibandingkan dengan kontrol. Namun, beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa penambahan lumpur merah 5% mengurangi tingkat tidak stabil Cd, Ni, Pb dan Zn sebesar 22% menjadi 80%, sedangkan kondisi tidak stabil As dan Cu meningkat masing-masing sebesar 24% dan 47%. Ketika jumlah penambahan lumpur 5% atau lebih, fluiditas Cd, Ni, Pb, dan Zn berkurang lebih dari As, Cu, Cr, dan V.
2.3 Penerapan bahan lain
Beberapa bahan berbasis besi juga digunakan untuk pasivasi logam berat di dalam tanah. Sebagai contoh, steel slag memiliki nilai pH yang tinggi yang mengarah pada pembentukan pengendapan kimiawi logam berat. Menurut laporan Yin Fei dkk., Menambahkan 20% slag baja dapat secara signifikan mengurangi kandungan Cd yang dapat ditukar dan kandungan Zn yang dapat ditukar dan terikat karbonat di dalam tanah, dan secara signifikan meningkatkan kandungan sisa Cu. Menurut laporan, satu bulan setelah ferrous sulfate ditambahkan ke tanah, kandungan As yang diekstraksi asam dari tanah berkurang sebesar 86,6% dibandingkan dengan perlakuan kontrol. Setelah dua bulan, bioavailabilitas tanah As konten 90,8% lebih rendah dari pada kontrol, yang lebih baik daripada arang tulang dan difosfat. Hidrogen kalsium dan kompos. Dengan peningkatan jumlah besi sulfat, efek fiksasi pada As yang tersedia meningkat secara signifikan; ketika rasio molar Fe3 + / PO43- adalah 7,2, laju penyisihan Pb, Cd, dan As yang tersedia dari tanah setelah 7 hari masing-masing adalah 99%, 41%, dan 69%.
Rinklebe dkk membandingkan kemampuan remediasi karbon aktif, bentonit, biochar, kitosan, fly ash, organoclay, dan zeolit pada tanah yang tercemar Cu. Kecuali untuk organoclay dan zeolit, amandemen lain secara signifikan meningkatkan pH tanah. Tica et al. Membandingkan efek passivasi apatit dan Slovakite (campuran dolomit, bentonit, zeolit, dll.). Keduanya secara efektif dapat mengurangi toksisitas logam berat Pb, Zn, Cu dan Cd, sedangkan Slovakite memiliki efek yang lebih baik.
Bahan alam dan limbah yang jumlahnya banyak telah menarik perhatian banyak peneliti karena harganya yang murah dan mudah didapat. Saat ini telah banyak dilakukan percobaan mengenai karakteristik aplikasi dan efektivitas bahan-bahan tersebut, namun aspek-aspek berikut ini perlu diperkuat lebih lanjut: 1) Mekanisme stabilitas mikroskopis dari suatu mineral tunggal terhadap logam berat; 2) Stabilitas jangka panjang logam berat setelah penambahan passivator; 3) Tanah liat Modifikasi mineral dan kinerja produk.
3 Pasifasi Biochar untuk logam berat
3.1 Pengaruh dan mekanisme inaktivasi biochar logam berat tanah
Biochar merupakan bahan penting dalam penelitian remediasi logam berat tanah. Eksperimen lapangan telah membuktikan bahwa biochar jerami gandum secara efektif dapat mengikat Cd dan Pb di dalam tanah. Menerapkan biochar jerami padi dan sekam padi ke tanah dapat secara efektif menahan logam berat dalam waktu singkat. Pengaruh biochar terhadap bioavailabilitas logam berat bersumber dari sinergi berbagai mekanisme seperti perubahan pH tanah, peningkatan kandungan bahan organik tanah, perubahan status redoks tanah dan komposisi komunitas mikroba, serta mekanisme adsorpsi biochar pada logam berat terutama bersifat elektrostatis, Pertukaran ion, ikatan kation , reaksi pengendapan, dll.
