Investigación sobre contramedidas para el desarrollo sostenible en la llanura del noroeste de Shandong
La primera es la alerta temprana geoquímica ecológica del suelo en la llanura noroeste de la provincia de Shandong.
La alerta temprana geoquímica ecológica se refiere al estudio de los cambios dinámicos de los elementos contaminantes y a la predicción, el pronóstico y la alerta temprana. advirtiendo de posibles peligros. De las características geoquímicas de los metales pesados y de los resultados de la evaluación de la calidad ambiental del suelo en el área de estudio se puede ver que la contaminación de metales pesados en el suelo es acumulativa a medida que pasa el tiempo y aumenta la historia de la industrialización, el contenido de metales pesados. en el suelo sigue aumentando. Por ejemplo, el riego prolongado con aguas residuales en el lado oeste del lago Nansi ha provocado una acumulación de elementos de metales pesados más rápidamente que en otras zonas.
Con base en los resultados de la evaluación integral de la calidad del suelo, la distribución del suelo secundario y superior se utiliza como límite y, combinada con la situación actual de los estudios de campo, se delinea el área de alerta temprana de contaminación por metales pesados del suelo. (Figura 6-10). Entre ellas, las áreas de advertencia más grandes se distribuyen de la siguiente manera:
1) Área de advertencia de Jining-Yutai: ubicada al oeste del lago Nansi, delimitada por el condado de Yutai al sur, la ciudad de Jining al norte al norte, el condado de Jinxiang al oeste, al sur Limita con el lago E y es la zona de alerta de contaminación más grande de la llanura noroeste de Shandong. En esta zona se produce una contaminación compuesta de diversos elementos metálicos pesados, entre los cuales son metales pesados típicos el arsénico, el cadmio, el cobre, el mercurio y el níquel.
2) Área de alerta temprana de Jinan: distribuida en el área urbana de Jinan y distrito este. Hay muchos elementos de metales pesados como Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn, etc. en esta zona, que es una zona típica de contaminación urbana.
3) Área de Alerta Temprana Wudi-Qingyun: distribuida en el noreste y noroeste del condado de Wudi. Las principales amenazas de contaminación en la zona provienen del arsénico y el cromo.
4) Área de alerta temprana de Juye East: distribuida entre el condado de Juye y el condado de Jiaxiang. Las principales amenazas de la contaminación por metales pesados son el arsénico, el cadmio, el cobre y el níquel.
5) Área de Alerta Temprana de Yuncheng: distribuida en el condado de Yuncheng y sus alrededores. Las principales amenazas de la contaminación por metales pesados son el arsénico, el cadmio y el cobre.
6) Área de Alerta Temprana Norte de Liangshan: distribuida desde el norte del condado de Liangshan hasta el lago Dongping. Las principales amenazas de la contaminación por metales pesados son el arsénico, el cadmio, el cobre y el níquel.
7) Área de Alerta Temprana Gaoqing-Boxing: distribuida en el condado de Gaoqing, el condado de Boxing y alrededor del río Xiaoqing. Las principales amenazas de la contaminación por metales pesados son el arsénico, el cadmio y el cobre.
8) Área de Advertencia Este de Shouguang: distribuida en el este de la ciudad de Shouguang. Las principales amenazas de la contaminación por metales pesados son el cromo y el níquel.
Figura 6-10 Mapa de distribución de alerta temprana del medio ambiente del suelo de la llanura noroeste de Shandong
En segundo lugar, prevenir la contaminación del suelo por metales pesados
La contaminación del suelo es acumulativa. no es fácil de migrar, esparcir y diluir en el suelo, y es fácil de acumular en el suelo más allá del estándar. La contaminación del suelo es irreversible. La contaminación del suelo por metales pesados es básicamente un proceso irreversible. La contaminación del suelo tarda mucho en degradarse y es difícil eliminar las sustancias refractarias acumuladas en el suelo contaminado. mediante dilución y autopurificación. Como resultado, el tratamiento del suelo contaminado suele ser costoso y requiere mucho tiempo.
