湖南省重金属污染防治治理思路及研究进展PPT格式课件下载.ppt

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主要矿物硫镉矿、锌矿、铅锌矿、铜锌锌矿。

金属镉比锌更易挥发，在高温炼锌时，它比锌更易逸出。

镉的主要污染源是电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的废水和尘降。

伴生镉的铅锌矿等采、选、冶和有色金属冶炼加工等通过大气沉降和水源扩散导致区域环境镉污染！

1、最主要原因是我省有色金属冶炼加工和矿中伴生镉较高所致,湖南省镉污染物在工业各行业的分布,2、历史上镉含量高的污水灌溉是造成我省农田镉污染的最大污染源,国内外文献：

农田镉35.6%来源于大气沉降，56.2%来源于有机肥，8.2%来源于化肥。

西方估计：

磷肥占54%58%，空气沉降占39%41%，污泥占2%5%。

1）在工业污染得到严格控制西方国家磷肥对土壤镉贡献最大，旱粮作物为主的我国北方有机肥和沉降贡献较大。

2）水稻需水量大、灌溉水中镉可能导致土壤镉积累加剧。

稻田用水量大，按国家灌溉水标准镉限量为0.01mg/kg，相当于带入6g镉，如果全部被土壤消纳，相当于7.5年即可引起土壤超标（0.3mg/kg）。

有机肥的镉含量现状：

普遍在062.7mg/kg，差异较大，平均2.57mg/kg，超过国家标准有机肥料NY5252011规定的精制有机肥Cd3.0mg/kg约为10%左右，城市淤泥制成有机肥普遍超过3.0mg/kg的标准。

