[发明专利]一种非添加外源组分土壤重金属原位钝化的生态方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤重金属钝化方法，具体涉及一种非添加外源组分土壤重金属原位钝化的生态方法。

背景技术

土壤是生态系统的重要组分和人类赖以生存的基本界面。近些年，随着经济和社会的发展，土壤重金属污染状况愈发严重。据报道，我国至少有30％的土地受到重金属污染，其中Pb和Cd已经分别成为我国土壤中污染面积最广和毒性最大的重金属类污染物。重金属类污染物无法降解，残留周期长，“三致”效应显著；如何净化土壤重金属污染物并恢复土壤圈固有生态功能，已成为全球环境生态学者关注的重点问题。

现阶段，土壤重金属污染修复方法包括物理法、化学法、物化法和生物法四大类。但其中多数方法成本较高(如电动修复法)，周期较长(如植物修复法)，安全性差(如化学淋洗法)，修复难度较大(如纳米零价铁氧化还原修复法)。Tessier认为，土壤重金属的存在形态分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机结合态和残渣态五类，其中可交换态是直接被作物吸收利用的部分，也是活性最大和修复过程的主要目标对象。因此，降低土壤重金属的可交换态含量和迁移性能(此过程称为钝化过程)，有助于土壤生态功能的保育和恢复，目前已成为土壤重金属污染修复的重要手段。

学者们发现，很多材料都能实现土壤重金属的钝化效应，比如无机物(膨润土、磷矿粉、粉煤灰等)、有机物(作物秸秆、畜禽粪便、厨余垃圾等)和人工合成材料(介孔物质、纳米材料、多酚物质等)。这些材料都属于非土壤固有组分的外源物质，其加入必将对土壤理化性质产生不良干扰，进而影响土壤后续利用的可行性和普适性；同时，上述材料成本较高(运费或合成成本)、操作难度大、生态安全性较差，且钝化效果的不确定性较多。环境生态修复的原则是对修复对象零干扰或痕量干扰；因此，以土壤固有组分作为土壤重金属钝化剂，实现污染修复和生态功能保育的双重目标，便成为具有突出优越性的修复技术。

黄土有机无机复合体是黄土体系的重要组成部分，其与黄土粘土矿物、黄土铁锰结核和黄土有机质(腐殖质为主)一起，构成了黄土体系的骨架结构。目前，以黄土有机无机复合体为钝化材料，修复土壤Pb/Cd复合污染的相关研究还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种非添加外源组分土壤重金属原位钝化的生态方法，该方法可以有效钝化Pb/Cd复合污染。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

将土壤样品及NaCl饱和水溶液于超声波环境中搅拌混合后进行过滤，将过滤得到的滤余物转移入沉降容器中，然后向沉降容器中加水若干次，每次加水后吸取沉降容器中的对应于粘粒级颗粒的土壤悬浮液，将所述土壤悬浮液烘干得到土壤粘粒级有机无机复合体；利用土壤粘粒级有机无机复合体对重金属污染土壤进行原位钝化修复。

所述土壤样品取自黄土。

所述重金属污染土壤的土壤类型为黄土。

所述重金属污染为Pb/Cd复合污染。

所述原位钝化修复采用尼龙网袋法。

所述土壤重金属原位钝化的生态方法，具体包括以下步骤：

1)将黄土样品及NaCl饱和水溶液于超声波环境以及水浴条件下搅拌混合5～20min后用滤纸过滤，其中，黄土样品与NaCl饱和水溶液的混合比例为每1g黄土样品与10～40mL NaCl饱和水溶液混合，水浴温度为15～45℃；

2)经过步骤1)后，将滤纸上的滤余物转移入沉降容器中，然后向沉降容器中补加水至一定体积，然后进行搅拌，搅拌后按照粘粒级颗粒所对应的斯托克斯沉降时间进行静置，静置后吸取沉降容器中对应于粘粒级颗粒的黄土悬浮液，然后向沉降容器中再补加水若干次，每次补加水至所述体积后进行搅拌，并在搅拌后按照所述斯托克斯沉降时间进行静置，然后再次吸取沉降容器中对应于粘粒级颗粒的黄土悬浮液，将吸取的所有黄土悬浮液合并后烘干，得到黄土粘粒级有机无机复合体；

3)将所述黄土粘粒级有机无机复合体装入尼龙网袋后置于盆钵底部，然后向所述盆钵中装入Pb/Cd复合污染黄土，利用所述黄土粘粒级有机无机复合体对所述Pb/Cd复合污染黄土进行原位钝化修复，其中，所述黄土粘粒级有机无机复合体与Pb/Cd复合污染黄土的质量比为1：10～100，装入盆钵时Pb/Cd复合污染黄土的pH值为5～8，且Pb/Cd复合污染黄土的持水量为50～80％，钝化时间为10～40天。

所述步骤1)中，搅拌速率为20～80rpm，超声波功率为25～100W；所述步骤3)中，钝化体系温度为15～45℃。