[发明专利]基于分子结合的异位修复土壤重金属方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤重金属修复技术领域，具体是利用化学药剂与重金属反应，钝化重金属活性使之无害化，从而实现土壤重金属的化学修复。此外，配合粉煤灰的矿物材料的物理作用，达到减少重金属在土壤中迁移的效果。

背景技术

土壤重金属污染由于其具有停留时间长、污染隐蔽性强、不能被微生物降解、并能通过食物链在生物体内聚集，最终在人体内聚集危害人类健康等特点，因此，土壤重金属污染日益受到人们的关注。因此，如何有效的控制、治理和修复土壤重金属污染已经成为我国当前土壤生态保护工作的首要任务。目前常用的污染场地修复技术主要包括挖掘、稳定/固化（solidification/stabilization，S/S）、化学淋洗、气提、热处理、生物修复等。

所谓稳定/固化技术是指运用物理或者化学的方法将土壤中的有害污染物固定起来，或者将污染物转化成化学性质不活泼的状态，阻止其在环境中迁移、扩散等过程，从而降低污染物质的毒害程度的修复技术。土壤稳定化技术便是从改变污染物的有效性出发，将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式，本专利是通过投放药剂改变土壤的物理、化学性质，再通过pH控制技术和沉淀技术改变重金属在土壤中的存在状态，从而降低其生物有效性和迁移性。

加入药剂的目的是改变土壤的物理、化学性质, 通过对重金属的吸附、沉淀或共沉淀作用, 改变了重金属在土壤中的存在状态, 从而降低其生物有效性和迁移性。其化学药剂分为无机药剂和有机药剂。根据废物中所含的重金属种类，可以采用的稳定化药剂有石膏、氢氧化钠、硫酸亚铁、硫化钠、氯化铁和高分子有机稳定剂。

用于修复重金属污染土壤的磷化合物种类多样，既有水溶性的磷酸二氢钾、磷酸二氢钙及三元过磷酸钙、磷酸氢二铵、磷酸氢二钠、磷酸等，也有水难溶性的羟基磷灰石、磷矿石等。磷酸盐加人污染土壤后，显著降低重金属有效态浓度，促使重金属向残渣态转化，尤其是铅。磷酸盐稳定重金属的反应机理十分复杂，目前的研究将其大体分为3类：(1)磷酸盐诱导重金属吸附；(2)磷酸盐与重金属生成沉淀或矿物；(3)磷酸盐表面直接吸附重金属。

批处理是评估金属元素在土壤中可提取性和淋溶性的通用方法。为了评估固体废物遇水浸沥浸出的有害物质的危害性，我国颁布了《固体废物浸出毒性浸出方法———水平振荡法》(HJ 557-2009)、《固体废物浸出毒性浸出方法———硫酸硝酸法》(HJ/ T 299-2007)及《固体废物浸出毒性浸出方法———醋酸缓冲溶液法》( HJ / T 300-2007)。TCLP 方法是EPA 指定的重金属释放效应评价方法,用来检测在批处理试验中固体、水体和不同废弃物中重金属元素迁移性和溶出性，应用最广泛，其采用乙酸作为浸提剂，土水比1：20，浸提时间为18 h。MEP 方法可模拟设计不合理的卫生填埋场，经多次酸雨冲蚀后废物的浸出状况，通过重复提取得出实际填埋场废物可浸出组分的最高浓度.。MEP 试验也可用于废物的长期浸出性测试，其提取过程长达7 d。

本发明通过与含有硫化物（硫化钙），无机磷和碱性物质的药剂混合，其中添加磷酸盐能够减少硫化物的使用量，达到不仅可以有效修复多种介质中的重金属污染，而且其适用的pH值及其宽泛，在环境pH2~13的范围都可以使用，再者本发明中的稳定剂无毒无害，不造成二次污染，实验证明，在施用该发明中的分子键合剂的土壤上种植的水稻，其正常生长不受影响，具有有效性、实用性、高效性和安全性等众多优点。

发明内容

本发明涉及土壤重金属修复技术领域，具体是利用化学药剂与重金属反应，钝化重金属活性使之无害化，从而实现土壤重金属的化学修复。

本发明的药剂采用以下技术方案：

化学药剂异位修复土壤重金属，使用硫化物、无机磷、碱等物质混合添加至土壤中，根据土壤重量确定药剂的添加量。

以上所述的硫化物优选硫酸钙，其它可选择石硫合剂，硫化钠，硫氢化钠，和硫化铁。

以上所述的无机磷优选磷酸钙或者是重过磷酸钙[Ca(H₂PO₄)₂·H₂O]。

以上所述的碱的用量根据土壤的pH值来确定，一般以控制土壤初始pH值在8.0处。

以上所述的药剂添加量，其特征在于磷酸盐的用量为土壤重量的0.5%~8%，磷酸盐的用量为土壤重量的1%~8%，碱类用量为土壤重量的0.25%~12%。

以上所述的药剂与土壤混合，根据土壤质地分为：混合机、混合池和喷雾混合。土壤湿度保持在20-30%。