目前我省有机肥稻田利用存在一定风险，需要限量农业利用；

城市污泥普遍镉含量较高10mg/kg左右，建议禁止稻田利用。

磷肥施用量对土壤残留的影响：

3、肥料对农田镉污染存在风险，但影响较小,有机肥试验结果：

有机肥含Cd3.0mg/kg左右保证土壤平衡,4、土壤酸化加剧稻米镉大面积超标,农业厅报导数据，80年代以来，我省农业土壤酸化提高0.5个点。

34年的长期试验表明，土壤pH由1981年的6.6下降到2007年的5.4。

土壤pH与有效态的关系,土壤pH与土壤有效镉呈显著的线性负相关：

每降低1个pH单位，土壤有效镉提高比例为22.2%（0.102mg/kg），糙米镉含量提高0.12mg/kg，比例为29.4%。

5、稻草还田使稻田镉循环受阻,过去稻草主要作为燃料、垫栏，然后进行蔬菜、旱地等生态系统，进入稻田生态系统较少。

80年代以来，农村燃料煤、气、电的普及，稻草作为燃料的途径被阻断，代之是稻草直接或焚烧还田。

稻草含镉量普遍是稻谷的4-12倍，过去的稻草循环模式，使稻田镉逐步带出系统，而现在稻田的镉被留在稻田，加剧了镉污染。

农田污染防治对策,切断污染源：

大气、肥料、降水、含重金属的废弃物土壤修复：

施入钝化剂/调理剂、不同农艺措施植物修复：

超积累植物修复、改种经济作物、低吸收品种循环阻控：

废弃物循环、食物链循环,客土法：

置换清洁土壤，包括：

污染土壤填埋与固定：

根据污染层次将污染土壤剥离，转运至安全区域填埋，并采取相关技术固定土壤中的重金属活性，控制重金属向环境扩散。

清洁土壤置换：

选择重金属含量低、肥力性状好的自然或耕作土壤回填，如肥力性状差需进行培肥。

优点：

简单、实用缺点：

成本高、需清洁土源，针对大面积农田难以实现。

案例：

浏阳镇头镇3000亩耕地修复，结合土地整理项目进行。

重金属污染修复主要技术客土法,淋洗法：

将土壤中的重金属洗涤出来。

包括原位淋洗、异位淋洗淋洗剂选择：

有机酸、络合剂等土壤分散和重金属分离优点：

可一次性使土壤达标缺点：

工程量大、成本高、难以完全洗涤干净,重金属污染修复主要技术淋洗法,奉向东博士采取的有序可控纳米多孔陶瓷官能团过滤淋洗水中的重金属。

20nm,植物修复：

植物萃取是指利用植物根系吸收土壤污染物质并运送至植物地上部。

富集植物筛选：

As蜈蚣草、Cd东南景天、滇苦菜、水葱优点：

成本低、生态。

缺点：

耗时长，对难溶态无效。

重金属污染修复主要技术植物修复,超富集植物，如油菜、宝山堇菜、龙葵等。

如龙葵,在Cd污染超临界值100倍的土壤上,比一般植物吸收高100倍的镉，但在轻度中度Cd污染土壤上，对Cd的吸收仅比一般植物高2-3倍,1mg/kg。

以含Cd量0.5mg/kg的土壤为例：

种植龙葵植株Cd含量为1mg/kg，龙葵干物量为450500kg/亩,每季每亩移走Cd500mg，要把该土壤中的Cd降到安全水平（0.2mg/kg以下）,需要种植龙葵90季。

一般的水稻品种植株平均含Cd量为5mg/kg（我们已发现促进更大富集的方法），生物量为600kg/亩，每季从土壤中移走3gCd，把土壤全Cd从0.5mg降到0.2mg/kg，一年2季只需种植水稻5年。

植物萃取修复方法是可行的：

外源控制+生物质移走。

稳定化技术：

模仿金属矿的形成过程，使重金属颗粒在天然岩石中间体的吸附、反应吸附、离子交换等作用下被稳固剂所固定，进一步通过硅酸、铝等含水性非晶物质及低结晶矿物的高度结晶化，使重金属成为矿物中的微量成分。

重金属污染修复主要技术稳定化,结晶物质再结晶交错晶体强结构的固化网，将固化的重金属进一步封固。

达到了固化的作用，起到稳定化的效果。

形成的固化物质在环境条件改变（如pH）的情况下，也可抑制污染物质的再次溶出、扩散。

最终达到降低重金属污染的目的。

减少、控制工矿企业向环境排放重金属湘江流域重金属治理的七个重点区域，经过治理，铅、汞、镉、铬、砷等重金属排放总量将在2008年基础上削减70%左右。

方案规划项目927个，总投资595亿元；

湘江全长969公里，在湖南境内773公里，被湖南人民称为“母亲河”。

湖南省近80%、超过4000万的人口依江而居，70以上的大中型企业沿江而立。

治理期限20112015年。

打造东方莱茵河,当前政府的一些污染源治理方案,达标生产区，将大米中镉0.2mg/kg、耕地镉0.4mg/kg，共76万亩。

“在污染的土地上生产出合格的大米”。

“VIP技术”治理。

通过生物、农业措施和环境改善来达到生产合格产品的目标。

根据农业部、财政部湖南重金属污染耕地修复及农作物种植结构调整试点意见和湖南省政府部署安排，在长株潭地区19个县市区部分存在重金属污染的耕地全面推广增施商品有机肥、喷施叶面肥、种植绿肥、深耕改土和优化水分管理等5项土肥水技术。

政府部门采取措施农业部基本思路：

“因地制宜、政府引导、农民自愿、收益不减”长株潭试点根据污染轻重程度将土地划分为三类，污染较轻的“达标生产区”、中度污染的“管控生产区”和严重污染的“替代种植区”。