Debido al potencial, la irreversibilidad, la naturaleza a largo plazo y las graves consecuencias de la contaminación del suelo por metales pesados, la política básica de control de la contaminación debería ser "prevenir es más importante que curar". La mejor manera de prevenir la contaminación del suelo por metales pesados es controlar la emisión de contaminantes, utilizar tecnología de tratamiento científica para purificar la contaminación causada por los desechos industriales y luego descargarla, mejorar la eficiencia del uso de fertilizantes y pesticidas y evitar los metales pesados relacionados. reducir las emisiones de escape de los vehículos y desarrollar energía limpia.
1. Abogar por la conservación de la energía y la reducción de emisiones para lograr una economía baja en carbono.
En sentido amplio, la conservación de energía y la reducción de emisiones se refieren al ahorro de recursos materiales y energéticos, y a la reducción de la emisión de residuos y la contaminación ambiental (incluidos tres desechos y el ruido, en sentido estricto, la conservación de energía y la reducción de emisiones); La reducción de emisiones se refiere al ahorro de energía y la reducción de las emisiones de sustancias nocivas para el medio ambiente. Las medidas específicas incluyen:
Acelerar el ajuste de la estructura industrial, desarrollar vigorosamente la industria terciaria, centrarse en la división profesional del trabajo y mejorar la eficiencia social, y desarrollar activamente industrias de servicios al productor centradas en satisfacer las necesidades de las personas y facilitarlas; vidas y promover el desarrollo industrial de servicios de vida; desarrollar vigorosamente las industrias de alta tecnología, adherirse al nuevo camino de industrialización, promover la mejora de las industrias tradicionales y aumentar la proporción de industrias de alta tecnología en la industria.
Implementar activamente la estrategia de "desalojar las jaulas y reemplazar las aves", acelerar la eliminación de la capacidad de producción, procesos, tecnologías y equipos atrasados. Las empresas que no se eliminen según lo programado recibirán la orden de suspender la producción o cerrar de acuerdo con el; ley.
Desarrollar vigorosamente la economía circular, acelerar la transformación ecológica de acuerdo con el concepto de economía circular, promover la construcción de parques agrícolas ecológicos, construir cadenas ecológicas intersectoriales y promover el reciclaje de residuos entre industrias. Es necesario promover la producción limpia en las empresas, reducir la generación de residuos desde la fuente, realizar la transformación del tratamiento terminal a la prevención y el control de la contaminación durante todo el proceso de producción, promover la reducción y la utilización de recursos del consumo de energía empresarial, los residuos sólidos industriales y los residuos de envases. , controlar y reducir las emisiones contaminantes y mejorar la eficiencia en la utilización de los recursos.
2. Fortalecer la construcción científica y tecnológica y promover el progreso científico y tecnológico.
La ciencia y la tecnología son recursos básicos importantes para el desarrollo económico y social y la fuerza principal para el desarrollo futuro. La clave para lograr la modernización es la modernización de la ciencia y la tecnología. Para lograr el desarrollo sostenible, es difícil alcanzar los objetivos estratégicos del desarrollo sostenible sin el apoyo y la promoción de la ciencia y la tecnología y de la ciencia y la tecnología de alto nivel.
Las capacidades científicas y tecnológicas de mi país para la prevención y el control de la contaminación del suelo aún son muy débiles, y las capacidades de detección y monitoreo de metales pesados aún no son perfectas, el control de la contaminación del suelo y la tecnología de remediación de tierras aún están en su infancia; . Por tanto, es necesario fortalecer lo antes posible las capacidades de apoyo científico y tecnológico para la prevención y control de la contaminación del suelo y completar con alta calidad las tareas de investigación de estrategias de protección del suelo. Es necesario investigar y desarrollar vigorosamente tecnologías de remediación de suelos contaminados, desarrollar equipos de remediación de suelos contaminados, establecer y mejorar leyes, regulaciones y sistemas estándar de protección ambiental de suelos, fortalecer los sistemas de supervisión ambiental de suelos y el desarrollo de capacidades al mismo tiempo, y llevar a cabo activamente actividades internacionales; cooperación e intercambios, y mejorar continuamente las capacidades de prevención y control de la contaminación del suelo de mi país.
