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【学术沙龙】耕地污染工程防治前的补充调查

已有 4062 次阅读 2014-5-14 12:01 |个人分类:生活点滴|系统分类:生活其它| 土壤污染

1宣战宜有准备 2改变以元素代替化合物的毒性评价模式!3 答匿名网友benkyou 三篇博文及其评论中,博友们发表了很多很好的意见。这里归纳一下,以便查阅,继续讨论。

参加讨论的网友,几乎一致认为,目前国土部土壤污染地面调查的样点太稀疏。不适合防治工程的需要,但可以作为补充抽样点位布设和面上遥感调查的重要基础。环保部的抽样主要针对具体的已知的污染源。抽样的点位密度和规范未公布。但无论如何,这些已严重污染的耕地,应该以防为主,重在切断污染物的迁移、扩散。

大家几乎一致同意两次香山科技会议共识,应改变以重金属元素代替在不同地理区划、不同来源的化合物毒性的评价模式。大家对正在修改中的新标准不敢存太大希望。但一致认为新标准至少应该重视这个问题,留有进一步研究改进的余地。

 

以下为博文3匿名网友benkyou部分评论原文整理:

[2]王春艳 

我觉得很复杂的事情,做分析化学的光谱检测都不好使,遥感能用得上吗?
叶面光谱分析铜、铁、烃,真的能做到吗?
不好意思哈,不大信。 

 

[35]陈楷翰  

坦率说我也认为植物吸收重金属并迁移到叶面的比例是不恒定的,我只要地里有一把EDTA撒下去,迁移上去的就多,正常状态就少。换句话就是——叶面光谱代表的是易迁移的重金属部分即毒性元素部分。必须和X射线荧光测试进行组合使用。
   
当然了,25cm75cm的数据要测试,我方案得另外设计,反正肯定能测出来就是了。学生我干的是高级实验师的活,就是专门吃实验方案设计饭的。

春艳啊,强反射源激发出X射线的特征谱线确实是可行的,老外便携式的X射线荧光分析仪都卖了很多了,测到15ppm都没问题的。主要是一些电子的东西我确实不懂,那是你的专业了,设备包括测距修正,得你上才行。

另外就是植物迁移重金属的能力在不同品种植物,不同品种重金属,不同季节和水分都有所差异这点非常的麻烦,得有先种植特征植物。

 

[78]benkyou  

就我目前了解,植物叶片水分和某些生化组分与遥感有着不错的关系,也有很多植被指数被找出来监测这些组分的变化。重金属方面也有相关报道,相对比较少。通过分析植被叶片的化学组成来探寻土壤的化学组成信息,个人感觉有难度,因为植物的生长一方面受土壤养分的制约,同时亦受到光合作用的影响,叶片本身组成也以有机物为主。仅从土壤重金属污染来看,个人觉得重金属对叶片的影响更多的来自光合作用的胁迫。叶片光谱对于不同胁迫的响应,大致有个共同特征,波长700nm附近会出现明显变化,也有可能会出现蓝移现象。也就是说,通过植被遥感,我们也许能够知道何处受到污染,但很难知道是哪种污染,定量的就更困难。若要做的话,实验设计需要认真斟酌一下,像【5】楼所说,需要选择特征植被,不同的重金属种类分别来做。

如果实验最终结果能够找到不同重金属胁迫对叶片光谱带来的差异,或者能够找到某种植被对某种重金属富集效应很好,并且能够使叶片光谱有相应明显变化的话,个人感觉实验还是值得一做。

 

[1014]陈有鑑  

遥感监测土壤(地球化学)已有人提出过,甚至有人提到地下水污染监测,其出发点是利用遥感的快速获取数据技术代替费时费力费钱的传统调查监测技术方法,应用前景相当广泛,但是如何识别地物特征光谱需要开展大量的应用基础研究,最好似乎都不了了之。据我所知,国土部航遥中心有人搞过,中国地质环境监测院也有人做,效果不好。

我的建议:把土壤当作矿物组合,而不是元素组合。因为土壤矿物和岩石矿物一样,物理特性相对稳定,有特征吸收光谱,但是元素就不好说啦,因为一种元素可能存在N种矿物里。土壤主要原生矿物有石英和长石、云母、方解石、角闪石等,主要次生矿物有粘土矿物(伊利石、蒙脱土、高岭土)、赤铁矿、铁白云石、蛭石、绿泥石等。如果能够把这些矿物及其随机组合的光谱特征搞出来,遥感监测土壤化学是有可能的。【[27] bridgeneer:土壤中都含有一定的水分,真正重要的是水中的重金属含量及其在不同气候、环境及生物条件下的变化特征,而矿物组合则是水溶性重金属的来源。【[28]benkyou  :是的,土壤中除矿物组成外,水分、盐分等影响也不容忽视,并且一定程度上影响着太阳辐射的吸收。这点,李老师已经交代很清楚了,遥感要想直接看出土壤肥力,土壤污染,尤其是25cm75cm的深度,那是很难的。有没有好的办法解决呢?植被遥感也许是其中一个途径,武汉大学以及一些农林院校好像已经做过一定的研究。[16]楼的直接扫X射线,也许可以尝试一下,不知道有人做过没?此外,支持这样的讨论,收获很多!通过讨论,对环境污染的监测与治理有了更深刻的理解------“,看来还得以防为主,防治结合。保护环境,从自身做起! 少用一次性碗筷,生活垃圾分类处理……

