[发明专利]利用明矾浆原位修复镉、铅污染土壤的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及土壤重金属污染治理技术领域，具体涉及一种利用重金属钝化剂原位修复中、低度重金属镉(Cd)和铅(Pb)污染土壤的技术。

背景技术

    目前，我国土壤污染状况已经影响到耕地质量、食品安全甚至人的身体健康，且土壤污染面积有不断增加的趋势。根据中科院生态所2010年研究报道，上世纪80年代末期，我国污染面积只有几百万公顷，而现在受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积已近两千万公顷，约占耕地总面积的五分之一。因此，土壤重金属的污染修复技术已备受关注。

重金属污染土壤的修复技术可归纳为两类：一类是利用工程措施和植物提取手段从土壤中去除重金属污染物，但工程措施（如客土，换土等）不适于面积大、污染强度小的耕地污染，而利用植物修复则效率较低，周期长，特别是我国人多耕地少，不可能对现有的耕地实行完全不生产粮食，而利用植物修复技术来进行长时间的治理；二类是原位钝化修复技术，主要是通过添加钝化剂来改变土壤中重金属的形态，以减少重金属的移动性和生物可利用性，从而减少植物对重金属的吸收。针对我国农田受重金属污染基本情况是污染面积大但污染程度不高的现状,如一般全Cd含量≦5.0 mg kg^-1，全Pb含量≦1000 mg kg^-1，因此应用原位钝化修复技术具有较大的优势。

    原位钝化修复技术的关键是筛选和研制出具有实际应用价值的高效重金属钝化剂。本发明中所选用的钝化剂原材料——明矾浆，是在明矾石生产钾明矾过程中排放的废液经干燥所得。每年仅由浙江省温州矾矿及附近的钾明矾生产乡镇企业，产出的矾渣和明矾浆就达数百万吨，且大部分没有得到综合利用，已经给当地生态环境带来严重的污染，危害到了当地的农业生产及近海水产养殖业。经测定，干燥的明矾浆粉含有独特的晶体结构和丰富的对植物有益、必需的Al、Si、K等活性离子元素，其化学性质基本稳定，磨碎后具有粒度细、分散性好、比表面积大等特点。而且，干燥的明矾浆呈粉状多孔结构，可以改良土壤的物理性状，增加对水分的通透性能。因此，明矾浆具备有优良重金属钝化剂所必须的基本特性。目前明矾浆在工业上已得到了一些应用，如烧制水泥、陶瓷的膨胀剂和橡胶增强剂填料等，但还未见有将明矾浆开发作为土壤重金属钝化剂的报道。

发明内容

本发明目的是，针对我国农田受重金属污染的基本情况是污染面积广、污染强度低的特点，提出一种原料丰富、成本低廉、生产工艺简单、易于田间操作和修复效率较高的利用金属钝化剂原位修复Cd、Pb污染土壤的方法。

本发明目的通过以下技术方案得以实现：

利用明矾浆原位修复镉、铅污染土壤的方法，该方法按以下步骤进行：

   （1）热碱改性重金属污染土壤钝化剂的制备：将明矾浆经干燥、磨碎、过1mm筛得到的明矾浆粉与0.5～5.0 mol L^-1的NaOH溶液，按重量体积0.5～1g∶5～10mL比例配制成溶液，于80℃水浴加热、连续搅拌，活化2～5小时后用清水洗涤至中性，经沉淀，过滤将固体部分烘干、研磨得到热碱改性的明矾浆钝化剂，备用；

   （2）适宜用明矾浆钝化剂原位修复Cd、Pb污染土壤的选择：将全Cd含量≦5.0 mg kg^-1和全Pb含量≦1000 mg kg^-1的污染土壤作为待修复土壤，备用；

   （3）对重金属Cd、Pb污染土壤的原位修复：在待修复土壤种植作物前,将明矾浆钝化剂按50～200公斤/每亩用量施于地表，翻耕混匀、浇水1～4次，以保持土壤湿润4～16周，至污染土壤中重金属Cd和Pb被分别钝化成植物不可利用的固定化形态，实现重金属污染土壤的原位修复，达到中国《土壤环境质量标准》（GB 15618—2008）第二级按PH分组规定旱地中的Cd为0.25～0.80 mg kg^-1，Pb为80 mg kg^-1标准值要求时，即可按常规方法种植、管理作物。

本发明的有益效果是：

1、本发明的热碱改性明矾浆其吸附效果明显优于原明矾浆、热酸改性明矾浆、高温焙烧及巯基化明矾浆，经实验例1明确，热碱改性明矾浆其吸附量为4.8 mg g^-1时尚未达到饱和，而原明矾浆、热酸改性明矾浆、高温焙烧及巯基化明矾浆的饱和吸附量分别仅为0.55、0.41、0.35和0.27 mg g^-1，因此，热碱改性能够显著提高明矾浆对重金属的钝化能力；