[发明专利]一种重金属和（或）有机烃类污染土壤的修复方法

说明书

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种重金属和（或）有机烃污染土壤的修复方法，可适用于城市污泥处理、受污染的建筑用地、工矿业废弃地、退田还湖（海）湿地土壤及湿地公园的治理修复。

背景技术

随着经济的发展，城市化进程的推进，土壤污染已成为世界性难题，重金属污染、农药和有机物污染并存，从而出现无机－有机复合污染的复杂局面，且该类无机－有机复合污染土壤的面积呈逐渐扩大的趋势，逐年恶化。

根据环境保护部和国土资源部2014年公布的《全国土壤污染状况调查公报》所示，我国耕地土壤环境质量堪忧，污染土壤成为导致农产品质量不合格的重要原因之一，此外，工矿业废弃地的土壤也呈现出较强的污染问题，全国约有6000万亩土壤呈现中重度污染，主要污染物为镉、镍、铅、铜、汞、砷和多环芳烃。

当土壤中重金属浓度较高时，植物的钙、镁等元素的吸收和运输能力将明显降低，从而导致植物体内营养元素的缺失；重金属还会与动植物体内的酶发生相互作用，使酶的活性降低或失活。以镉为例，土壤的pH值每下降一个单位，重金属镉的最大可吸附浓度可提高100倍，化肥的过度使用，往往会使土壤酸化程度加剧，从而诱使土壤中的重金属发生富集。

此外，大量农药的使用也会带来土壤中有机烃类物质污染，具有一定毒性的有机烃类污染物（如多环芳烃等）容易大量吸附在土壤中，且由于有机烃类的弱极性在水中溶解度低，在被污染的环境中滞留时间长，往往对环境造成持久的影响。

目前，土壤修复方法按照治理方式可分为工程措施、生物措施、农业措施和改良剂措施四类。常见的方法有：换土、去表土、翻土法；隔离法；淋洗法；热处理法和电化学法等，其中研究得比较多的是淋洗法。淋洗法是土壤修复中一种重要的修复方法，该方法是用清水或含有能增加有机物或重金属水溶性的某些化学物质的水溶液把污染物从土壤中淋洗出来，然后再对洗出的污水进行处理的方法，与其它方法相比，具有可操作性强，效果显著等特点。但目前市场上常用的淋洗法因采用的淋洗剂修复效率较低，往往会存在操作费用高昂，只能针对低浓度的重金属或有机烃进行修复处理等问题，且某些修复剂在使用过程中对土壤也会带来一定的副作用，易导致二次污染。

此外，由于土壤的特殊性，如何在降低重金属和有机烃浓度的同时，还可以提高土壤的生物活性，活化土壤的营养元素、改善土壤的结构，也是在进行土壤修复技术研发的关键点。

因此，针对无机－有机复合污染的土壤，本发明开发了一种新的土壤修复技术，在修复高浓度的重金属和（或）有机烃的同时，还可以优化土壤结构，保护土壤的生物活性。

环糊精作为一种糖类物质，由于具有外缘亲水而内腔疏水的特殊空腔结构，能使许多重金属、尺寸匹配且极性相当的有机物进入空腔形成主客体包结物，增强重金属离子及疏水性有机物的溶解度，并将其由污染土壤中解析去除，从而可用作污染土壤的修复试剂。

曾有研究人员使用一些有机溶剂和表面活性剂作为污染土壤的解析剂，但有机溶剂和表面活性剂往往会造成土壤新的二次污染，且表面活性剂容易形成高粘度的乳状液而难以由土壤中去除。与其相比，环糊精具有其独特的优点，主要表现在以下几点：（1）对人体无毒，即使其注入地下水也不会对人类健康造成潜在威胁；（2）对土壤中的微生物群落无毒害，可生物降解；（3）其针对有机物的增溶作用对pH值和离子强度的变化不敏感，不会造成污染物的向下迁移。

多级孔结构是指材料中存在两种或者两种以上不同孔径的孔道结构，既具有各级孔结构的优势，又具有单一孔结构所不具备的分级优势；可提供对客体分子大小和形状的选择性，加强了主体材料与客体分子之间的相互作用；从而减小客体分子在主体材料中扩散的阻力，缩短扩散通路。

另一方面，同样重量的材料，如采用蜂窝结构，可得到最大的空间体积，且结构稳定性、强度最佳。本发明中采用多级孔材料与蜂窝结构结合，可得到较高的吸附－交换的空间体积，对重金属和（或）多环芳烃的吸附速率、吸附容量和扩散速率明显增加；蜂窝结构还可以提高受污染土壤的透气性和捕光率，促进土壤中的有机烃类物质的挥发与自分解。此外，酵素的加入可增加土壤的自我修复能力，改良提高受污染土壤的营养元素（如全磷、有效磷、氮和钾）的含量，降低土壤的板结程度。

发明内容