《海西经济区缓变型地球化学灾害研究》取得创新性研究成果

2015年5月9日，由资源所陈明研究员和张佳文教授级高工负责的《海西经济区缓变型地球化学灾害研究》课题顺利通过福建省地勘局组织的专家组验收评审，得到高度评价。
    《海西经济区缓变型地球化学灾害研究》（编号201211039-3）为国土资源部公益性行业科研专项《海西区地质灾害监测预警与环境地质问题研究》第3课题，旨在通过福建省泉州市典型重金属元素缓变型地球化学灾害的风险评估、形成机理、阻断途径与修复技术等的研究，为海西经济区缓变型地球化学灾害防治提出对策建议和技术支撑。课题下设3个专题，分别由福建省地质调查研究院、北京化工大学及我所负责承担，我所为课题主持单位。课题总经费226万元，执行期限为2012年1月至2014年12月。
    自2012年课题实施以来，研究团队开展了大量的野外采样、室内模拟和分析化验工作。完成的主要实物工作量包括：（1）处理区域化探数据和多目标化探扫描数据3.68 km2；（2）土地利用现状遥感解译6000 km2；（3）在晋江流域支流的东溪、西溪和晋江主干河流，各布设3条水平剖面地表水采样剖面；在山美水库中布设了2条水垂向剖面；（4）采集晋江流域深层土壤样品120件、配套土壤溶液样品、地表水样品、农产品样品各60件；（5）搭建野外试验与示范基地1处；（6）采集面积性土壤121件；（7）盆栽实验（562盆）等共计53项。出版专著1本，申请国家发明专利1项，发表论文13篇，其中SCI论文3篇，EI论文2篇，培养硕士研究生12名，博士生1名，博士后1名。
    取得的主要成果如下：
    （1）以福建省泉州市晋江流域为例，研究了区域地球化学场特征，并对人类活动场所的地球化学环境进行了分类，揭示了土壤环境中Pb的迁移转化规律及对环境的影响，建立了区域风险评价预测模型，完成了晋江流域重金属Pb元素缓变型地球化学灾害风险区识别。
    （2）以福建省泉州市德化县汤-葛-杨地区为例，实验研究了土壤Hg元素的累积、释放过程及其影响因素，探讨了土壤Hg的缓变型地球化学灾害的形成机理。研究了Hg元素缓变型地球化学灾害的定量模型和爆发轨迹，刻画了灾害的非线性爆发过程，确定了灾害的爆发临界点、爆发点等数字特征值，获得了灾害链组成和阻断途径。
    （3）提出了基于微胶囊和稳定化原理的土壤Hg的修复技术，研制了具有自主知识产权的重金属Hg污染纳米碳复合土壤修复剂（NTSH），通过盆栽试验、中试试验和典型示范，确定了Hg污染矿区中重金属元素Hg的无害化修复技术应用的条件和关键技术参数，指示植物空心菜中Hg的含量比对照组降低了80%以上。
    课题的先进性和创新性如下：
    （1）首次开展了区域性缓变型地球化学灾害研究，识别出晋江流域典型重金属缓变型地球化学灾害潜在风险区，建立了区域风险评价预测模型，为国内相关领域工作的开展提供了理论和方法依据。
    （2）从元素形态学的角度证实，土壤中的活动态Hg在灾害形成与爆发中的关键作用。土壤中的重金属可分成“有害部分”和“无害部分”，而阻断灾害链发生的关键是将“有害部分”从土壤中去除，或者将“有害部分”转化成“无害部分”。
    （3）在“缓变型地球化学灾害”理论指导的基础上，本课题在Hg污染土壤修复技术方面进行了创新。研制了具有自主知识产权的组合修复剂“NTSH”，修复效果达到甚至超过当前国内外已经报道的同类修复最佳水平。此外，该项创新性技术还具有成本低廉、修复周期短、工艺流程简单、适用范围广等优势，对当前Hg污染土壤修复领域中筛选和制备新型修复材料、发展修复新技术等具有重要影响和意义。
    专家组由福建省地质矿产勘查开发局陶建华教授级高工、中国地质调查局文冬光研究员、福建省地质矿产勘查开发局陈福龙高级工程师、国家地质实验测试中心谭科 艳副研究员、中国地质科学院矿产资源研究所杨富全研究员组成。项目负责人陶建华教授级高工主持验收会，课题负责人资源所陈明研究员汇报了课题总体进展，福建省地质调查研究院杨军华高级工程师、资源所王蕊助理研究员、北京化工大学冯流教授分别汇报了各专题取得的重要研究成果。与会专家对项目成果进行了认真质询和展望。项目第二负责人张佳文教授级高工、项目办的陈连进高工、谢含华工程师及课题组主要成员参加了验收会。
    与会专家认为本课题研究内容丰富，分析有据，数据和结论可靠，是一项创新性的研究成果，为推广应用这一成果，建议有关方面应继续立项支持开展相关方面的研究工作，课题组要安排对现有示范基地进行长期监测，观察NTSH的长效性和修复效果。（王蕊 供稿）