[发明专利]一种重金属污染底泥的稳定方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生态环境治理领域，特别涉及一种重金属污染底泥的稳定方法及其应用。

背景技术

底泥是水体的重要组成部分，主要由粘土矿物、有机质、活性金属氧化物组成，这种天然的颗粒物具有巨大的比表面积，在水环境中发挥着重要的作用，它是水中各种污染物的源和汇。底泥疏浚是改善湖泊水质的有效措施，处置疏浚底泥需要同时达到安全、合理、经济的要求。底泥的资源化利用越来愈多地得到人们的关注，轻、中度污染的疏浚底泥资源化利用途径中，土地利用具有用量大、技术简单和经济性好的优势，疏浚底泥的农业资源化利用，不仅可以变废为宝，而且减少了环境污染。

由于湖泊底泥中含有丰富的有机质、氮、磷等营养元素，其资源化利用己经成为当今研究的热点，但其中的重金属元素己成为制约其农业资源化利用的关键因素。许多学者针对如何减少和降低疏浚底泥中重金属毒害作用展开了广泛的研究，但系统性、经济性和实用性还达不到要求。因此，如何对湖泊底泥进行合理资源化利用并避免重金属对土壤一植物系统的污染的研究就显得具有十分重要的意义。另外，由于底泥中粘土矿物含量较高，导致脱水后的底泥易板结成硬块，其物理结构不适于植物生长。因此在解决重金属污染的同时还需要改良其物理性质。

河道底泥的资源化利用研究，不仅可以解决底泥出路问题，又可以产生一定的经济效益。底泥资源化技术主要有：制砖、制陶粒、吸附剂、土地利用等。许多研究表明，湖泊底泥土地利用后，总团粒结构和水稳性团粒结构增加；同时也提高了土壤含水量、田间持水量以及土壤孔隙度和毛管孔隙度。有机质含量高以及腐熟化程度较高的底泥施用后，能够使土壤容重减小，土壤固相容积逐渐减少，液相和气相容积逐渐增加；但是粘土矿物含量较高及低腐熟的底泥则可能增加土壤容重和引起板结。因此，底泥的施用可以明显改善土壤的各种理化性状，从而提高土壤保水、保肥及供水、供肥的能力。底泥及其配制成的底泥颗粒肥料含有一定量的养分，比猪粪养分含量高，具有一定的肥效作用。由此说明底泥土地利用后，均能提高土壤养分含量水平。底泥土地利用不仅能带入大量有机质和矿质养分，为土壤中的微生物提供养分，而且底泥本身含有丰富的微生物，提高了土壤微生物的数量。同时，施用城市污泥可以改变土壤微生物的种群结构，提高土壤硝化细菌的比例，增加酶活性，提高土壤的基础肥力和土壤腐殖质的含量。底泥中含有大量的氮和磷，也含有钾、钙、铁、硫、镁、锌、铜、锰、硼、钼等微量元素，可以缓慢供给植株生长所需的养分。

底泥土地利用存在的风险主要为重金属污染，底泥中重金属种类繁多，主要有Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Hg、Cd等，是限制其大规模土地利用的重要因素。目前对土壤重金属的污染研究较多，主要集中在底泥土地利用后土壤耕层重金属的变化、作物各部位重金属累积量、存在形态及其影响等。底泥合理农用不会造成土壤和农产品的重金属污染，但长期施用会增加土壤中重金属的含量。因此，长期施用湖泊底泥及其肥料需进行必要的监测。底泥中含有多种有机污染物，通过生物富集作用可以在生物体内达到较高的水平，从而产生较强的毒害作用，通过食物链还可能危害到人类的健康。

另外，自然脱水后的底泥质地非常紧实，容重高达1.89g/cm³,孔隙度只有23.8%。适合植物良好生长的土壤孔隙度范围一般为55%～65%。孔隙度低的土壤非常紧实坚硬，影响植物根系的生长和呼吸。因此，如果不对疏浚底泥进行质地调节，就不能成为植物生长的介质，影响其大量用于土地。

发明内容

针对现有的疏浚后重金属污染河道底泥进行异位处理技术及农业资源化利用技术不足，本发明的目的在于提供一种重金属污染底泥的稳定方法及其应用。

本发明提供的一种重金属污染底泥的稳定方法，包括如下步骤：

1）将重金属污染底泥铺平自然晾干脱水后平铺于农田上；

2）将稳定剂撒于步骤1）所述农田上的重金属污染底泥上；

3）在完成步骤2）的农田上进行第一次旋耕；

4）干湿交替处理15天，第二次旋耕，得到老化后的底泥；

5）按老化后的底泥：砂土：秸秆体积比为3：1：1掺入砂土和秸秆，第三次旋耕，得到稳定后的底泥。

其中，所述的重金属污染底泥为重金属污染河道底泥和/或重金属污染湖泊底泥。

其中，步骤1）所述重金属污染底泥平铺于农田上的厚度为15cm。

其中，所述第一次旋耕和第二次旋耕的深度为15cm，第三次旋耕的深度为25cm，3次的旋耕方式均为呈螺旋状前进旋耕。