Efek passivasi biochar terhadap logam berat dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti sumber biochar, kondisi preparasi (suhu, waktu karbonisasi, dll.), Sifat tanah, jenis logam berat, dan tingkat polusi. Sifat biochar yang terlihat menentukan kemampuannya untuk mengikat logam berat sampai batas tertentu. Bahan baku dan temperatur pirolisis yang berbeda akan menghasilkan biochar dengan sifat yang berbeda, serta efek remediasi dan mekanisme logam berat tanah juga berbeda. Kapasitas adsorpsi biochar berbahan kayu keras pada suhu 600 ° C terhadap Cu dan Zn lebih tinggi dibandingkan dengan biochar berbahan kapas jerami pada suhu 450 ° C. Biochar arang bambu dan jerami padi diaplikasikan pada tanah yang terkontaminasi Cu, Pb, Zn, Cd dalam proporsi yang berbeda, dan ditemukan bahwa biochar tersebut memiliki efek pasif yang lebih baik.
3.2 Penelitian material komposit biochar
Karena hilangnya beberapa kelompok selama proses pirolisis suhu tinggi dan sulitnya pemisahan setelah adsorpsi, para sarjana mulai mempelajari kombinasi biochar dengan bahan lain atau modifikasi kimia untuk meningkatkan kapasitas adsorpsinya. Metode utamanya adalah sebagai berikut: 1) Memodifikasi biochar dengan KOH, H2O2, O3, H2SO4 / HNO3, dll. Untuk meningkatkan luas permukaan spesifik biochar, meningkatkan gugus fungsi permukaannya (seperti karboksil), dan meningkatkan kemampuan untuk memperbaiki polutan; 2) dan Komposit adsorben magnetik (seperti nano-iron oxide, zero-valent iron, dll.) Dapat memberikan sifat magnetik pada biochar, yang bermanfaat untuk daur ulang; 3) Menggabungkan nanoteknologi untuk menyiapkan material komposit baru untuk meningkatkan penyimpanan dan kemampuan pemrosesan biochar; 4) Menggunakan metode modifikasi kimia Mangan atau magnesium oksida, kalsium superfosfat, dll. Diperparah dengan biochar, dan beberapa kelompok yang dapat berinteraksi dengan polutan ditambahkan ke permukaan biochar untuk meningkatkan efek adsorpsi.
Inyang dkk membandingkan efek penghilangan Pb2 + dari biochar ampas tebu dan biochar yang dibuat dari ampas tebu tercerna anaerobik, dan menemukan bahwa kapasitas adsorpsi maksimum untuk Pb2 + adalah 20 kali lipat dari sebelumnya. Agrafioti dkk. Secara terpisah mencampurkan larutan CaO, bubuk FeO, larutan FeCl3 dengan sekam padi dan limbah padat organik untuk menghilangkan As (V) dan menemukan bahwa laju penyisihan As secara signifikan lebih tinggi daripada biochar asli. Zhao et al. Menunjukkan bahwa ko-pirolisis pupuk biochar dan fosfat meningkatkan laju fiksasi logam berat oleh biochar.
4Pasifannya logam berat dengan kapur
4.1 Efek pasif dan mekanisme kapur pada logam berat tanah
Kalsium dapat memiliki substitusi isomorf dengan kadmium. Eksperimen menunjukkan bahwa penerapan perlakuan kapur dapat menurunkan kadar kadmium pada beras merah hingga di bawah batas standar higiene pangan nasional (0,2 mg / kg) dalam waktu 2 tahun. Pandit et al. Menemukan bahwa pemberian kapur dapat menurunkan konsentrasi kadmium pada bayam. Tan et al. Mempelajari perubahan kandungan kadmium dalam lima sayuran (selada, kubis Cina, kembang kol, dll.) Setelah inaktivasi kapur pada tanah, dan menemukan bahwa itu berkurang 40% menjadi 50%.
Teori dan Praktek Remediasi Tanah Terkontaminasi Logam Berat
Penulis: Zhang Naiming eds
Pembelian iklan dangdang
Mekanisme remediasi dan perkembangan teknologi tanah tercemar logam berat
Penulis: Luo Yongming, dll.
Pembelian iklan dangdang
Dua Puluh Tahun Penelitian tentang Polusi Tanah dan Remediasi di Cina (Versi Bahasa Inggris)
Penulis: Luo Yongming
Pembelian iklan dangdang
Pemberian kapur dapat menurunkan kandungan tembaga yang ada di dalam tanah. Setelah tanah yang terkontaminasi timbal diolah dengan kapur, penyerapan timbal oleh jagung menurun secara signifikan, dan kandungan timbal dalam biji-bijiannya dapat mencapai standar higiene pangan nasional. Wu Lieshan dan yang lainnya menambahkan kapur pada lempung kuning yang tercemar buatan, dan tingkat stabilitas tanah Pb, Cu, Cd, dan Zn dapat mencapai 98,5% -99,8%. Adsorpsi krom (Cr6 +) dan merkuri (Hg2 +) oleh kapur sangat stabil, setelah pemberian kapur 6%, tanah dapat mengikat 69% Cr6 + dan 63% Hg2 +.