管控生产区：

大米镉0.20.4mg/kg，农田镉1.0mg/kg，80万亩。

“四专一封闭”管理模式：

专业品种、专区种植、专企收购、专厂储存、农产品封闭运行。

不达标的产品将被全部收购，阻止其进入市场。

作物替代种植区，大米镉0.4mg/kg，农田镉1.0mg/kg，14万亩。

改种非直接食用、非口粮的棉花、蚕桑、麻类、花卉等农作物。

当前我省耕地重金属污染修复采取技术,降低土壤镉活性,1、施用石灰：

降低土壤镉活性的简单、适用、低成本方法。

有研究表明，pH提高1个单位，稻米镉含量降低30%。

适用范围：

酸性镉污染土壤。

并不是pH越高越好，超过7会适得其反。

2、长期淹水管理：

通过还原形成二价S2-，与Cd形成沉淀，能显著降低镉活性。

Eh降低50mV，稻米镉含量降低18%。

“双刃剑”污水负面影响；

还受水源条件影响、水利条件影响。

3、施用有机肥：

有机质与镉络合。

普遍施用100kg有机肥能使稻米镉含量降低5%。

4、施用活性硅肥：

形成硅酸镉沉淀，比碱性石灰等更稳定，但受活性硅材料影响、成本相对较高。

降低土壤镉活性的主要技术措施,施用生石灰（170万亩）提高土壤pH、钝化土壤镉活性；

种植绿肥（50万亩）和增施有机肥（50万亩）促进有机质与镉络合；

深耕改土（小面积试验）以提高土壤的环境容量；

优化稻田水分管理（小面积试验）以降低水稻生育期内镉向水稻籽粒迁移；

初步试验示范的监测结果表明，单季施用生石灰100kg/亩，可使稻米镉含量降低30%-50%，可使酸性轻度污染土壤（土壤全镉0.6mg/kg，稻米镉含量0.3mg/kg）实现稻米镉含量不超标。

新技术产品土壤调理剂研发和示范,针对石灰存在1）稳定性差、2）施用困难（影响身体健康）、3）石灰品质不稳定、4）影响土壤性质等科研院校和企业从其他机理寻找修复技术产品：

基于硅材料活化：

提高有效硅与镉作用基于生物质炭化：

高活性比表面的吸附功能高活性磷物质：

如羟基磷灰石，增加磷与镉作用的活性活性巯基物质：

利用高活性-SH基与镉形成难溶物质。

湖南省农业科学院、湖南农业大学与湖南宇丰农科生态工程有限公司、广东健地农业科技公司正在研发的“宇丰土壤调理剂”、“健地丰”土壤调理剂，在大田试验示范表现出显著的效果。

成都新朝阳、北京阿姆斯、广东大众、金葵子、植保素等公司的土壤调理剂、腐酸酸有机肥均在长株潭进行试验示范。

减N20%施用可增产5.0%，稻米镉含量降低28.2-45.5%。

应用于轻度镉污染（土壤Cd0.6mg/kg，米Cd0.3mg/kg）可确保稻米达标。

碱性缓释复混肥料试验示范效果,亩施用土壤调理剂100-150kg，可提高pH0.3-0.5个单位，降低稻米镉含量21.455.2%。

中轻度镉污染（土壤Cd1.0mg/kg，米Cd0.4mg/kg）合理施用可确保稻米镉达标。

宇丰土壤调理剂试验示范效果,农产品质量安全控制技术,重金属污染源控制是关键：

严格控制污染源产地土壤污染修复是前提：

确保土壤环境质量产地种植结构调整是基础：

确保农业安全利用更新栽培管理技术是必需：

减少土壤累积、降低作物吸收总之，新的形势下如何构建“良种良法良田良态”是保证农产品质量安全的关键。

1.镉污染修复的技术思路：

优先保障农产品镉不超标，逐步修复土壤污染,污染成因与污染源控制大气沉降农业灌溉水有机肥磷肥与复合肥,阈值控制,降低土壤镉生物有效性镉有效性钝化淹水还原控制施用清洁有机肥,循环废弃物阻控稻草镉移出轮作富集植物废弃物农用控制,生态修复,土壤-植株-籽粒阻控颉颃镉进入根系颉颃镉进入籽粒镉在水稻茎叶内固定,土壤修复,迁移阻控,低积累水稻品种品种筛选应用QTL群体高积累基因敲除低积累基因育种,低积累作物/品种及其种植制度,大面积应用,控制稻米镉不超标,污染土壤逐渐修复,显著降低稻米镉,组合技术模式,严格标准,良性循环,降低活性,减少积累,低吸收作物园艺作物果蔬作物粮油作物非食用作物,2.低积累水稻品种是有效降低稻米镉的易推广途径,水稻产量与籽粒镉无相关性，筛选高产、低积累水稻品种可兼顾粮食安全与质量安全。