3. Fortalecer la publicidad y la educación y potenciar la conciencia ecológica.
La contaminación del suelo está muy oculta y latente, lo que dificulta atraer la atención del público. La prevención y el control de la contaminación del suelo necesitan fortalecer urgentemente el trabajo de divulgación científica. Por un lado, es necesario fortalecer la popularización del conocimiento sobre agricultura ecológica a través de medios públicos como la radio, la televisión e Internet; por otro lado, es necesario mejorar la conciencia ecológica y ambiental de los ciudadanos y aumentar el entusiasmo y el entusiasmo; creatividad del público en su participación en la protección del medio ambiente.
Incorporar la protección ambiental del suelo en una parte importante de la propaganda de protección ambiental, aumentar la conciencia pública, fortalecer la divulgación de información, alentar al público a participar en la protección y prevención del medio ambiente del suelo y crear conjuntamente una barrera verde para nuestro entorno de vida. . Al desarrollar iniciativas económicas y sociales, debemos gestionar adecuadamente la relación entre "recursos y medio ambiente, supervivencia y desarrollo".
Tres. Remediación y tratamiento de la contaminación del suelo
(1) Métodos de control de la contaminación del suelo
En la actualidad, existen dos formas principales de controlar la contaminación del suelo causada por metales pesados, a saber, cambiar la forma de existencia de metales pesados en el suelo, fijarlo y reducir su capacidad de migración y biodisponibilidad en el medio ambiente;
En torno a estas dos vías se han propuesto algunos métodos de tratamiento físicos, químicos y fisiológicos correspondientes.
1. Utilizar enmiendas
Este método debe basarse en el conocimiento de las características de los metales pesados y su actividad en el suelo, lo que es útil para estudiar métodos que puedan reducir la absorción de metales pesados. metales por cultivos. El método es extremadamente importante.
1) Ajustar el pH del suelo y aplicar cal. En términos generales, aumentar el pH reduce la solubilidad de muchas sustancias, pero para algunos elementos ocurre lo contrario. Como Cu, Cr, Mo, etc., que deben decidirse según la situación específica.
2) Añadir materia orgánica al suelo. Agregar materia orgánica al suelo se considera una forma de mejorar la fertilidad del suelo. El fertilizante orgánico contiene varios elementos vitales necesarios para el crecimiento y desarrollo de los cultivos. Este fertilizante tiene varios efectos positivos sobre el suelo en comparación con los fertilizantes minerales. En primer lugar, puede proporcionar nutrientes y, en segundo lugar, es una importante medida de ajuste de componentes para la mejora física del suelo.
La materia orgánica añadida puede promover la formación de complejos y quelatos de iones de metales pesados en la solución del suelo, aumentar la capacidad de adsorción de iones de metales pesados del suelo y reducir así el daño de los metales pesados a los cultivos. Además, la aplicación de materia orgánica que favorezca la reducción en el suelo puede favorecer la presencia de metales pesados en forma de sulfuros y reducir la toxicidad de determinados elementos (como la conversión de Cr6 en Cr3).
3) Precipitación y adsorción química. Promover la formación de sales insolubles de metales pesados en el suelo puede reducir significativamente la fitotoxicidad de la mayoría de los metales pesados.
Por ejemplo, la aplicación de compuestos de ortofosfato solubles al suelo no solo puede aumentar el contenido de fósforo en el suelo y mejorar la fertilidad del suelo, sino también precipitar algunos metales pesados del suelo en fosfatos insolubles.
Los fosfatos como el plomo, hierro, manganeso, cromo, zinc y cadmio suelen ser sales insolubles. En las condiciones de los campos de arroz, el cadmio del suelo puede precipitar en forma de fosfato de cadmio. Cuando el suelo está gravemente contaminado, especialmente por metales pesados y arsénico, es de gran importancia aplicar fosfato para eliminar o reducir el daño de los metales pesados en el suelo.
