原位修復重金屬汙染土壤的方法
2023-12-04 15:02:21
原位修復重金屬汙染土壤的方法
【專利摘要】本發明提供一種原位修復重金屬汙染土壤的方法，將穩定劑施撒在待修復重金屬汙染土壤表面，進行至少3次乾濕交替旋耕混合，以修復重金屬汙染的土壤。本方法適合於在農田重金屬土壤穩定化修復的治理中應用。穩定劑施撒工藝簡單易行、成本低、土壤重金屬穩定時間短、土壤重金屬穩定效果顯著，經過本工藝修復的土壤可以直接使用，穩定后土壤所種植的蔬菜作物重金屬含量符合國家標準。
【專利說明】原位修復重金屬汙染土壤的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於土地工程領域，具體地說，涉及一種原位修復重金屬汙染土壤的方法。
【背景技術】
[0002] 土壤是指陸地表面具有肥力、能夠生長植物的疏鬆表層。土壤不但為植物生長提 供機械支撐能力，並能為植物生長發育提供所需要的水、肥、氣、熱等肥力要素，其形成是一 個極其漫長的自然生態過程，因此土壤資源的保護非常重要。由於人口急劇增長，工業迅猛 發展，固體廢物不斷向土壤表面堆放和傾倒，有害廢水不斷向土壤中滲透，導致土壤汙染。 不但妨礙了土壤正常功能，降低作物產量和質量，還通過糧食、蔬菜，水果等間接影響人體 健康。
[0003] 重金屬汙染是當前土壤中主要的汙染類型，當土壤中重金屬有害物質含量過多， 超過土壤的自淨能力，就會引起土壤的組成、結構和功能發生變化，微生物活動受到抑制， 有害物質或其分解產物在土壤中逐漸積累，通過"土壤一植物一人體"，或通過"土壤一水一 人體"間接被人體吸收，達到危害人體健康的程度，即為土壤汙染。
[0004] 《全國土壤汙染狀況調查公報》數據表明，我國表層土壤中無機物含量增加比較 顯著。根據調查，無機物主要以鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳等重金屬為主。根據普查結果， 汙染類型最多的是無機物，特別是重金屬汙染。據調查結果，鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳這 8種重金屬為主的無機物的超標點位，佔了全部超標點位的82. 8%，其中鎘汙染高達7%。 土壤中鎘的含量在我國西南地區和沿海地區增幅超過50%，在華北、東北和西部地區增加 10-40%。全國土壤總的點位超標率為16. 1 %，其中輕微、輕度、中度和重度汙染點位比例分 別為11.2%、2. 3%、1.5%和I. 1%。超標率最高的是耕地，達到了 19. 4%，其餘林地、草地 和未利用地的超標率分別為10%、10. 4%和11.4%。
[0005] 總體上，我國現階段農田土壤環境汙染形勢嚴峻。在一些經濟發達地區，農田耕地 土壤中重金屬汙染問題相當嚴重，對周邊生態安全和人體健康構成威脅。在高強度的資源 和能源利用與汙染物排放過程中，我國農田土壤汙染的範圍不斷擴大，土壤汙染物的種類 逐漸增多，出現了複合型、混合型的高風險汙染土壤區，呈現出從城郊向農村延伸，局部向 區域蔓延的趨勢，危及糧食生產與質量安全、生態環境安全和人體健康，迫切需要治理和修 復。
[0006] 農田重金屬汙染土壤修復技術的研究起步於20世紀70年代後期，國外在農田土 壤修複方面積累了豐富的修復技術與工程應用經驗，使得農田土壤修復技術得到了快速發 展。我國的農田汙染土壤修復技術研究起步較晚，近十年來才得到重視，其研發水平和應用 經驗都與發達國家存在相當大的差距。
[0007] 目前，農田重金屬汙染土壤修復技術主要包括植物修復技術、微生物修復技術、氧 化還原技術、淋洗技術、電動力修復技術、固化穩定化技術等。上述技術中，固化穩定化技術 是一項簡單、快捷、效果好、成本低的重金屬修復技術，其原理是通過外部添加化學試劑將 汙染物在汙染介質中穩定，使其處於長期穩定狀態，是普遍應用於土壤重金屬汙染的快速 控制修複方法，對於同時處理多種重金屬複合汙染土壤具有明顯的優勢。該修復技術的核 心是適宜的穩定劑和穩定劑穩定模式，有關穩定劑投入到汙染土壤中混合及穩定的相關技 術較多，但總體而言具有成本高、不便於操作、效果不穩定等缺點。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是針對現有農田重金屬汙染土壤原位修復技術的不足，尤其是穩定 劑投加方法及穩定化模式等方面存在的不足，提供一種原位修復重金屬汙染土壤的方法。
[0009] 為了實現本發明目的，本發明的一種原位修復重金屬汙染土壤的方法，其是將穩 定劑施撒在待修復重金屬汙染土壤表面，進行至少3次乾濕交替旋耕混合，以修復重金屬 汙染的土壤。
[0010] 本發明中使用的穩定劑為過磷酸鈣、鈣鎂磷肥和氧化鎂按5:4:1的重量比加工而 成的粉末狀固體混合物。
[0011] 當待修復土壤中的重金屬Cd含量為3?15mg/kg、Pb含量為300?900mg/kg時， 穩定劑用量為土壤重量的2. 5?3%。
