纳米材料在土壤重金属污染修复中的应用

发表时间:2020/6/17   来源:《基层建设》2019年第36期   作者:吴焜
[导读] 摘要:在我国可持续发展的背景之下,对于自然资源例如土壤水源地保护和修复一直是一个重点课程,尤其是对于重金属污染的土壤来讲,修复方面有着很大的难关。
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        摘要:在我国可持续发展的背景之下,对于自然资源例如土壤水源地保护和修复一直是一个重点课程,尤其是对于重金属污染的土壤来讲,修复方面有着很大的难关。近年来在突然重金属污染修复过程中专家和有关团队注意到了纳米材料,其在修复重金属土壤或者是重新恢复土壤功能等方面有着极其重要的作用,因此在近年来出现并应用的纳米材料作为土壤重金属污染修复的工具是十分重要的发展方向。本文也将探讨纳米材料在土壤当中的具体作用,以及在不同环境之下的使用效果,来进一步推动纳米材料在此过程当中的有效应用。
        关键词:纳米材料;重金属;土壤修复
        引言:
        我国的环境保护部门和国土资源部门已经意识到了土壤环境的状况,目前我国部分地区的土壤污染较为严重,尤其是工业或者是矿业的废弃地区,土壤中重金属的比例严重超标。因此在未来的很长一段时间内无法靠自身修复来恢复农业种植。就算是可以恢复种植,由于重金属污染超标会影响农作物的产量以及其内的重金属含量进而危害到人身,因此进行合适的突然出金属污染修复就非常重要了。本文也将从几下几个方面来探讨纳米技术在土壤重金属修复过程当中的重要效果,以及在未来如何能够更好地将将二者结合促进土壤恢复活力。
        一、影响纳米材料发挥作用的主要因素
        1.1纳米材料自身部分的影响
        纳米材料在目前的应用状况中,最容易出现的问题是氧化和团聚。这两个问题一旦出现,纳米材料自身的性能就会出现极大的改变,在土壤的修复过程当中,对于重金属的吸附或者是风景效果有着非常大的折损[1]。除了本身的性能会受到自然环境的变化而改变之外,在材料的使用过程中不同的施加数量也会导致效果有差异。从目前的实践当中来看,是加量的增加对于重金属土壤的修复效果有着注意作用,但是在大规模地进行使用,尤其是在农田进行使用过程中,必须要考虑其他方面的因素。例如纳米材料自身对于土壤及其生长的生物的影响,以及要考虑纳米材料添加的时长对于修复效果产生的影响。在自身的质量保证与数量或者是时长的考虑过程中相关的工作人员要根据土壤中重金属的严重程度以及所希望达到的效果进行合适的配比,这样才能够更好的发挥纳米材料的作用。
        1.2受土壤中不同种类重金属因素的影响
        对于被污染的重金属土壤来讲,其内部不仅仅是一种重金属,可能包含着许多种类,因此纳米材料在发挥作用的过程当中也受到这一因素的影响,通常来讲,对于不同种类重金属的去除或者是固定的实际效果会出现一定的差异。并且重金属相互的组合和影响也会影响纳米材料的使用效果[2]。例如纳米铁的施加过程当中,对于土壤当中砷和汞的有效性有着明显的差别,因此在使用过程中需要先确定。土壤中重金属的种类一些含量,这样才能够更好的发挥出纳米材料的作用。
        1.3受土壤自身因素的影响
        土壤当中重金属的活性和生物有效性受到众多因素的影响,比如说土壤当中本身有机质或者是氧化物的含量不同,因此纳米材料在施加的过程当中不仅仅对于土壤中重金属有着相应的作用,对于其本身的理化性质也会产生一定的影响,在此基础之上就需要土壤ph值来反映重金属有效性,这在实际的操作过程当中是一个非常重要的指标,通过这样的测试之后,再将纳米材料添加到土壤当中,就可以明显的改善ph值,从而降低重金属对土壤本身的影响。


        二、纳米材料在土壤重金属污染修复当中的应用策略
        2.1将纳米材料与植物修复技术相组合