4) Antagonismo iónico. Al estudiar la nutrición de las plantas, cuando aumenta la concentración de un ion en la solución nutritiva, se puede observar un aumento o disminución en la absorción de otros iones por parte de la planta. Cuando un ion inhibe la absorción de otro ion, se dice que existe un antagonismo entre ambos. El antagonismo ocurre a menudo entre elementos con propiedades químicas similares, que pueden competir por los mismos sitios de adsorción de iones en las raíces de las plantas. Este fenómeno puede ocurrir entre calcio y estroncio, entre cadmio y zinc y entre potasio y cesio.
2. Ajustar el valor de Eh del suelo.
El valor Eh del suelo controla en gran medida el comportamiento de los metales pesados en el suelo de arroz. El valor Eh del suelo está estrechamente relacionado con la humedad del suelo, por lo que ciertos comportamientos de los metales pesados en el suelo pueden controlarse ajustando la humedad del suelo.
En suelos contaminados con arsénico, las condiciones redox afectan al arsénico de forma diferente que a otros elementos. En condiciones oxidantes, el arseniato () se encuentra en un estado estable y en condiciones reductoras, se convierte en arsenito (). El arsenito es mucho más tóxico para las plantas que el subarsenato. Por lo tanto, cuando el ambiente del suelo está contaminado por metales pesados y arsénico, los métodos para regular la humedad del suelo serán ineficaces.
(2) Medidas de control de ingeniería para la contaminación por metales pesados en el suelo
Las principales medidas de control de ingeniería para la contaminación por metales pesados en el suelo son: reemplazo de suelo, lixiviación de suelo, electrodinámica y desorción térmica.
1. El método de suelo invitado y el método de reemplazo de suelo
El método de suelo invitado consiste en cubrir el suelo contaminado con suelo no contaminado, el método de reemplazo de suelo consiste en excavar parte o; todo el suelo contaminado y reemplácelo con suelo no contaminado. La práctica ha demostrado que se trata de un método práctico y eficaz para controlar la contaminación grave por metales pesados en las tierras agrícolas. En términos generales, cuanto mayor sea el espesor del suelo de reemplazo, más significativo será el efecto de reducir el contenido de metales pesados en los cultivos.
Sin embargo, se debe prestar atención a los dos puntos siguientes al utilizar el método de suelo invitado y el método de reemplazo de suelo: primero, el valor del pH y otras propiedades del suelo no contaminado utilizado como suelo invitado deben ser consistentes. con o cerca del suelo contaminado original para evitar suelo contaminado. Los cambios en los factores ambientales conducen a una mayor actividad de los metales pesados. Por ejemplo, el uso de suelo exótico ácido puede aumentar la acidez de todo el suelo, aumentar la actividad de los elementos metálicos pesados en la parte inferior del suelo y mejorar el efecto venenoso en los cultivos. Por lo tanto, por razones de seguridad, en principio, el espesor del suelo de reemplazo debe ser mayor que el espesor de la capa de arado, además, el suelo contaminado excavado debe eliminarse adecuadamente, lo que tiene un cierto efecto en la prevención de daños a los cultivos, pero también en la eliminación del suelo. El efecto no es tan bueno como el método de reemplazo del suelo. La desventaja del método de suelo extraño y del método de intercambio de suelo es que requiere mucha mano de obra y recursos financieros, por lo que sólo es adecuado para el tratamiento de suelos con contaminación menor y grave.
2. Método de lavado con agua
El método de lavado consiste en utilizar agua limpia para diluir o eliminar los iones de metales pesados, o para mover los iones de metales pesados a capas más profundas del suelo para reducir la concentración de iones de metales pesados en la superficie del suelo. Este método también debe cumplir con el principio de prevención de la contaminación secundaria. El agua tratada con alta concentración de metales pesados debe descargarse en una piscina de almacenamiento determinada o purificarse especialmente, y no puede descargarse directamente al medio ambiente. Además, este método sólo es adecuado para el tratamiento de suelos muy contaminados en una superficie pequeña.
