[发明专利]一种六价铬污染土壤原位修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种六价铬污染土壤原位修复技术，具体的说，通过将水溶性含硫试剂配置成还原剂、将水溶性含磷试剂配置成稳定剂，将土壤中毒性大、能够被植物所吸收和利用的六价铬还原固定，实现六价铬污染土壤的原位修复。

背景技术

我国土壤重金属污染严重。《全国土壤污染状况调查公报》显示,全国铬污染超标率为1.1％，是八种主要的污染重金属之一。土壤中铬的来源有很多种，其中危害最严重的主要有三个方面:1)工业废物和城市垃圾的随意堆放。据报道，改革开放30年来，我国因冶金和化工生产所累积的铬渣高达600万吨，并以每年20–30万吨的产量增加，许多工厂缺乏好的铬渣处理设施，随处堆放，导致含铬废物中的六价铬浸出，并进一步污染周围土壤。2)污水灌溉和污泥使用，污水灌溉导致许多污灌区水稻田存水铬浓度超标。3)农用耕作中不合理施用含铬的肥料和农药等也是土壤六价铬污染的主要原因。

六价铬被国际癌症研究机构定为人类确定致癌物，离子浓度超过0.1mg/L就会中毒。铬对人体的毒害作用随价态变化：六价铬的毒性比三价铬大100倍。六价铬化合物可以通过易化扩散和细胞膜上非特异性的阴离子通道迅速进入细胞内，三价铬则较难透过细胞膜。因此铬的毒性主要表现在六价铬化合物上。

土壤重金属污染的控制与修复问题已经引起各级政府和环保工作者的广泛关注。目前，六价铬污染土壤修复技术主要包括以下几种：

(1)客土法。就是将已污染的土壤进行翻土、换土等，将已经污染的土壤深埋，换上新鲜的土壤，从而达到减轻危害的目的。用这种方法修复一亩污染土地就要花费上百万元，且污染土壤仍然存在。此外，客土法将掩埋在地下还原环境的污染土壤挖掘出来暴露在空气中，增加了三价铬被氧化成六价铬的可能，使工作人员吸入和沾染的暴露危险增高。但是，因为修复方法简单，花费时间少，这种饮鸩止渴的方法目前被广泛应用。

(2)植物修复法。通过种植对重金属具有超级蓄积能力的植物，从而将土壤中的重金属提取出来。研究表明，李氏禾对六价铬有很好的耐性和净化功能,路线蓬对六价铬污染有很好的削弱和净化功能。芥菜对六价铬超富集能力最大能达到4100mg/kg。此外，半卡马菊和双穗雀稗等也可有效地净化土壤中的六价铬。通常，植物修复法的时间至少需要5年以上，意味着土壤的荒废时间至少是5年，影响到粮食的生产和农民的收入。另外，植物修复的成本较高，每吨土壤达到200元左右，每亩土壤的修复费用高达8～10万元，每公顷土壤的修复成本达到1.2～1.5亿元人民币。当地政府和农民是无法承受的。而且，目前发现的超富集植物一般都是野生植物，其种苗繁育存在较大的技术难度，实现大规模种苗就更加困难，所以现今使用的是先大棚育种再移植到修复区的办法，这无疑会进一步增加修复成本和操作难度。

(3)化学淋洗法。采用化学药剂如表面活性剂、酸洗剂、络合剂等将土壤中的铬淋洗出来后再进行废水处理。这种方法不仅成本非常高，远高于植物修复法，而且将新的污染物如表面活性剂、酸洗剂等带入土壤，成为新的污染源。土壤的物理结构会受到很大影响。此外，由于三价铬和六价铬相反的化学性质，两者难以同时去除；去除六价铬的同时，土壤中的三价铬被活化，容易通过一系列生物化学反应被氧化成六价铬，治标不治本。

(4)微生物淋洗法。通过往土壤中加入对铬具有富集作用的微生物菌群，将铬洗涤出来。这种方式不仅成本高，对于大面积的土壤污染而言由于微生物淋洗液难以收集，实际上很难操作。

(5)电化学法。在土壤中通过电流作用使得水溶性六价铬离子富集到阳极表面，三价铬离子富集到阴极表面。去除六价铬和三价铬需要的pH等条件相反，难以达到同时去除目的。此外，目前该技术也只是在实验室进行摸索。由于电流作用距离太小，而实际污染的土地面积太大，这种技术在工程上难以实施，且不管其高昂的操作成本难以承受。

(6)化学还原法。六价铬的毒性比三价铬大100倍，且容易被植物吸收利用，从而通过食物链蓄积在人体。通过在污染土壤中加入亚铁盐，硫化物或者有机物等还原物质使水溶性的六价铬离子转化为三价的氢氧化铬而降低其生物活性。但是，在微生物和酸雨等作用下，以及土壤pH发生变化时，氢氧化铬容易转变为可溶的三价铬离子，从而被土壤中的锰重新氧化为六价铬，恢复毒性。因此，简单的化学还原以及加碱固化只是暂时地、短暂地掩盖六价铬污染问题。

综上所述，如何开发切实可行的六价铬污染土壤修复技术已经成为未来土壤六价铬污染控制面临的瓶颈问题。

发明内容