[发明专利]采用多功能化生物炭原位修复重金属污染土壤的方法

说明书

技术领域

本发明属于原位修复重金属污染土壤技术领域。具体涉及一种采用多功能化生物炭原位修复重金属污染土壤的方法。

技术背景

重金属主要是指比重大于5的元素, 如铬、铅、镉、汞、铜、砷等生物毒性显著的金属元素。随着我国工业迅速发展，电镀、钢铁和染料等行业越来越多废水废渣的不合理排放，形成了土壤和水体发生重金属污染的严峻态势。重金属离子化学性质稳定不能被微生物所降解，还能够通过食物链在生物体内富集。

人体里存在多种物质包括蛋白质，它由多种氨基酸组成，可成为重金属的配体。重金属一旦进入人体，就会与人体内的重要物质发生配位，改变该物质正常生理功能，甚至是进入神经系统，干扰神经的正常功能而导致病变，甚至致死。因此重金属的有效治理越来越引起人们的重视，研制可稳定水体与土壤中重金属的有效吸附剂一直是治理重金属污染的首要问题。

目前对重金属污染土壤的工程修复方法主要有两大类：原位修复和异位修复。异位修复涉及挖土和运土，过程较复杂且会破坏原来的土壤结构，对于表层土壤可能难度较小，但对于污染较深的区域，实施起来较为困难，并且操作成本高，因此逐渐被原位修复所替代。

原位修复技术又可分为原位处理技术和原位控制技术，常用的原位处理技术包括物理、化学和生物方法。生物修复法(Lovley, D.R., Coates, J.D., 1997. Bioremediation of metal contamination. Curr. Opin. Biotechnol. 8, 285–289.)包括植物代谢法，微生物降解法转移重金属，方法虽简单有效，但修复时间较长可能要几年至数百年才能完成，对重金属有选择性，且由于较多不稳定因素易形成二次污染而难以广泛应用。土壤的原位淋洗、稀释处理以及雨淋和其他自然因素可使土壤中重金属通常会转移到水体中，对水体造成污染，增大土壤修复的困难。通过添加有机质成分的原位固定法能很好满足治理土壤重金属污染的要求。通过添加外源物质，改变土壤环境，使之产生沉淀、吸附、离子交换和腐殖化反应，从而降低土壤中重金属的生物有效性和迁移性，达到解决土壤重金属污染的目的。现有的外源添加剂一般分为有机质，碳酸盐，磷酸盐和沸石。例如石灰是一种有效的固定剂，通过提高土壤pH值，降低重金属溶解性，有效降低重金属的迁移性(张晓熹，石灰对重金属污染土壤上镉形态及芥菜镉吸收的影响，2003，18（3）：151~154)，但对于碱性条件下水溶性较好的金属离子如砷和铬则不能达到减低毒性的效果。有机质如木屑，谷壳，家禽粪便，能够一定限度粘合重金属离子，限制重金属活性，提高重金属固定率，但伴随有机质在环境长期作用下的分解，由于易挥发有机碳的大量存在能有效刺激微生物的活跃发展，使得有机炭的矿化作用加快，释放出CO₂(J.R. Quilty and S.R. Cattle, Use and understanding of organic amendments in Australian agriculture: a review, Soil Res.49: ppl-26, 2011)。重金属将重新释放，不能长久稳定的解决重金属污染问题。