[发明专利]硝酸钙和磷酸二氢钾结合稳定污染土壤中的铅

说明书

技术领域

本发明属于重金属污染土壤修复领域，涉及一种铅污染土壤中铅的稳定方法，特别涉及在铅污染土壤中施用硝酸钙与磷酸二氢钾来稳定铅的方法。

背景技术

重金属是土壤中常见的污染物，其中铅是最常见的土壤污染重金属之一。人类的许多活动，如采矿、冶炼、使用含铅汽油以及化肥等，都会造成土壤铅污染。土壤铅污染可导致粮食、蔬菜、地下水和大气污染，从而影响人和动物健康。人体摄入过量的铅，会引起中枢神经系统损伤，出现疲惫、头痛、精神障碍等。过量的铅还会损伤骨髓造血系统，引起贫血，同时作用于心血管系统时引起动脉硬化、心肌损伤。与镉、砷等污染物相比，土壤中的铅不易被植物吸收，因此，通过各种措施降低铅污染土壤中铅的有效性是铅污染土壤修复的重要措施。在各种铅稳定剂中，磷酸盐是最有效的稳定剂。

一般认为，在铅污染土壤中施用磷酸盐后土壤中会形成难溶性的磷氯酸铅类沉淀[Pb₁₀(PO₄)₆X₂，X＝F^-、Cl^-、OH^-]。这类沉淀的水溶性极低，从而可以有效降低土壤铅的有效性。土壤中水溶性铅与磷形成磷氯酸铅类沉淀的机理有两种，一是溶解-沉淀机理，即土壤中存在水溶性磷和水溶性铅，二者直接形成沉淀。第二种机理是吸附-交换机理，该机理又分为两种，第一种即土壤中水溶性的Pb²⁺被吸附在固体磷灰石表面，之后磷灰石中的磷酸根扩散到磷灰石固体表面，与Pb²⁺结合，形成磷氯酸铅类沉淀，这种机制稳定的铅至少占到土壤中与磷反应的Pb的30％；第二种理论认为，磷灰石晶格中的Ca²⁺被溶液中的Pb²⁺代替，从而有可能形成部分阳离子是Pb²⁺的磷氯酸铅沉淀，即存在Pb²⁺和Ca²⁺的共沉淀。但是使用水溶溶性磷来稳定土壤铅，这个过程是一个相当缓慢的反应。研究表明，在自然污染土壤(非人为加入铅形成)中加入水溶性磷肥后，一年以上时间以后，土壤中仅有不到一半的铅以磷氯酸铅类沉淀的形态存在。

因此，总体来说，对于铅污染土壤中铅的稳定，虽然磷酸盐是最有效的稳定剂，但其与土壤铅反应的速率较低，因此，仍需要探索加快磷酸盐降低土壤铅有效性的过程的方法，从而更加有效地稳定土壤中的铅。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种将硝酸钙和磷酸二氢钾同时施入铅污染土壤、降低土壤铅的有效性的方法，以克服现有方法在铅污染土壤中仅添加磷酸盐来降低土壤铅有效性、稳定效果不佳的缺点。

本发明的上述目的是这样实现的：用硝酸钙和磷酸二氢钾来稳定铅污染土壤中的铅的方法，其具有如下步骤：

首先，取一定量含水量低于5％且过2mm的铅污染土壤，根据其含铅量，按P∶Pb(mol∶mol)＝2∶1的比例计算磷酸二氢钾的数量；

再按Ca∶P(mol∶mol)＝0.5～1的比例计算硝酸钙数量；

按计算的磷酸二氢钾数量称取磷酸二氢钾，添加蒸馏水溶解，制成水溶液，再将配好的磷酸二氢钾溶液均匀喷洒到铅污染土壤中，混合均匀；

按计算的硝酸钙用量称取硝酸钙，添加蒸馏水溶解，制成水溶液，再将配好的硝酸钙溶液均匀喷洒到铅污染土壤中，混合均匀；以上操作完成后土壤含水量应当在15％以下；

最后调节土壤含水量到20％～25％，保持此含水量，保持土壤不冻结，放置50d以上，即可起到明显降低土壤铅有效性的目的。

本发明的关键技术在于：在铅污染土壤中添加磷酸二氢钾的同时，加入硝酸钙，土壤中铅的有效性比只添加磷酸二氢钾有显著降低。

与已有技术相比，本发明的优点在于：与只添加磷酸二氢钾相比，同时添加硝酸钙和磷酸二氢钾更能显著降低土壤中铅的有效性。

具体实施方式

本发明所述利用硝酸钙与磷酸二氢钾结合稳定铅污染土壤中的铅的方法，可以用一个具体例子加以详细说明，其具体步骤如下：

1.取相当于3200g烘干土的已知铅含量为1000mg/kg且过2mm的风干铅污染土壤，根据计算，需要加入KH₂PO₄4.2036g。其中一半质量的土壤按Ca∶P(mol∶mol)＝1加入硝酸钙，则需要加入Ca(NO₃)₂.4H₂O3.6471g。