Kapur mengurangi konsentrasi H + di dalam tanah, meningkatkan muatan negatif pada permukaan partikel tanah, meningkatkan adsorpsi ion logam berat, dan mengurangi mobilitas logam berat. Selain itu, kapur dapat mengubah bentuk logam berat, mendorong pembentukan logam karbonat, dan menurunkan proporsi logam berat aktif.
4.2 Pengaruh kapur dan bahan lainnya
2% kapur gipsum-arang (rasio massa 3: 1: 2) diaplikasikan pada tanah di Hengyang, Hunan, dan tingkat fiksasi kadmium mencapai 58,9%. Pemberian gabungan kotoran sapi dekomposisi alami 2% + kapur 2%, efisiensi stabilitas Pb, Cu, Cd dan Zn mencapai 95,9% -99,4%. Aplikasi kombinasi kapur dan pupuk organik mengurangi kandungan Cd dalam tanah sebesar 54,7%, yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan kapur saja. Wang dkk melakukan percobaan passivasi Cd pada tanah padang rumput, dan senyawa kapur 0,2% + 5% serpentin memiliki pengaruh terbaik, setelah 60 hari perlakuan, kadar Cd efektif menurun sebesar 29,1%. Dia et al. Mempelajari efek pasif dari kapur, terak dan ampas tebu pada tanah liat merah Kuarter, dan menemukan bahwa aplikasi kombinasi memiliki efek terbaik, menurunkan kadar kadmium sebesar 58,3% menjadi 70,9%. Dikombinasikan dengan budidaya varietas padi dengan akumulasi Cd rendah, dapat membuat beras merah. Kandungan Cd dikurangi hingga batas polutan.
5 agen pasif lainnya untuk pasif logam berat
5.1 Agen pasif organik
Bahan organik tidak hanya memberikan nutrisi tanaman dan memperbaiki tanah, tetapi juga merupakan adsorpsi logam berat dan agen pengompleks tanah yang efektif, yang banyak digunakan dalam remediasi polusi logam berat tanah. Bahan organik mengurangi ketersediaan hayati logam berat tanah dengan cara meningkatkan pH tanah, meningkatkan kapasitas tukar kation tanah, dan membentuk kompleks logam-organik yang tidak larut. Saat ini, passivator organik yang umum digunakan terutama mencakup jerami tanaman, kotoran ternak dan unggas, lumpur perkotaan, dan kompos organik.
Ketika milk vetch diaplikasikan di lahan pertanian, kandungan tembaga dan kadmium yang tersedia di dalam tanah berkurang, dan pada saat yang sama kandungan tembaga dan kadmium pada jerami padi dan biji-bijian berkurang. Penerapan campuran jerami padi dan pupuk fosfat dapat menurunkan ketersediaan nabati logam berat di dalam tanah. Aplikasi kompos jerami padi meningkatkan rasio logam berat pada tanah lahan pertanian dalam keadaan terikat karbonat, keadaan terikat oksida mangan besi, keadaan terikat bahan organik dan keadaan residu logam berat Zn, Cd dan Pb, serta menurunkan bioavailabilitas logam berat di tanah lahan pertanian. .
Kotoran unggas, biosolids, dll. Dapat meningkatkan kandungan bahan organik terlarut di dalam tanah, dan membentuk kompleks logam-organik yang lebih stabil dengan logam berat, mengurangi ketersediaan hayati logam berat, terutama bahan organik dengan kematangan lebih tinggi dapat membentuk tanah liat melalui Kompleks terner logam-organik meningkatkan jumlah adsorpsi logam berat. Setelah pemberian kotoran babi, kandungan logam berat Cu dan Zn pada permukaan tanah tanaman padi dan gandum sedikit meningkat, dan daya statis lingkungan menurun. Kotoran unggas, biosolid, dll. Dapat dikombinasikan dengan Hg untuk memperbaikinya setelah digunakan. Menambahkan kotoran babi ke tanah pertanian dapat secara signifikan mengurangi ketersediaan tembaga dan kadmium di dalam tanah, dan juga sangat mengurangi kandungan tembaga dan kadmium pada jerami dan biji-bijian.