当前已筛选的低积累水稻品种有：

早稻：

湘早籼32号、株两优819晚稻：

湘晚籼12号、湘晚籼13号,多年、多单位筛选仅得到早晚稻各2个品种，品种低吸收积累机理仍不明确！

针对长株潭76万亩达标生产区，推广已基本确认的镉低积累品种，包括湘早籼32号、株两优819两个早稻品种和湘晚籼12号、湘晚籼13号两个晚稻品种。

落实早稻面积4.1万亩，晚稻面积13.9万亩。

同时预留补贴资金进行种子预订，确保2015年的76万亩全面推广。

低积累水稻品种的主要技术措施,当前我省耕地重金属污染修复的主要做法,科研方面：

扩大低积累品种筛选、加强低积累品种选育,当前我省耕地重金属污染修复的主要做法,进一步针对当前主推品种进行多区域、盆栽和大田相结合的筛选试验。

探索低积累品种机理：

温度、灌溉方式、土壤pH等条件对低积累品种的差异影响。

进行低积累亲本材料的筛选、创制。

利用低积累亲本材料进行低积累品种选育低积累基因识别、克隆和分子育种基因敲除技术：

识别高积累基因，然后进行敲除。

不影响品种的其它性能。

3.农作物结构调整可有效保障农产品质量安全,针对重度污染稻田（土壤镉含量1.0mg/kg，稻米镉含量0.4mg/kg）进行低积累农作物替代种植。

改制低积累粮食作物：

玉米0.737万亩、高粱0.363万亩改制非食用农作物：

棉花0.2万亩、蚕桑1.75万亩、麻类0.35万亩、花卉（0.35万亩）等，通过低积累农作物或非食用农作物替代，达到污染稻田安全利用。

稻田玉米改制研究,玉米镉-土壤有效镉回归：

Y=0.2274x-0.0630按0.1mg/kg国家标准，土壤有效镉含量为0.72mg/kg。

玉米改制阈值推算,重度污染土壤,油菜,普遍认为油菜是富集植物，而且油脂中不累积镉，因此，可以将油菜/油料作物作为镉污染的轮作模式。

油菜累积镉的规律为：

根茎壳籽，各部位镉累积与硫苷含量呈显著负相关。

各部位镉累积浓度低于水稻，因此，利用油菜修复土壤镉污染可能性较小。

不同油菜品种不同部位镉含量变化土壤Cd含量0.96mg/kg,富硒叶面肥（含有Se、Zn、壳聚糖等有利于降低镉吸收积累的物质）,富硒叶面肥降镉适用于稻米镉含量0.1mg/kg以上，喷施2-4支“丰硒源”叶面肥（含硒0.3%），可提高稻米籽粒硒106.7-217.8%，稻米镉降低24.2%-26.1%。

4.叶面肥等调理可有效降低镉累积,分蘖、齐穗期喷施后水稻茎秆镉含量分别比对照降低28.7%（p0.05）、13.6%；

水稻叶片镉含量分别比对照降低49.5%（p0.05）、36.8%（p0.05）；

稻米镉含量分别比对照降低56.7%（p0.05）、29.4%（p0.05）。

采取分蘖至孕穗期多次喷施可有效确保稻米达标。

有机复合液体硅肥,湖南省土壤肥料研究所湖南宇丰农科生态工程有限公司,联合开发,VIP+n技术的适用性与拓展技术,5.采取综合控制技术可确保农产品质量安全,已研发的V（低吸收品种）+I（淹水灌溉）+P（pH调控）技术效果显著：