        在进行土壤重金属的修复过程当中,纳米材料只是其中的一种选择,在纳米材料出现之前,大多数土壤学家是通过植物修复技术来进行重金属毒性的降低。因此在未来可以将纳米材料与植物修复技术这两种修复技术相组合托人能够更好的提高植物吸收土壤中重金属的能力[3]。具体来讲,纳米粒子可以进入到植物组织内的叶绿体,然后通过光系统的反应中心提高植物的光适应能力,这样就能够使得植物以更高的效率吸收土壤当中的有毒物质。除了这样单纯的技术组合之外,在具体的应用过程当中还应当确定纳米材料与植物材料的配比和具体使用方式。这种比例和不同的组合都会影响到后续的处理效果。
        2.2将纳米材料与土壤电动修复技术相组合
        除了上文当中所提到的植物修复以外,目前采用较多的还有一种叫做电动修复的技术,在这一个技术当中,纳米材料可以吸附柱土壤当中的重金属污染物质,在通过电流来增强纳米材料的运输能力,从而能够加强其修复效率[4]。目前已经有研究发现在土壤当中,通过电动与纳米材料的结合可以促进纳米铁的扩散。并且这种扩散迁移可以大大降低土壤中有毒物质的含量。这两种技术的结合可以大大减少修复技术所带来的弊端,并且能够很大程度的提高修复效果。当然在这两种技术的结合过程当中,首先要在小块田地进行实验,对于纳米材料与传统修复技术的结合效果给予一定的评估,在此基础之上来进行相应的组合和配比,对于土壤当中的承受力以及重金属污染物。存在情况给予相应的记录,通过这种方式才能够更好地确定纳米材料与何种技术相结合能够更高效率地解决突然当中重金属污染的问题,达到更好的修复效果。
        三、纳米技术应用于土壤重金属修复的未来发展方向
        目前纳米材料在重金属土壤的修复过程当中已经取得了较好的进展和应用效果,但是在未来如果想要更好的将其应用到更为复杂的重金属污染土地当中,就必须要从以下几个方面来做好研究和实验,这样才能够将纳米技术的修复效果发挥到极致。
        首先要思考纳米材料对土壤本身以及微生物和植物的影响。在传统的研究过程当中,研究者通常将重点放在纳米技术对于重金属的交际能力和效率上,对于其本身对土壤和植物造成的影响忽略不计,这样就很有可能在未来出现植物当中含有重金属残留物,从而导致人体受到伤害的情况出现。
        另外,纳米材料修复土壤重金属技术的实践要加强。由于纳米材料是一种较为新兴的材料,因此大部分都是在室内进行科学理论研究,但是要想使其能够更好地应用在土壤当中,并进行中结束修复的话,就必须要在田间或者是实验地里进行实际的操作,并且将实验结果推行到更广阔的田地当中,也需要一定的考量实践。只有通过这样的方式来认真对待纳米材料的作用,才能够在未来时期能够更好地为人类服务,对于我国的土壤修复工程来讲起到最大的帮助。
        四、结束语
        将纳米材料应用于土壤重金属修复工作已经是未来必然的一个发展趋势,但是在发展过程当中相关的科研人员依然需要对于纳米技术与现有土壤修复技术相结合方面给予相应的研究。并且要在田地当中进行真正的实验,防止纸上谈兵在实验室里面的理论模型要在实际应用当中得到检验,才能够进行大范围的推广。同时在进行操作的过程中,不仅要重点把握对于重金属的降解程度,也要把握对于土壤本身和植物的伤害,这样才能够全方位的考虑到纳米技术的应用,实际这在未来将会是一个非常重要的应用关键。
        参考文献:
        [1]李元杰,李林,刘永茂,等.铅锌矿区土壤重金属污染MnFe_2O_4纳米微粒修复技术研究[J].干旱区资源与环境,2019,33(01):103-107.
        [2]王诗堃,谢庆裕.用纳米材料修复污染土壤[J].环境,2017,000(004):62-64.
        [3]汪国忠,周静,林璋,等.微/纳米材料在土壤重金属污染治理领域中的应用[J].科技纵览,2017,000(004):68-70.
        [4]蒲生彦,上官李想,刘世宾,等.生物炭及其复合材料在土壤污染修复中的应用研究进展[J].生态环境学报,2019,28(03):205-211.
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