Hashimoto dkk. Mempelajari pengaruh kotoran ternak terhadap pencucian Pb dan menemukan bahwa kotoran ternak dapat secara signifikan mengurangi kandungan Pb yang larut dalam air dan dapat ditukar dalam tanah, mendorong konversi ke keadaan sisa, dan mengurangi migrasi dan ketersediaan hayati. Zhang Yali dan yang lainnya mengoleskan kotoran babi dan bahan organik lainnya ke tanah yang terkontaminasi Cd dan memperoleh hasil yang serupa. Pemberian 15 g / kg pupuk kandang dan lumpur tekan filter keduanya mengurangi ketersediaan nabati Ni eksogen di dalam tanah.
Setelah kompos terurai diaplikasikan ke tanah, bioavailabilitas logam berat dapat dikurangi.Tidak hanya dapat secara signifikan mengurangi kandungan bioavailable As, Cd, Pb, Zn, dll. Pada tanah yang terkontaminasi, tetapi juga dapat secara signifikan mengurangi penyerapan logam berat oleh tanaman. Menambahkan kompos biologis ke tanah yang terkontaminasi tembaga secara signifikan mengurangi kandungan tembaga yang diekstraksi oleh CaCl2 dan meningkatkan pH tanah.
Asam humat dapat bergabung dengan logam berat dan juga merupakan agen pasif untuk logam berat tanah. Tanah yang terkontaminasi Pb diolah dengan asam humat dan bentonit (atau superfosfat), dan ditemukan bahwa 20% asam humat dan 20% bentonit, 10% asam humat dan 6% superfosfat ditambahkan masing-masing.Kandungan timbal yang tersedia dalam tanah setelah 40 hari fiksasi semuanya berkurang secara signifikan. Menambahkan lignit yang bahan utamanya adalah asam humat ke tanah yang terkontaminasi tembaga secara signifikan mengurangi kandungan tembaga yang diekstraksi oleh CaCl2 di dalam tanah.
5.2 Serbuk besi
Nano-besi atau bahan nano yang mengandung besi juga memainkan peran penting dalam perawatan logam berat tanah. Beberapa peneliti telah menggunakan besi nano bervalensi nol untuk mengurangi keefektifan Cd, Cr dan Zn dalam tanah yang terkontaminasi, dan menemukan bahwa zat ini dapat secara signifikan meningkatkan stabilitas logam, dan memiliki efek perbaikan dan stabilitas yang baik pada Cr. Penelitian telah memastikan bahwa kompos organik yang dikombinasikan dengan pasir besi, dll., Menunjukkan efek aditif saat memasifkan polutan logam berat, yang secara signifikan dapat mengurangi keefektifan biologis logam berat, dan dapat melebihi efek tunggal pasif anorganik.
Serbuk besi bervalensi nol yang diaplikasikan pada tanah yang terkontaminasi arsenik dapat mengubah arsenik dari keadaan larut air dan teradsorpsi menjadi keadaan gabungan oksida besi-aluminium amorf dan keadaan oksida besi-aluminium kristalin, di mana arsen yang larut dalam air dan teradsorpsi dapat dikurangi 70% dan 18%, keadaan gabungan oksida besi-aluminium amorf dan arsen oksida besi-aluminium oksida kristal meningkat masing-masing sebesar 42% dan 51%, dan secara signifikan mengurangi kandungan arsenik di Panax notoginseng. Nanomaterial besi fosfat dapat secara signifikan mengurangi kandungan Cu yang larut dalam air, dapat ditukar dan terikat karbonat di dalam tanah, dan mendorong konversi Cu ke keadaan residu; nanomaterial besi dapat secara signifikan mengurangi kandungan Cr dalam larutan pencucian tanah.
