一種淋洗修復鎘汙染濱海鹽漬土壤的方法
2023-07-11 20:39:56 1
專利名稱：一種淋洗修復鎘汙染濱海鹽漬土壤的方法
技術領域：
本發明涉及重金屬汙染土壤修復技術領域，具體涉及一種淋洗修復金屬汙染土壤的方法。
背景技術：
重金屬汙染土壤修復從原理上可分為物化修復技術、植物修復技術兩大類，其中物理 化學修復技術又包括化學處理方法、物理分離方法、固化/穩定化方法、高溫處理方法等。 在工藝上不同修復技術又可分為原位修復和異位修復兩大類。化學氧化/還原處理，把土壤中汙染物轉化為無毒或低毒的化合物，或使之形成化學性 質更穩定、遷移性更弱的化合物。該技術的缺點是汙染物仍然存在於土壤中， 一旦土壤理 化環境變化，重金屬有可能重新活化產生危害。物理技術分離，即利用物理方式把汙染物從土壤中轉移出去。(1)水溶液淋洗把大 量的水或其它化學試劑灌入土壤中，以把土壤中的汙染物清洗出去。常用試劑有HC1 、EDTA、 CaCl2等。目前該技術已大量投入商業運作，主要是用於處理有機汙染土壤，但也 有少數場地用於處理重金屬汙染土壤(主要是六價鉻)。(2)電動力學技術即把電極插入土 中，再通入低強度的直流電,使帶電的汙染顆粒(或離子)在電場的作用下產生朝著電極的兩 端方向作定向移動，並聚集在電極附近以便進行收集，最後在地面上再把汙染物進行後期 處理。這項技術只能處理溶解在土壤孔隙液中的以帶電離子存在的汙染物。目前主要用於 處理滲透性低的汙染土壤。這項技術在歐洲已投入商業運行，已用於處理含Cu、 Pb、 Zn、 As、 Cd、 Cr或Ni的汙染土壤。該技術的缺點是汙染物必須是溶解的,效果依賴於土壤的 pH值，必須使用緩衝溶液來維持電極的pH值。固化/穩定化處理技術，把汙染物裹限在某種介質中。根據介質不同，包括水泥固化、 石灰固化、改性粘土、熱塑、熱固樹脂。該技術的缺點是破壞了土壤結構，土壤不能繼續 使用，適合高強度汙染場地修復。玻璃化技術，即在高溫(1500 'C以上)下汙染土壤被融化為玻璃或玻璃質與晶體混合物。 經過該技術處理過的土壤也不能繼續使用。植物修復技術，主要是利用重金屬超富集植物對重金屬汙染土壤進行修復。目前全世 界已發現700多種重金屬超積累/富集植物，其中以鎳超積累植物最多，主要分布在南歐、北 美、西澳大利亞及印度等地區。該技術的缺點是目前發現的重金屬超積累/富集植物多為野 生植物，產量低，修復時間長， 一般需要若干年，植物生長有很強的地域性，不一定適應 各種氣候和土壤條件，而且還沒有成熟的栽培管理技術，收穫後的植物處理也存在問題。發明內容本發明的目的在於克服現有技術存在的上述不足，提供一種淋洗修復鎘汙染濱海鹽漬 土壤的方法，該方法根據現有技術存在的不足和Cd汙染圍墾灘涂土壤的具體特點，通過採用特定的淋洗技術進行修復處理，大幅度降低濱海鹽漬土壤(圍墾灘涂土壤)的農作物根層30cm 土壤的Cd汙染程度。本發明通過如下技術方案實現-一種淋洗修復鎘汙染濱海鹽漬土壤的方法，包括如下步驟(1) 將脫硫副產物混施到鎘汙染濱海鹽漬土壤的表層，修復農作物根層30cm 土壤所 需的脫硫副產物施用量為每公頃13.5 54噸，將該用量的脫硫副產物平均分2 8次施用， 所述的煙氣脫硫副產物的主要成分為CaS04 2H20和CaS03;(2) 每次施用煙氣脫硫副產物後加淡水浸泡淋洗，使煙氣脫硫副產物溶解且鎘汙染物 遷移至下層土壤，每次用水量為每公頃350 450立方米，每次淋洗修復時間為6 8天。上述方法中，在步驟(1)之前還包括對煙氣脫硫副產物的質量進行監測，只有Cd 含量低於所需修復土壤的Cd含量、其它重金屬含量低於國家土壤環境質量標準(Hg 0.5 mg/kg、 As25mg/kg、 Cr 200 mg/kg、 Ni 50 mg/kg、 Pb 300 mg/kg)的煙氣脫硫副產物才能 採用。