3. Método electrodinámico
Algunas personas han estudiado métodos electrodinámicos para eliminar bario, calcio, cromo y arsénico del suelo. Algunos electrodos se insertan en el suelo para introducir corriente directa de baja intensidad en el suelo para eliminar contaminantes. Después de que se enciende la corriente, el ácido cerca del ánodo se moverá hacia el capilar del suelo y los contaminantes se liberan en el líquido del capilar. Una gran cantidad de agua comienza a fluir en el suelo a través de la electroósmosis, permitiendo que el líquido entre en el. capilar del suelo para pasar al electrodo, donde se absorbe en la superficie del suelo y se elimina.
Las investigaciones muestran que la corriente eléctrica puede superar la fuerza de unión entre todos los metales y diversas partículas del suelo cuando el voltaje es fijo, la eficiencia de eliminación es proporcional al tiempo de carga.
Sin embargo, para suelos con alta permeabilidad y mala conductividad, el método electrodinámico puede desempeñar un papel débil. Este método no es adecuado para tratar la contaminación por metales pesados en suelos arenosos.
4. Método de desorción térmica
Los metales pesados volátiles, como el mercurio, se pueden desorber del suelo calentándolos y luego reciclarlos. Esta tecnología de eliminación y recuperación de mercurio incluye los siguientes procedimientos.
1) La tierra y los residuos contaminados se extraen del lugar y se trituran.
2) La adición de aditivos de propiedades específicas al suelo puede favorecer la descomposición de los compuestos de mercurio y absorber los gases nocivos generados durante el proceso de tratamiento.
3) Calentar el suelo introduciendo continuamente un flujo de aire a baja velocidad en un pequeño volumen de suelo. La calefacción se divide en dos etapas. La primera etapa es la etapa de baja temperatura (105,6 ~ 117,8 ℃), que elimina principalmente la humedad y otras sustancias volátiles del suelo. La segunda etapa tiene una temperatura relativamente alta (555,6 ~ 666,7 ℃), que descompone y gasifica principalmente los compuestos de mercurio del suelo seco y luego los recolecta y condensa en mercurio metálico de alta pureza.
4) El gas descargado en la etapa de baja temperatura pasa a través del sistema de purificación de gas. Varios vapores de mercurio residuales y otros gases son absorbidos por el carbón activado, y luego el vapor de agua se descarga a la atmósfera.
5) Los gases producidos en la etapa de alto calor se enfrían, condensan y purifican antes de ser vertidos a la atmósfera. Para garantizar la seguridad del entorno de trabajo, el sistema operativo isométrico adopta un espacio de presión negativa de doble capa para evitar que el vapor de mercurio se disperse en la atmósfera.
5. Método de lixiviación
El principio del método de lixiviación es utilizar la interacción entre reactivos y metales pesados en el suelo para hacer que los iones de metales pesados solubles formen complejos metal-reactivo. que finalmente se extraen de la solución de extracción. Recicla los metales pesados. El líquido de extracción se puede reciclar.
Entre ellos, el uso de tensioactivos como reactivos de eliminación de metales pesados es una nueva tecnología desarrollada en los últimos años. Utilice el agente complejante EDTA para eliminar cobre, níquel, cadmio y zinc del suelo. El EDTA con una concentración de 0,01 mol/L tiene una tasa de eliminación del 80% para metales pesados con una concentración inicial de 100 a 300 μg/g. El tensioactivo de sal de amonio cuaternario se utiliza para desorber cationes de metales traza en el suelo. adsorbe Cuando la cantidad es igual o excede la capacidad de intercambio catiónico del suelo, los tensioactivos pueden promover significativamente la desorción de cationes metálicos traza. Cuanto más larga sea la cadena del tensioactivo, mayor será la eficiencia.
Aunque los tensioactivos pueden eliminar metales pesados, pueden contaminar fácilmente el medio ambiente. Por lo tanto, es importante utilizar tensioactivos degradables y no tóxicos, como desarrollar y utilizar los mejores biotensioactivos biodegradables.