[发明专利]土壤重金属Cr、Cu、Pb、Zn污染快速钝化修复工艺

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种土壤重金属污染修复中降低污染重金属元素生物有效性的一种修复方法，能在不影响土壤物理化学性状情况下、在较短时间内使土壤中重金属元素向难溶或不溶化合物类型转化，进而使其生物有效性迅速降低。

背景技术

土壤重金属污染已成为当前严重的环境问题，对污染的修复治理需求在日益增大。目前的修复治理方法主要可概括为两个方面：1、通过给被污染土壤中加入其它物质降低重金属的生物有效性，使其不进入或少进入在土壤中生长的植物体；2、通过工程手段和生物吸收转移等手段把重金属从土壤中移除。上述治理方法从具体作用角度可划分为物理修复、化学修复和生物修复三大类别。

重金属的物理修复方法主要包括稀释法和热解吸法。稀释修复主要包括客土换土、去表土和深耕翻土等；热解吸修复是利用高频电压产生电磁波，产生热能对土壤加热，使污染物从土壤颗粒内解吸出来，进而去除。物理修复方法可使土壤中的重金属元素得到一定程度的稀释或去除，但具有明显的操作条件要求高、程序繁琐复杂、耗能和过程中易造成有害元素向其它生态系统的转移的缺陷。如换土、深耕工作量大，并会使土壤的自然性状受到影响；而给土壤加热时在使有害易气化元素（Hg）挥发脱离土壤的同时，会导致其向大气的迁移，造成对大气环境的污染，此外，还会对土壤的自然性状如微生物条件等受到破坏。

化学修复方法主要包括向污染土壤中投入填加剂（修复剂），使污染土壤中的重金属元素生物有效性降低或环境迁移活性减弱。修复中使用的修复剂可分为无机钝化修复剂、有机钝化修复剂和有机、无机复合修复剂。其中，无机钝化修复剂可分为以下几个主要类别:磷酸盐类（羟基磷灰石、磷矿粉、磷酸、磷肥和骨炭等）、粘土矿物类（膨润土、粗面棕闪石和沸石等）、工业副产品类（飞灰、磷石膏和白云石残渣等）等。此外，还有一些纯化学制品，如硫酸亚铁等。这类钝化修复剂通常对重金属元素的作用具有一定的选择性。有机钝化修复剂主要包括有机堆肥、畜禽粪便、市政污泥等。有机物质作为重金属络合剂可通过形成不溶性金属、有机复合物增加土壤阳离子交换量（CEC）和降低土壤中重金属的水溶态及可交换态组分含量的方式，降低其生物有效性。由于这类修复剂其修复效果的不确定性和常常会将自身（如市政污泥）含有的重金属元素带入土壤，其实际应用都非常有限。复合材料钝化修复剂是用几种材料混合共同作用使土壤中的重金属发生钝化，其可避免单独使用一种修复剂所带来的显著改变土壤pH值、作用单一等的不利影响；该方向工作目前多尚停留在实验室研究阶段。而且据文献报导情况看，对需要的填加物质有较大的量要求。

生物修复主要分植物修复和微生物修复两种情况。植物修复是利用某些植物能忍耐和在生长过程中能超量积累某种重金属元素的特性来清除土壤中的金属元素。植物修复要求被修复土壤所处的气候条件要与用于修复的重金属超累积植物的生长条件相适应，并且由于目前人们发现的超累积植物一般都是植株较小、生长周期较长的种类，这些都使其应用范围和修复效率受到严重限制。微生物修复是利用土壤中的某些微生物类群对重金属元素具有吸收、沉淀、氧化还原等作用的特性，降低污染土壤中重金属生物有效性或毒性的修复方法。这种修复方法的作用机制是利用一些菌类的特殊功效，通过其对土壤中重金属元素化合物结构中电子行为的影响促使土壤中重金属元素发生转化，进而使土壤环境中重金属产生沉淀析出，进而达到降低其生物有效性或环境活性的目的；如硫酸盐还原细菌可将硫酸盐还原成硫化物，使重金属硫酸盐的生物有效性大大降低等。微生物修复受微生物生物量、种类及存活周期的影响，要求被修复土壤的性状如质地、含水率、有机质含量以及pH、Eh值等与用于修复的微生物类群的正常存活条件相适应，土壤条件要满足能保证微生物活性和足够数量存在。这些情况都是对土壤重金属污染微生物修复方法的制约因素，使其应用范围受到限制。