[发明专利]砷污染土壤钝化剂及制备方法、治理砷污染土壤的方法

说明书

本发明公开了砷污染土壤钝化剂及制备方法、治理砷污染土壤的方法。钝化剂的原料为水稻秸秆，七水合硫酸亚铁和过氧化氢，其制备方法的步骤包括：将水稻秸秆洗净磨碎，放入FeSO₄·7H₂O溶液中浸泡，并按配比加入浓度为30％的H₂O₂，混合均匀后，过滤并烘干，置于300℃～400℃的马弗炉中炭化后可得钝化剂。本发明中的钝化剂使用的原料来源广泛，价格低廉，制备方法简单，无二次污染，而且本发明充分利用水稻秸秆的吸附特性，使铁基负载于其上，并加入双氧水使铁基多羟基化更利于砷的固定，提高了钝化剂的使用效果，生物炭成分还有利于提高土壤肥力。

技术领域

本发明属于受污染农田土壤的修复治理技术领域，具体涉及一种砷污染土壤钝化剂及制备方法、治理砷污染土壤的方法。

背景技术

砷是一种有毒的类金属元素，广泛存在于自然界中，在自然过程和人类活动的影响下，可以释放到土壤和地下水中，通过食物链进入人体从而对人类健康产生危害。农业生产过程中含砷化学物质如杀虫剂、除草剂和其他农药的大量使用使得许多农田土壤受到砷的污染(吴川,莫竞瑜,薛生国等.生态学报,2014,34(4):807-813)。许多国家都存在土壤和地下水砷的严重污染问题，近年来砷污染事件和砷中毒现象屡见报道。部分地区每千克土壤含有甚至高达几千毫克的砷，暴露于这样的高砷环境能导致恶心呕吐严重者可至死亡。因此，修复砷污染土壤迫在眉睫。

土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象(夏星辉,陈静生.环境科学,1997,18(3):72-96)。砷是污染最为严重并且毒性最大的重金属元素之一。近年来,国内外通过添加钝化材料以降低土壤中的砷的有效性来降低土壤砷危害的研究和应用成为土壤修复的研究热点(吴川,黄柳,薛生国等.环境化学,2016,35(1):141-149)。含铁物质对土壤中砷有较好的钝化效果，将硫酸亚铁多羟基化后可显著降低土壤中砷有效性，但纯铁材料修复成本较高(Yang et al.,Environ Sci Pollut Res,2015,22:12624-12632)。

生物质炭具有高度的生物和化学稳定性，可以很好的保存在自然环境中它具有疏松多孔的结构，比表面积较大，富含一系列官能团，是一种很好的吸附材料(郭文娟,梁学峰,林大松等.环境科学,2013,34(9):3716-3721)。我国作为水稻生产大国，并且水稻秸秆作为水稻的主要副产物，每年都会有大量的水稻秸秆废弃物被直接还田，导致稻田产生大量的CH₄和CO₂等温室气体。将水稻秸秆制成秸秆生物质炭不仅可以补充土壤中的养分，还可以有效的保存水分，进而提高土壤的肥力(孙华,钱国明,徐冬太等.中国稻米,2010,16(1):47-48)。将水稻秸秆炭化归田在实现秸秆资源化利用和固碳减排的同时还能够修复重金属污染的土壤，具有重要应用价值(高瑞丽,朱俊,汤帆等.环境科学学报,2016,36(1):251-256)。

CN105713619A公开了一种铁硅硫多元素复合生物炭土壤重金属调理剂的制备方法。具体步骤如下：(1)生物质与硅酸盐混合，在隔绝空气的条件下升温至350～550℃保持5～10h，待冷却；(2)配制含铁溶液，在搅拌条件下将含铁溶液喷洒在高岭土上，再搅拌晾干；(3)配制含硫溶液，操作同步骤(2)；(4)将步骤(1)(2)(3)所获得的材料按质量分数为20:1:1～20:5:5混合，粉碎过筛得到调理剂的前驱物；(5)将步骤(4)获得的前驱物与硅藻土、淀粉按照100:1:2～100:5:10混合，喷水造粒，干燥后即可得调理剂。这种调理剂会改变土壤的pH，破坏土壤的理化性质并且制备过程步骤复杂也引入了更多元素，有可能会生成其他的污染物质。专利CN105524623A也存在相同的问题，因此都需要进一步的改进。