[发明专利]电动迁移表层土壤重金属镉至深层固定的修复方法

说明书

技术领域

本发明公开一种修复重金属污染土壤的技术，具体的说是利用电动力学原理修复重金属污染土壤，减少作物对重金属的吸收；特别涉及一种电动迁移表层土壤重金属镉至深层固定的修复方法。

背景技术

重金属污染是一个全球都关注的问题，目前，世界上许多国家和地区的土壤均受到重金属和有机物污染。据我国农业部进行的全国污灌区调查，六分之一的农业土壤已经遭受重金属的污染，同时大约40％的土壤正在被破坏。与传统的原位修复技术相比，电动修复技术作为一种新兴绿色技术，因其高效、节能、成本低、无二次污染，具有很好发展前景，一直备受关注。电动修复的基本原理是将电极插入到受污染的土壤中并通以直流电，污染物在电场的作用下发生电化学反应，迁移富集于电极区，从而达到去除污染物的目的。目前大部分的土壤电动修复实验都是在实验室模拟进行，实验装置偏小(大都是长30cm，宽20cm)，且实验条件复杂，难以在野外田地中验证操作。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种电动迁移表层土壤重金属镉至深层固定的修复方法。该修复方法成本低廉，操作简单。

具体的说是利用电动力学原理修复重金属污染的土壤，使表层土壤重金属迁移至深层，而且被钝化固定，减少作物对重金属的吸收。

本发明的修复方法为垂直的电动力修复，用水饱和土壤后，蓄电池提供直流电源，正极石墨板直接放置于土柱顶层表面，负极铝板放置于土柱40cm深底部，并通过添加钾肥KCl辅助增强电动修复效果，可以使80％以上的Cd迁移至15cm以下，减少作物对重金属Cd的吸收，并在35～40cm土层形成高pH土壤，可固定重金属不污染地下水。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种电动迁移表层土壤重金属镉至深层固定的修复方法，包括如下步骤：

A、选取污染土壤，用水饱和土壤后，蓄电池(电压60v，电流20A)提供电源，连接导线为铜线，阳极石墨电极直接放置于土体顶层表面，阴极铝电极放置于土体40cm底层，并加入一定量的氯化钾，进行电动修复，修复时间为5～12天；期间用数字显示电流表定期检测电流，用万用表定期测定电压。

B、电动修复结束后，每5cm土层取土壤样品，测定土壤pH和土壤Cd含量，以0～20cm各土层土壤pH小于4.5、35～40cm土层土壤pH大于6为结束的参考依据。

上述修复方法，使重金属Cd垂直向下迁移，至15cm以下。

优选的，所述的加入一定量的氯化钾，用量为土壤干重的0.2％～2％。

优选的，所述的35～40cm土层土壤pH大于6，可以有效固定Cd，保护地下水。

上述电动迁移表层土壤重金属镉至深层固定的修复方法在农田表层污染土壤修复中的应用；尤其是稻田。

本发明的机理：

基本原理为将电极插入受污染土壤，施加低压直流电，污染场地形成所需电场，利用土壤中的孔隙水和其中的自由离子作为电解质，将溶解或吸附在胶体颗粒上的带电污染物质，在电场的作用下进行定向迁移，重金属向土壤深层带负电的电极附近富集，而且土壤pH升高，重金属被沉淀固定，最终实现农田表层污染土壤修复的目的。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)通过阅读大量前人研究文献，发现电动修复修复采用蓄电池作为供电电源鲜有报道，因此本方法采用蓄电池易于在野外进行大田修复实验研究。

(2)与前人研究成果相比，本方法采用垂直电动修复，操作简单，不需要复杂的设备，易于在野外大田中操作，容易应用推广。

(3)电动修复周期比植物修复短，去除率较高，而且将重金属固定在土壤深层，比常规电动方法将重金属提出土壤明显降低成本。

(4)与化学方法相比，该方法不向土壤加入非农用化学物质，对环境更友好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本发明实施是在实验中室进行，污染土壤取自广东清远市，其中重金属Cd超过国家土壤质量标准，采用电动修复技术进行修复，具体措施如下：

(1)在某电子垃圾拆解厂周边采集农田耕层土壤样品(0～20cm)，自然风干，用橡胶锤敲破碎土壤块体至过2mm筛，期间剔除碎石，草根，所有过筛土样放入干燥器中保存，以供pH和重金属分析使用。