所述其它重金屬為Hg、 As、 Cr、 Ni、 Pb中的一種或多種。 本發明的技術原理如下本發明主要適用於Cd汙染的圍墾灘涂土壤。該土壤具有三個特點(1)受圍墾前海 水浸泡的影響鹽分含量普遍較高，受高鹽分影響Cd的化學形態以交換態即非專性吸附為 主；(2) 土壤Cd的垂直剖面分布與普通農田汙染不同，普通農田土壤汙染一般集中在表 層，而圍墾灘涂土壤是由沉積物經過人工促淤而成，沉積物的汙染導致圍墾土壤從表層到 底層的整個剖面都受到汙染，而且剖面分布比較一致；(3)圍墾灘涂土壤區域下伏的淺層 地下水受海水影響多為鹹水，而且Cd汙染也比較嚴重，不具備使用價值。煙氣脫硫副產物是工業發電的燃煤脫硫過程產生的一種固體廢棄物，其主要成分為 CaS04.2H20和CaS03。本技術根據Cd汙染圍墾灘涂土壤的上述特點，利用煙氣脫硫副產物 中的鈣離子代換土壤中的交換態Cd，將其變成溶解態後再通過淡水淋洗遷移至土壤剖面下 層，在下層重新被土壤膠體吸附，從而使根層土壤得到修復，為農作物安全種植提供保障。與現有技術相比，本發明具有如下優點和效果根據我們前期研究的圍墾灘涂土壤Cd化學形態以交換態為主的特點，本發明首次提出 利用煙氣脫硫副產物中的鈣離子來代換土壤中的交換態Cd，既可以使根層汙染土壤得到修 復，又為煙氣脫硫副產物這種固體廢棄物的循環利用提供了新途徑。作物耕層0 30cm土 層的重金屬Cd含量去除率為lO. 5% 19.6%，土壤剖面50 70(^重金屬Cd含量上升28. 67%。 一般淋洗修復時間為15-56天。我國目前最為成熟的利用富集植物東南景天修復Cd含量 3mg/kg左右的汙染土壤，按收穫時植物中Cd含量和單產計算，每個生長季節對土壤表層0 30cm土層的重金屬Cd去除率為1%以下。本發明的去除效率大大高於植物修復，而且耗時較短。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明的具體實施方式
作進一步說明。 實施例1修復土壤為廣州市南沙區萬頃沙鎮圍墾土壤。0 30cm表層土壤Cd平均含量為3.24 mg/kg、 30 40cm 2.4 mg/kg、 40 50cm 2.65 mg/kg、 50 70cm 2.93 mg/kg。修複目的為盡 可能降低一般作物所需的0 30cm根層土壤Cd平均含量。施用脫硫副產物每公頃13. 5噸， 平均分成2次施用，與土壤混合均勻。每次施用後加淡水浸泡淋洗，每次用水量每公頃350 立方米，每次淋洗修復時間為7天。淋洗結束後，0 30cm表層土壤Cd平均含量為2.9 mg/kg， Cd的去除率10.5%。 50 70cm深度的土壤Cd平均含量由2.93 mg/kg增加至3.42 mg/kg; 40 50cm深度的土壤Cd平均含量基本保持原來2.65 mg/kg水平。實施例2修復土壤為廣州市南沙區萬頃沙鎮圍墾土壤。0 30cm表層土壤Cd平均含量為3.24 mg/kg、 30 40cm 2.4 mg/kg、 40 50cm 2.65 mg/kg、 50 70cm 2.93 mg/kg。修複目的為盡 可能降低一般作物所需的0 30cm根層土壤Cd平均含量。施用脫硫副產物每公頃54噸， 平均分成8次施用，與土壤混合均勻。每次施用後加淡水浸泡淋洗，每次用水量每公頃400 立方米，每次淋洗修復時間為7天。淋洗結束後，0 30cm表層土壤Cd平均含量為2.58 mg/kg， Cd的去除率19.6%。 50 70cm深度的土壤Cd平均含量由2.93 mg/kg增加至3.77 mg/kg; 40 50cm深度的土壤Cd平均含量由2.65 mg/kg增至2.93 mg/kg。實施例3修復土壤為廣州市南沙區萬頃沙鎮圍墾土壤。0 30cm表層土壤Cd平均含量為3.24 mg/kg、 30 40cm 2.4 mg/kg、 40 50cm 2.65 mg/kg、 50 70cm 2.93 mg/kg。