周六申请了科学网博客,开通啦,我的匿名Myqqis106277670换成现在的头像,我的QQ1062776700,欢迎用QQ在线交流

积极响应李老师的号召,网上交流非常方便:不用注册缴费、食宿自理、免交通费……,更重要的是,有言则长,无言则短,减少客套话!但我认为:不论是在线上还是线下,学术交流不是目的,是要把有用科技知识转化为生产力,即市场化。这项工作已经有人在做,即各种基金公司,风险投资,因为社会上闲散的资金非常非常之多,远超我们的想象,但是,这项基金公司风投经理人多数是经济金融法律等专业出身,即视为的文科生,很少有理工科背景的,如此这般,资本市场现状就成为这样:炒概念、跟风、抱团取暖……。如果科学网能够介入,或者引入资本市场,学术讨论就变得真刀真枪,会更加刺激,大家也就会更加珍惜自己的发言,因为没准那个点子被风投看中,科学家摇身一变成为资本家的可能性不是没有的。总而言之,我的建议就是:请李老师出面邀请资本市场的有关人士参加研讨会,让资本家了解科科技市场,也让科学家了解资本市场。

想起来了,遥感监测土壤地球化学的思路与国土部航遥中心的遥感地质找矿思路类似,所要利用的都是矿物特征吸收光谱。如果能在遥感土壤矿物光谱,遥感地质找矿就有谱啦,这可是功德无量的事业啊,期待中……

 

[15]王春艳  

X-ray 光谱仪检测金属当然可以的,澳洲桉树吸金我找了一下报道,技术部分只有"利用X光射线在桉树的叶子中发现了微量黄金",这个说得很笼统,不知道他们是X-ray遥感了叶子呢?还是手持的X-ray测量仪现场检测?还是把叶子放到仪器里测量呢?
好像我也没听说过x-ray遥感技术……主要不是红外可见光微波范围的遥感技术,检索了一下,好像gamma-ray 的,也许也有x-ray remote sensing,但是没查到具体原理。
老邪那么多弟子,找个人科普一下,现在遥感到底有多少种技术,什么原理,适用于什么范围,有什么优缺点……【老邪注:一位朋友帮找来一篇较新的日光诱导叶绿素荧光(SIF)的综述文章,和最近的几篇SIF文章。他说:还有两篇刚查到的文章,是关于用荧光探测重金属污染的。重金属荧光探测有一篇较老一点的综述文章,但下不下来。

 

Chlorophyll a Fluorescence 

Advances in Photosynthesis and Respiration Volume 19, 2004, pp 637-661

Chlorophyll a Fluorescence as a Probe of Heavy Metal Ion Toxicity in Plants

和一位做环境的老师初步聊了聊,他说植被对重金属污染的解毒机理一般来说有3种:

1)富集在根部,不上传到地上部分;

2)通过螯合物固定

3)将重金属泵入叶泡,减少危害。屈永华文章中说铜较多的植物叶片水分较多,可能与这个有关吧,我猜。

 

至于能否通过SIF或者其它遥感手段探测重金属污染,我想一种思路是从植物解毒机理入手,进而猜测是否可能存在遥感异常信号,然后实验验证。环境中还关心超富集植物或者叫指示植物,这个遥感可能会更容易些。您提到的桉树,可能是金的超富集植物。】

 

[16]陈楷翰  

X射线咱不卫星遥感,咱遥控小飞机或遥控车遥感啊,这俩射线衰减都很厉害没法卫星遥感的,从近地面来做一样快速啊。
不用这个哪里有办法有效激发出重金属的吸收峰啊?
扫植物,能得出被转移的重金属,扫土地能得出所有的重金属,一个仪器可能能把整个重金属检测全包了,简单就是有道理啊

[17]王春艳  

事情到了疯子哥嘴里总是那么容易,就好像都是别人脑袋不会转弯,而不是问题复杂,我的确对X-ray spectroscopy了解不多,但是我想光谱有共性的地方,比方说背景噪音怎么办?散射光怎么汇聚到接收器?检测的深度有多少?我觉得没有详细的科普做基础,扯创新就是瞎扯。

