[发明专利]一种土壤重金属污染原位捕集治理方法

说明书

本发明公开了一种土壤重金属污染原位捕集治理方法。该方法包括：1）土壤深耕清整、2）螯合捕集材料埋置、3）旱湿调节、4）土壤重金属活化、5）螯合捕集材料移除、6）螯合捕集材料活化回收、7）土壤微量元素补充等步骤。该方法采用螯合捕集材料有效去除了土壤中水溶态、可交换态及部分碳酸盐交换态重金属，有效阻断了土壤重金属环境风险传递主要途径。该方法采用的重金属螯合捕集材料可有效处理痕量金属污染、高浓度重金属污染、多金属复合污染，并且处理后螯合捕集材料可活化回收。此外，该方法还具有操作简单、易于与其他修复方法联用、处理效果好、成本低廉及无二次环境风险等优势。

技术领域

本发明属于土壤重金属污染治理领域，具体涉及一种土壤重金属污染原位捕集治理方法。

背景技术

土壤是一个复杂多相的动态开放体系，主要包括固相、液相、气相及生物相。土壤生态功能是物质在土壤多相体系中相互联系、相互制约的动态过程的体现。土壤固相中所含的大量粘土矿物和有机质等，可有效吸持进入其内部的各种污染因子，进而在土壤中发生累积，当累积超过一定量时，土壤系统输出物将直接或间接地危害人体健康，即土壤污染。

我国土壤重金属污染形势已相当严峻。据农业部统计，我国重金属污染的土壤面积已达上千万公顷，占耕地总面积的l0％以上，多数集中在经济较发达的地区。全国每年受重金属污染的粮食多达1.2×10⁷吨，因重金属污染而导致粮食减产高达10⁷吨，总计经济损失至少200亿元。土壤重金属污染已成为关系到经济尤其是农业的可持续发展和人体健康的重大环境问题，引起广泛的社会关注。

土壤重金属治理难点主要表现在：首先，重金属在土壤中存在多种形态，土壤重金属形态与土壤理化性质如质地、有机质、pH、氧化还原电位及生物体系等还具有复杂关联效应；第二，土壤重金属含量低、基质复杂，一般是毫克每千克、微克每千克级别，且通常是多种重金属同时存在的复合型污染；第三，土壤治理过程中应保持土壤的生态功能性，以维持生物生存。

采用种植超富集植物对重金属污染土壤治理是目前普遍认可的可有效保持土壤生态功能性的低成本修复方法，但该技术具有修复周期长、受生境条件影响大的局限，并且超富集植物对重金属具有较强的选择性，不宜处理复合型重金属污染土壤。目前植物修复技术主要应用于轻度、单一重金属污染区域修复。

本发明提出一种化学螯合捕集治理方法，本法通过采用重金属活化剂活化吸持于土壤固相重金属，并采用固体重金属螯合捕集材料对重金属进行螯合捕集处理，处理之后取出固体螯合捕集材料，从而达到去除土壤中重金属元素的目的。螯合捕集重金属的机理为：螯合捕集材料中螯合基团内N、O、P、S等原子以孤对电子与金属离子的空轨道进行配位络合，形成稳定结构，而捕集固定重金属。

本法与植物修复技术相似的点都在于处理通过去除土壤中水溶态、可交换态和部分碳酸盐态的重金属离子打破土壤微环境中重金属形态的动态平衡体系，从而达到去除重金属环境风险的目的。不同之处在于植物修复为生物修复方式，富集量受生物体生物量影响，富集速度低且受生物生境条件及生长状况影响，难于处理高浓度重金属污染，难于编辑生物富集重金属种类的属性等；而螯合捕集处理法为化学处理方法，具有处理螯合重金属量高、螯合速度快、反应条件范围广、可处理高浓度重金属污染、易于通过编辑螯合捕集材料的螯合功能基编辑螯合捕集材料的重金属捕集属性、螯合捕集材料可活化回收利用等。最后需说明的是，螯合捕集处理技术对土壤环境条件不产生重大影响，类似磁铁吸附金属，吸附之后移除磁铁，故在技术实施过程中易于与其他修复治理技术联合，如植物修复、电动修复等。

重金属螯合捕集剂种类繁多，根据形态可分为固体形态、液体形态、乳液形态；根据捕集方式可分为吸附捕集剂、离子交换捕集剂、络合捕集剂；根据所能捕集重金属种类可分为广谱型螯合捕集剂、选择性螯合捕集剂；根据配位原子的不同可分为含氧型螯合捕集剂、含氮型螯合捕集剂、含硫型螯合捕集剂、含磷型螯合捕集剂及混合型螯合捕集剂等。