修複目的為盡 可能降低一般作物所需的0 30cm根層土壤Cd平均含量。施用脫硫副產物每公頃40. 5噸， 平均分成6次施用，與土壤混合均勻。每次施用後加淡水浸泡淋洗，每次用水量每公頃400 立方米，每次淋洗修復時間為8天。淋洗結束後，0 30cm表層土壤Cd平均含量為2.67 mg/kg， Cd的去除率17.9%。 50 70cm深度的土壤Cd平均含量由2.93 mg/kg增加至3.62 mg/kg; 40 50cm深度的土壤Cd平均含量由2.65 mg/kg增至3.03 mg/kg。實施例4修復土壤為廣州市南沙區萬頃沙鎮圍墾土壤。0 30cm表層土壤Cd平均含量為3.24mg/kg、 30 40cm 2.4 mg/kg、 40 50cm 2.65 mg/kg、 50 70cm 2.93 mg/kg。修複目的為盡 可能降低一般作物所需的0 30cm根層土壤Cd平均含量。施用脫硫副產物每公頃27噸， 平均分成4次施用，與土壤混合均勻。每次施用後加淡水浸泡淋洗，每次用水量每公頃450 立方米，每次淋洗修復時間為6天。淋洗結束後，0 30cm表層土壤Cd平均含量為2.78 mg/kg， Cd的去除率13.5%。 50 70cm深度的土壤Cd平均含量由2.93 mg/kg增加至3.63 mg/kg; 40 50cm深度的土壤Cd平均含量由2.65 mg/kg增至2.85 mg/kg。
權利要求
1、一種淋洗修復鎘汙染濱海鹽漬土壤的方法，其特徵在於包括如下步驟(1)將煙氣脫硫副產物混施到鎘汙染濱海鹽漬土壤的表層，修復根層30cm土壤所需的煙氣脫硫副產物施用量為每公頃13.5～54噸，將該用量的煙氣脫硫副產物平均分2～8次施用，所述的煙氣脫硫副產物的主要成分為CaSO4·2H2O和CaSO3；(2)每次施用煙氣脫硫副產物後加淡水浸泡淋洗，使煙氣脫硫副產物溶解且鎘汙染物遷移至下層土壤，每次用水量為每公頃350～450立方米，每次淋洗修復時間為6～8天。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(1)之前還包括對煙氣脫硫副產物 的質量進行監測，只有鎘含量低於所需修復土壤的鎘含量、其它重金屬含量低於國家土壤 環境質量標準的煙氣脫硫副產物才能採用，所述其它重金屬為Hg、 As、 Cr、 Ni、 Pb中的一 種或多種。
3、 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述Hg、 As、 Cr、 Ni、 Pb的國家土壤環境 質量標準分別為HgO. 5mg/kg、 As25mg/kg、 Cr 200mg/kg、 Ni 50 mg/kg、 Pb 300mg/kg。
4、 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於所述每次淋洗修復時間為7天。
5、 根據權利要求1 4任一項所述的方法，其特徵在於所述鎘汙染濱海鹽漬土壤中鎘的 化學形態以交換態為主。
全文摘要
本發明公開了一種淋洗修復鎘汙染濱海鹽漬土壤的方法，該方法利用煙氣脫硫副產物中的鈣離子代換土壤中的交換態Cd，將Cd變成溶解態後再通過淡水淋洗遷移至土壤剖面下層，在下層重新被土壤膠體吸附，從而使根層土壤得到修復，為農作物安全種植提供保障。本發明具有汙染物去除率高、耗時少的優點，既可以使汙染土壤得到治理，又為煙氣脫硫副產物這種固體廢棄物的利用提供了新途徑。
文檔編號B09C1/00GK101224465SQ20081002605
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月25日 優先權日2008年1月25日
發明者房劍紅, 李取生, 童澤軍, 陳騰陽 申請人:暨南大學