[1820]陈楷翰 

这些非我所长,所以说得请教你啊。。。嘿嘿嘿我不懂电子的,精度我估计不用很好的。现在的手持式国外机已经初步解决这些问题了吧————不用贴很近就可以测出土壤重金属含量了。好像也有用强的瞬时激光引发荧光的,原理我不懂了,凝聚态所好像这个做得很牛?着急了实在没时间,是可以变通为遥控直升机+升降的荧光分析仪啊?这样就简单了一样快速测定,只是我觉得万不得已不这么玩就是了啊。

[21,…,32]zhoutong 

如果是检测重金属,出XRF,还有激光检测好象也可以。多光谱和高光谱好象可以应用于遥感检测重金属?【24]陈楷翰:精度和尺度满足要求么?】

关于高光谱可以应用于遥感检测重金属,网上资料一大堆,咱过来是向你老兄求证的,
其中这里 http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-ZGKA201301020.htm
这里有李院士的一段话,好象意思是遥感高光谱手段对土壤重金属含量进行反演,具有很大难度!所以过来求证一下,顺便学习下!【博主回复:我登陆不了cnki。年纪大了,根本记不住那么多密码。能联系那几位作者参加讨论吗?】

我只是点击PDF下载这里?但里面内容有涉及到27楼和28楼的评论相关部分,他们文中提到高光谱主要问题好象是与土壤粒度,含水量以及有机质方面的影响有关。针对这个,我有个小疑问,在不改变检测工具的情况下,是否可以从改变信号处理方面来改善,比如同样是光谱检测,是否不同物质由不同波检测的多光谱以及后期信号层过滤方式来检测某一类特征物质光谱?土壤粒度,含水量以及有机质方面是否可以由不同波谱来检测或信号过滤,

 

Lix: 上述博文2改变以元素代替化合物的毒性评价模式!,虽未获加精,但仍有85个有价值的评论。讨论比较有序,所以没有整理。强调一点是评论比博文本身更值得阅读。这里仅以PHREEQC SMART两个模型的简介为例:

 

56]陈有鑑  2014-5-10 23:23

既然香山会议的大牛们都已经提出改变以元素代替化合物的毒性评价模式!我认为这一理念必将转化为新的社会需求,有来自政府的管理需求,如调查评价标准的修订;也有来自民间的科技服务需求,如土壤改良,饮用水安全等。我能想到了两个技术服务方向:(1)测土配方施肥:在农业地质调查基础上,按38楼所提示的方法,查明特定土壤类型的矿物类型及其配比关系,进一步收集有关矿物溶解度、土壤空气组分、根系分泌物组成及其特性等参数,应用水文地球化学模拟程序PHREEQC,模拟预测不同施肥处理的根际土壤溶液组成及其动态变化,制定田间水肥管理的最优方案。有理由相信,这种方法比起现行的测土配方施肥更综合,因为模拟计算可以涵盖植物营养的全部元素(17种),而不是如测土配方施肥那样,只能测定有限的几种养分的有效态含量,更重要的是,计算机模拟可以假设多种情景,还能根据植物生长周期动态模拟,这是测土配方施肥所无法想象的,另外,任何一次模拟都可以找到可验证的指标,如果选择常规指标,如溶解氧,二氧化碳浓度等,很容易通过现场测试(原位)对模拟预测结果进行验证,进而改进模拟条件,以使模拟参数取值更合理;尽管这样的测土配方施肥技术方案仍停留在设想阶段,可能面临的技术问题也是前所未有的,但其技术路线应是可行的,亦有较好的应用前景;(2)矿物肥料:在上述工作基础上,建立特定土壤地球化学模型基础上,应能模拟预测土壤溶液离子组成及其含量,根据不同植物生长期的养分需求,应能确定特定土壤的养分限制因子,特别是微量营养元素的丰缺水平。通过土壤地球化学模型,模拟不同施肥情景(或添加矿物)对土壤溶液组成的影响,进而优化施肥方案。大胆预测,除了常规的NPK肥料,植物必须的微量元素应通过矿物添加获得补充,至于添加什么矿物,添加多少,仍然需要通过模拟计算。我的希望是:未来的化肥不仅仅是NPK,还应包括岩石矿物,而后者可以从尾矿中筛选,也可以就地取材,不仅减少过量化肥的农业面源污染,也可减少矿山尾矿的堆积,变废为宝,甚至提升农产品品质,一举多得。这就是我的中国梦,能否实现,天晓得。

 

[6667] 你是说SMART软件吗?我曾经想代理,可人家是网络版的,没法代理。但我试用了一周,发现SMART的数据库非常强大,作物种类好几百种,每种作物的不同生长期的需肥参数都有,但用户看不到。这个数据库需要耗费大量时间和精力,但可以肯定的是,绝大部分作物参数来自文献。SMART软件公司很小,大概就三四个人,但业务遍布全球。SMART配方所用的多是液态肥,最好与滴管&喷灌结合起来,国内液态肥不多,滴管喷灌设施更少,国内运用会有局限。据我所知,SMART是最好的测土配方施肥软件

 

Lix:最后,衷心感谢参加沙龙讨论的各位网友!!!

 



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