[0012] 前述的方法，優選使用臥式旋耕機進行旋耕混合。旋耕深度與待修復農田土壤汙 染程度、穩定設計劑用量等有密切相關，一般而言旋耕的深度設計在25-30CH1。
[0013] 前述的方法具體包括以下步驟：
[0014] 1)將穩定劑施撒在待修復重金屬汙染土壤表面，使用臥式旋耕機對施用穩定劑的 土壤全面進行旋耕混合一次，使穩定劑和重金屬汙染土壤充分混合接觸；
[0015] 2)第一次旋耕混合後及時澆水，使上、下層土壤含水率達到35% ±5%左右；
[0016] 3)待土壤含水率降至15%左右，對土壤進行第二次旋耕混合，及時澆水，使上、下 層土壤含水率達到30% ±5%左右；
[0017] 4)待土壤含水率降低至10% ±5%左右，對土壤進行第三次旋耕混合，及時澆水， 使上、下層土壤含水率再次達到35% ±5%左右，土地休耕10-20天（優選15天）後即可 開展農業正常種植。
[0018] 其中，步驟1)人工施撒穩定劑於待修復重金屬汙染農田土壤表面，穩定劑用量按 照修復設計使用，穩定劑施撒要均勻，田塊不留死角。人工施撒穩定劑要避開雨天、大風天 氣，以免穩定劑有不必要的流失和失效。
[0019] 步驟2)第一次旋耕混合後及時用噴灌澆水（第一次澆水），使上、下層土壤含水率 達到35% ±5%，達到穩定劑和重金屬發生化學反應所需適宜水分條件。
[0020] 本發明提供的方法適合於在農田重金屬土壤穩定化修復的治理中應用。穩定劑施 撒工藝簡單易行、成本低、土壤重金屬穩定時間短、土壤重金屬穩定效果顯著，經過本工藝 修復的土壤可直接使用，穩定后土壤所種植的蔬菜作物重金屬含量符合國家標準。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明實施例1中原位修復重金屬汙染土壤穩定劑投加方法技術路線圖。
[0022] 圖2為本發明實施例1中待修復汙染農田穩定劑施加旋耕混合效果；其中，A為穩 定劑施加後效果，B為旋耕混合1次效果，C為旋耕混合2次效果，D為旋耕混合3次效果。
【具體實施方式】
[0023] 以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。若未特別指明，實施例 中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段，所用原料均為市售商品。
[0024] 以下實施例中使用的穩定劑為過磷酸鈣、鈣鎂磷肥和氧化鎂按5:4:1的重量比加 工而成的粉末狀固體混合物。
[0025] 實施例1原位修復重金屬汙染土壤的方法
[0026] 2013年12月，在海南省海口市龍華區新坡鎮下寺村鉛鋅礦重金屬汙染農田 土地進行試驗，本試驗所修復農田的土壤汙染狀況見表1。對照土壤環境質量標準 GB15618-1995,本試驗供試土壤A區域為二級土壤；B區、C區位三級土壤。
[0027] 表1供試試驗土壤類型 [00281
【權利要求】
1. 一種原位修復重金屬汙染土壤的方法，其特徵在於，將穩定劑施撒在待修復重金屬 汙染土壤表面，進行至少3次乾濕交替旋耕混合，以修復重金屬汙染的土壤； 其中，所述穩定劑為過磷酸鈣、鈣鎂磷肥和氧化鎂按5:4:1的重量比加工而成的粉末 狀固體混合物。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，使用臥式旋耕機進行旋耕混合。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，旋耕深度控制在25-30cm。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，當待修復土壤中的重金屬Cd含量為3? 15mg/kg、Pb含量為300?900mg/kg時，穩定劑用量為土壤重量的2. 5?3%。
5. 根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特徵在於，包括以下步驟： 1) 將穩定劑施撒在待修復重金屬汙染土壤表面，使用臥式旋耕機對施用穩定劑的土壤 全面進行旋耕混合一次，使穩定劑和重金屬汙染土壤充分混合接觸； 2) 第一次旋耕混合後及時澆水，使上、下層土壤含水率達到35% ±5% ; 3) 待土壤含水率降至15% ±5%，對土壤進行第二次旋耕混合，及時澆水，使上、下層 土壤含水率達到30% ±5% ; 4) 待土壤含水率降低至10% ±5%，對土壤進行第三次旋耕混合，及時澆水，使上、下 層土壤含水率再次達到35% ±5%，土地休耕10-20天後即可。
【文檔編號】B09C1/08GK104338744SQ201410532491
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】劉永兵, 李翔, 程言君, 張建中, 梁爽, 趙從舉 申請人:輕工業環境保護研究所