适应条件：

土壤pH、氧还电位各单项技术效果及其组合控制效率降镉程度：

确保稻米不超标所修复土壤的污染程度时效性：

VIP长期应用对控制稻米镉的稳定性其他高效技术（n）：

土壤修复和作物调理,分别在长株潭地区设置了多点试验与示范，以期进一步明确相关技术参数。

农业环境技术推广应用,1）提高农业生产主体的积极性、促进技术落实到位“一头热”问题：

技术实施涉及到地方各级政府到农民，不同层次对镉污染防治的重要性认识不一。

形成国家、省等管理层面“热”、下层和农民“冷”。

“群众创造历史”：

激发农民的热情，让农民管理、实施污染防治技术，才能将技术落实到位。

环境保护意识宣传：

提高农民自觉应用农业环境保护技术，防止农产品和产地重金属污染。

“效益驱动机制”：

建议实施粮食质量收购价格挂钩，提高低镉农产品质量，激发农民和种植大户自发进行镉污染防治的热情。

构建“生态补偿”与“市场机制”协调运行模式。

农业环境技术推广应用,2）创新技术推广模式、改换“责任主体”。

“省市县各级政府责任状省农业委-市县农业局-乡镇农技站-农民”的推广模式：

县农业局各业务科室农技站人员偏少、没有相关技术基础和工作经费，对污染防治技术推广积极性不高。

创新技术推广模式政府购买企业服务模式：

省农业委县农业局中间组织农田：

省、县农业行政部门管理，乡镇农技站、农民监督作用；

中介公司如环保企业、农业服务组织等具有一定的技术、产品，在效益驱动下将如期如质完成。

有效解决污染修复管理工作中的“管理主体、技术主体、责任主体、监管主体”。

3）技术规范和实用性仍有待进一步完善由于我国大面积实施土壤污染修复仍是第一次，一些污染修复技术的标准、规范尚未完善，技术的实用性也存在欠缺，将导致技术效果也难以发挥到最佳。

如施石灰技术规范问题：

石灰质量：

已明确CaO%、重金属限量等石灰剂型：

当前主要是粉状，粒状、乳胶状效果如何？

施用量：

当前是以过去调酸经验决定，没有考虑降镉的最大效果施用时期：

土壤翻耕最为方便、分蘖盛期最为有利，冬季收割后效果如何？

施用方法：

表面撒施、耕作混匀、随水灌溉？

连续时间：

不同土壤可连续施用多长时间？

配套措施：

施肥方法：

磷失效、氮损失、缺锌、硼问题？

农业环境技术推广应用,4）加快土壤污染防治法制订，协调各行业环境管理政策食物中污染物限量标准、土壤环境质量标准、农田灌溉水质标准、肥料标准，这些标准由不同部门制订，均涉及到镉等重金属的限制，但系统性不强，科学性也有待提高。

食物中污染物限量标准（卫生部）稻米Cd0.2mg/kg土壤环境质量标准（环保部）农田土壤Cd0.3mg/kg（pH6.5）0.6mg/kg（pH6.5）农田灌溉水质标准（环保部）灌溉水Cd0.01mg/kg（农业部）复混肥料10mg/kg精制有机肥3mg/kg水溶肥标准10mg/kg建立适合湖南省农田镉等重金属污染防治标准体系！

农业环境技术推广应用,5）镉污染分级指标体系不健全、难以指导科学防治稻田镉污染当前采用稻田镉污染分级为：

轻度：

土壤Cd0.30.6mg/kg，稻米Cd0.20.4mg/kg中度：

土壤Cd0.61.0mg/kg，稻米Cd0.40.6mg/kg重度：

土壤Cd1.0mg/kg，稻米Cd0.6mg/kg采用土壤与稻米镉双重判断，能反映土壤在潜在污染和稻米的实际情况。

但在土壤和稻米镉超标不一致的情况下如何划分？

稻米镉受季节（早稻、晚稻）、年份、品种等影响，稻米镉的差异如何客观评价？

建立适合湖南省农田镉等重金属污染分级系统！

问题与对策,农业环境技术推广应用,6）对我省稻田镉污染源及引起稻米超标的原因缺乏系统剖析，影响未污染的耕地土壤“预防”措施的重视研究表明，全国土壤镉含量正以0.04mg/kg/年的速度累积，我省镉污染的关键源主要有哪些？

变化趋势？

对土壤镉污染的影响趋势？

湖南省是稻田镉污染的“重灾区”，土壤本底较高、环境容量小，镉的累积速度可能远高于全国平均水平？

一方面修复、治理耕地重金属污染必须严格控制污染源，另一方面，预防未污染的耕地的污染应该研究采取有效的措施，对污染源进行控制。

建立湖南省重金属污染监测和预警体系！

农业环境技术推广应用,大家共同努力还人类绿色家园！