[发明专利]一种修复重金属污染土壤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境友好且低成本的修复重金属污染土壤的方法，具体涉及一种修复重金属污染土壤的方法。

背景技术

农田土壤受到重金属污染后，会影响植物生长状况，植物整体长势变差，根系发育不良，地上部生长矮小，叶片失色变形，果实畸形，最终农产品产量下降，品质不断下降。而且铅、锰、铜、汞、镉等重金属通过食物链进入人体同样很难移除，其在人体内代谢周期很长，对人的健康损害巨大，主要聚集在人体各大器官，破坏正常生理代谢，低剂量的这些污染物就能够使机体代谢发生紊乱，诱发疾病，甚至死亡。因此，对重金属污染的土壤进行治理和修复是环境保护领域中需要解决的重要问题之一。

目前，对土壤重金属修复技术主要集中在物理修复、生物技术、化学修复等，而物理修复能耗大，处理过程复杂；生物修复局限性在于修复速度慢、受环境条件限制，修复质量难以保证；传统的化学稳定剂沉淀修复技术则会引起二次污染。相比较，采用壳聚糖及其衍生物对重金属进行吸附去除具有绿色环保、原料来源广泛、操作简单、修复效率高等优点，是一种经济可行的绿色修复技术。对于农用水耕地(如水稻地)，建议可利用春季或夏季耕种犁田和耙田(或松土)之时在水中撒修复剂，将重金属从土壤转移到水中流走，实现低成本的重金属污染土壤的修复。

发明内容

本发明提供一种修复重金属污染土壤的方法，本方法采用丙烯酸改性壳聚糖作为修复剂，将污染的土壤置于修复剂水溶液中搅拌洗脱；或者将修复剂水溶液放入待耕的水田中进行犁田耙田，使重金属转移水溶液中，然后排放，实现污染土壤的经济性修复。

本发明的目的是通过以下技术方案所实现的：

（1）选取重金属污染严重的农用区土壤；                                        

（2）选用的修复剂为丙烯酸改性壳聚糖；

（3）将3~10g土壤置于浓度为0.2%wt ~1%wt 100~200ml修复剂水溶液中搅拌0.5~8h，洗脱；或将修复剂5~15kg溶于500~1000L的水中施放到1亩待耕的水田中进行犁田耙田，实现重金属土壤的修复。

上述方法中，所述的土壤为珠三角(广州，佛山，东莞，江门)农田土壤，所述土壤的采集地方附近的500 ~1000 m的地方均有工业区或大型工厂；所述大型工厂包括电池厂、皮革厂和电镀厂中的一种或以上。

上述方法中，当选用将土壤置于修复剂水溶液中搅拌洗脱的方法时，所述土壤的采样方法为：垂直采取耕作层0~15 cm的土壤，采用梅花形五点采样法，以取样点为中心，半径约20~50 cm范围内共取五个样，并混合均匀。

上述方法中，所述的修复剂丙烯酸改性壳聚糖是壳聚糖和丙烯酸通过Michael 反应制得，具有环保，无毒无害，可生物降解，原料来源丰富等优点。

上述方法中，所述土壤处理前后的样品经粉碎，过100目筛子，120℃下烘干除去水分，使用全分解法消解，然后用ICP-AES仪测定重金属的含量。

上述方法中，所述的修复方法环保可行，修复剂水溶性高，分离方便，可随着降雨和浇灌过程流走，脱离土壤；修复效率高，对重金属Pb，Cr，Cu的去除率最高分别为93%，79%和65%，修复后土壤的重金属含量达到农用土地一级标准。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、修复剂原料来源广泛，性质独特。壳聚糖来源于甲壳素，地球上每年甲壳素的生物合成量为数十亿吨，其中海洋生物的生成量在10亿吨以上，可以说是一种用之不竭的生物资源，是产量仅次于纤维素的天然高分子化合物。壳聚糖具有独特的理化性质和生物活性，无毒无害，在自然状态下，受到放线菌作用，逐步降解，是典型的环保材料，不会造成二次污染，对重金属的络合作用较强，成为了近年来研究吸附重金属的热点。

2、修复剂制备过程环保。和常用的EDTA、EGTA、聚丙烯酸等螯合材料高污染、高能耗、高危害的合成过程相比，前者的制备过程仅以水为介质，相对环保。

3、修复剂的选择性高。国内外较多地所用EDTA作为化学修复剂， EDTA能与大多数金属离子形成稳定的络合物，但是由于土壤中固有的Al、Fe、Mg、Ca和K等轻金属含量远远高于重金属。所以，EDTA容易降低土壤中的其他金属含量，导致减低土壤肥力而贫瘠化。而壳聚糖及其水溶性改性产物对重金属的螯合吸附具有良好的选择性，在多种金属存在时，存在明显的重金属优先吸附行为，其机理可能是出于重金属的电子层和亚层较多，原子内部有大量空轨道，容易形成配位键。