秋收正忙,黔东南州凯里市某乡镇的一处农田刚刚收完稻谷,田埂边整齐地码放着一捆捆稻草。
2022年以前,这片农田还是贵州地矿院105地质大队开展镉铅污染土壤修复实验的试验田。
105地质大队水工环部负责人胡德勇向记者展示了手机里的一张工作照:他和同事赤脚站在水田中,和农户一起劳作。
“当时,我们租下这片稻田作为试验田,开展镉铅土壤修复实验。”胡德勇介绍,历时两年成功将受污染土地的镉、铅等重金属有效含量最高降低了85%,保障了生态环境和农业种植安全。
在黔东南、黔西北,铅锌矿资源丰富,但铅锌矿常伴生镉,早期的土法冶炼和粗放式开采,加上尾矿堆存多年的地表雨淋,导致矿区周边部分土壤受到不同程度的重金属污染。然而,传统土壤污染修复技术成本居高不下、耗时耗力,单一修复技术难以同时解决重金属活性高、土壤肥力差等复杂污染问题,存在钝化效率低、二次污染风险。
一系列技术难题,成为土壤污染修复的“拦路虎”。
为了破解难题,105地质大队和成都理工大学积极开展产学研合作,从2018年达成土壤修复治理初步合作意向以来,历经多轮钝化材料和微生物制剂合作研究,2019年取得盆栽试验成功后,于2020年在黔东南启动大田试验。
随后,105地质大队将两处渣场作为调查对象,在渣场下游采集11个土壤样本,测定镉、铅含量。检测数据显示,采集样本均存在镉、铅单一或混合污染。
试验选取渣场下游的三块土地作为试验田,其中一块为单一镉污染试验地块,一块为单一铅污染试验地块,一块为混合镉、铅污染试验地块。
搞“调理”,怎么弄?用特定的矿物材料和微生物菌剂,给“病土”开药方做“靶向治疗”。
一方面,让特定的矿物材料精准地抓取镉铅元素,将其锁住。另一方面,给土壤“喂”有益的微生物,让它们活过来,改善土壤、提高肥力。
水工环部高级工程师任维介绍,传统黏土矿物本身对重金属离子具有一定的吸附能力,但吸附力有限。“我们的主要突破点是提高传统材料的重金属吸附容量,提高修复效率。”
团队用3种黏土矿物材料进行了改性实验,通过增加其对镉、铅重金属元素的吸附点位,提高吸附容量。经过数千次实验,使其吸附容量较国内外同类材料最高提高了14倍,辅以微生物制剂等综合修复技术,提升土壤肥力,快速实现污染土壤“重生”。
土壤是粮食生产的根基。以前,这片田种水稻和油菜,产量一直卡着上不来,如今,经过土壤修复后,部分地块增产幅度最高达10%。
“整个过程,就如同调教一个极其复杂的生态系统,每一组数据都极其重要。”105地质大队队长赵平回忆,两年来,团队顶着烈日和风雨,反复采集土壤和农作物样本、核算修复药剂配比和成本等,最终利用贵州特色的黏土矿物改性材料与复合功能菌群,形成重金属综合“锁固网”。
据介绍,这种修复方式的效率较传统方式提升50%,每亩土地修复成本降低30%。目前,该项技术已在六盘水市盘州市、黔西南州安龙县、四川省德阳市等地推广应用,成为土壤重金属污染治理的最新“黑科技”。
今年9月,由贵州地矿院105地质大队牵头,联合成都理工大学、有研资源环境技术研究院(北京)有限公司申报的“镉铅污染土壤黏土矿物钝化和微生物联合修复关键技术及应用”荣获贵州省科学技术进步奖三等奖。
赵平表示,105地质大队长期深耕喀斯特地区土壤与地下水污染修复领域,获得大量重要科研项目支持,通过一系列基础研究与工程实践项目的协同推进,逐步形成一支专业结构合理、技术能力过硬、实践经验丰富的稳定科研团队,团队将继续聚焦“富矿精开”战略需求,深化相关领域关键技术研发,推动科技成果落地转化,为贵州生态文明建设和高质量发展提供强有力的科技支撑。