Penerapan besi bervalensi nol nano yang dikombinasikan dengan asam organik berbobot molekul rendah dapat meningkatkan pembuangan timbal di tanah lahan pertanian, dan asam sitrat 0,2 mol / L yang dikombinasikan dengan besi valen nol 2,0 g / L dapat meningkatkan efisiensi pembuangan timbal tanah lahan pertanian sebesar 83%. Biochar sarat dengan besi bervalensi nol nano dapat secara efektif mengikat kromium di dalam tanah.Ketika 8 g / kg bio-char yang dimuat dengan besi valen nano nol diaplikasikan ke tanah selama 15 hari, kromium heksavalen di dalam tanah tidak dapat dideteksi, sehingga mengurangi kromium dalam sistem tanaman tanah. Transfer.
Kesimpulan
Dengan meningkatnya pencemaran logam berat di tanah pertanian di Cina, sangat mendesak untuk menemukan metode pembuangan yang layak. Dari penelitian dan praktek di dalam dan luar negeri, passivasi kimiawi logam berat dalam tanah dapat lebih memperbaiki logam berat dan mengurangi aktivitas dan risiko lingkungan logam berat.Namun, masih ada beberapa permasalahan yang perlu dikaji dalam penerapan praktis teknologi ini.
(1) Gabungan penggunaan passivasi dan teknologi lainnya
Pasifasi sementara dapat mengubah bentuk logam berat, tetapi belum sepenuhnya diberantas dari tanah. Ketika kondisi eksternal berubah, logam berat tetap dapat dilepaskan kembali, menyebabkan polusi sekunder. Teknologi remediasi mikroba menggunakan sulfida yang dihasilkan oleh mikroorganisme untuk mengikat logam berat di dalam tanah, yang memiliki efek persisten. Selain itu, penggunaan tindakan remediasi rotasi tanaman-fosfor juga dapat memperbaiki pencemaran logam berat di lahan pertanian dengan lebih baik.
(2) Optimasi skema dan modifikasi agen passivasi
Tanah yang terkontaminasi sering kali merupakan sistem di mana banyak logam berat hidup berdampingan. Pada saat yang sama, faktor lingkungan seperti geografi dan iklim memiliki persyaratan berbeda untuk agen pasif. Oleh karena itu, perlu untuk menggabungkan sifat-sifat masing-masing logam berat untuk memilih passivator dan ukuran perbaikan yang berbeda. Modifikasi agen passivasi dapat meningkatkan fungsi passivasi sesuai dengan karakteristik logam berat yang berbeda, membentuk material passivasi multifungsi spektrum luas.
(3) Penelitian dan pengembangan agen passivasi perlindungan lingkungan berefisiensi tinggi yang baru
Agen pasif meliputi bahan sintetik dan bahan alam.Beberapa bahan alami mengandung logam berat dan zat radioaktif. Dibiarkan di lingkungan tanah juga akan menimbulkan efek samping tertentu terhadap lingkungan. Jika terakumulasi dalam jumlah tertentu, bahan tersebut memiliki efek negatif bagi lingkungan. Itu perlu dipertimbangkan. Oleh karena itu, dalam memilih material yang berbeda untuk memperbaiki tanah yang terkontaminasi logam berat, maka harus ramah lingkungan sekaligus meningkatkan efisiensi perbaikannya.
(4) Mekanisme pasif dan stabilitas produk
Sifat passivator merupakan faktor utama yang menentukan mekanisme passivasi logam berat. Saat ini, adalah tepat untuk melakukan penelitian mendalam tentang mekanisme passivasi berbagai bahan untuk meletakkan landasan teoretis untuk praktik lebih lanjut. Dalam logam berat tak larut yang terbentuk, kelarutan hidroksida dan karbonat lebih besar dari pada endapan fosfat. Oleh karena itu, menggunakan kelarutan logam berat dan memilih pasif dan ukuran yang berbeda dapat secara efektif mengurangi Ion logam yang aktif dan lebih berat diubah menjadi mineral yang tidak larut dengan aktivitas yang lebih rendah untuk mencapai efek passivasi yang lebih kuat. Sumber: Ilmu Lingkungan Pertanian
- Selamat Festival Pertengahan Musim Gugur! Suaminya yang berusia 35 tahun akhirnya dipromosikan menjadi ayah: Saya ingin menangis begitu saya melihatnya
- WeChat bisa kaya jika Anda berani mencobanya! Para pekerja migran dan gadis migran kembali ke rumah untuk memulai bisnis mereka sendiri!
- Ledakan kinerja terus bergejolak Tianshen Entertainment, pembuat game, bergegas ke "Loss King", dengan pra-kerugian lebih dari 7,3 miliar yuan tahun lalu