[发明专利]一种土壤砷污染治理方法及应用

说明书

一种土壤砷污染治理方法及应用，该技术属于生态环境保护领域。该技术通过以下步骤实现：在生物反应器中加入淀粉、豆饼、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、碳酸钙、硫酸亚铁等，再加入足量的水，搅拌，混匀，加热灭菌，冷却，接种黄杆菌等菌株，发酵，冷却，混配，罐装，施入土壤中，自然培养8‑20个月，可以持续将土壤中的砷转化为挥发性气体，从土壤中挥发到空气中，从而去除土壤中的砷，消除土壤和地下水砷污染，保护土壤环境，保护土壤生产和生态功能，保护地下水环境，保障食品安全。

技术领域

本发明属于生态环境保护领域，特别涉及一种土壤砷污染治理方法及应用。

背景技术

砷是一种毒性非常强的环境污染物。自然土壤中的砷主要来源于成土母质。在由岩石风化形成土壤的过程中，砷的含量(相对于成土母质)有明显的富集。人类活动如采矿、冶炼、污灌、施肥、杀虫剂和木材防腐剂的施用都可能引起土壤砷污染。土壤中累积过量砷，会造成作物减产和品质下降，同时可能造成水源和大气污染，并可通过食物链和水体等途径进入人体。近年的研究表明，低量的砷也会严重危害人类健康。

2016年，《土壤污染防治行动计划》，《土壤污染防治行动计划》正式颁布实施，是一项投资规模巨大的土壤污染修复工程，也将是一项长期工程。由于土壤治理相关技术标准和基础数据的缺乏等土壤治理实施的诸多困难，近几年内，我国土壤污染防治还需要先通过试点示范和局部开展，然后实现规模发展的过程。基础数据和修复经验的积累以及修复技术的储备将是我国目前阶段土壤修复的重要任务。

我国是砷矿大国，砷矿广泛分布在我国中南和西南的湖南、云南、广西、广东等省、区。砷矿在开采或冶炼过程中容易造成附近土壤和水体的污染。据王振刚等对石门雄黄矿附近的3个村调查发现，土壤含砷量为84～296mg/kg，这表明土壤已受不同程度的污染。砷还可通过水体迁移污染大面积农田土壤。因水稻田多采用沟渠灌溉，采矿和冶炼厂附近的水稻田土壤污染现象日趋严重，如湖南常宁县有大面积受砷污染水稻田，其含砷量为92～840mg/kg；在湖北有8000多公顷水田受砷污染。在孟加拉国，由于地下水含砷过高，导致7000万人饮用水含砷量超标；用这种含砷井水灌溉水稻田，在不到10年的时间中就使得0～15cm土壤层含砷量提高到83mg/kg，而当地土壤砷背景值仅为4～8mg/kg。

砷的生物作用及其毒性，主要由于砷与酶蛋白质中的巯基(-SH)、胱氨酸和半胱氨酸含硫的氨基(-NH)有很强的亲和力，结合后使组织细胞呼吸受阻、线粒体肿胀，从而使代谢停止，细胞死亡。砷被世界卫生组织(WHO)和美国环保局(EPA)定级为一种“已知人类致癌物质”，人体长期暴露砷可导致皮肤癌和肾、肝、膀胱等内脏器官的癌变。砷中毒的途径主要通过饮水和食物进入消化系统，工业排放的含砷废气进入呼吸系统。As³⁺能与人体酶类的巯基结合，抑制酶活性，导致糖代谢紊乱，血液和组织中的丙酮含量增高，以及神经末梢功能紊乱。As⁵⁺毒性作用较慢，它可以破坏线粒体氧化磷酸化作用，能代替磷酸盐生成不稳定的砷酸盐，会出现多发性神经炎、脊髓炎、再生不良性贫血等后遗症。成人亚砷酸的中毒剂量为5～50mg/kg，致死剂量为100～300mg/kg；亚砷酸的半致死浓度(LD50)为10mg/kg，而砷酸的LD50为138mg/kg。

随着砷量的增加，土壤细菌和放线菌总数明显降低，而且砷对土壤水解酶系(脲酶、磷酸酶和蛋白酶)及氧化还原酶(脱氢酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶)均有不同程度的抑制。砷抑制了土壤中微生物活动中CO₂的产生，显著降低反硝化细菌的活性。砷对土壤固氮菌、解磷细菌及纤维分解菌均有抑制作用，其中木霉和大芽孢杆菌对砷最为敏感，而大豆根瘤菌和含脂刚螺菌耐性最高。