CN104070057A - 一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环境技术利用领域，公开了一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法，该方法采用化学修复剂和剑麻芦竹联合作用，在待修复的镉污染土壤中施加修复剂后套种剑麻和芦竹，利用化学修复剂的絮凝作用和剑麻和芦竹对镉的富集作用，吸收积累重金属镉，每年秋季出圃后，进行灰化处理，提取重金属镉，达到修复土壤的目的。本发明使用化学修复剂和剑麻芦竹联用，由于剑麻芦竹的生物量大，对土壤环境中镉的忍耐性和迁移量较大，且芦竹为多年生植物，栽种和管理简单，加工与食物链分开，极大的提高了镉污染土壤修复效果和后续工艺的安全性，杜绝了二次污染，能较好的修复镉污染土壤。

Description

一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法
技术领域
本发明涉及环境技术领域，尤其涉及了一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法。
背景技术
随着经济的飞速发展，通过人类活动向环境中排放的污染物急剧增加。重金属镉污染物也通过采矿冶炼、三废排放、污水灌溉、垃圾堆埋等途径进入土壤，造成严重的土壤重金属污染。其中，在电子垃圾回收再生过程中，由于涉及焚烧酸洗等工艺，对周边农田土壤产生了一定程度的重金属镉污染现象。因此，重金属镉污染土壤的治理问题，已经成为国内外土壤环境科学技术领域关注的焦点之一。
尽管目前对重金属复合污染土壤的修复技术已有较多报道。其中，物化修复具有修复周期短，见效迅速，污染物去除彻底等特点，因此成为重金属污染土壤修复技术的主要研究方向。常见的物化修复措施主要有固化稳定化以及土壤淋洗等。但由于固化稳定化技术仅仅降低了重金属迁移活性与生态毒性风险，并不能从根本上去除土壤中的重金属；而土壤淋洗需消耗大量淋洗剂，同时淋出液的处理也是一大难点问题，处理不慎极易造成二次污染。因此，研发新型物化修复技术成为一个亟待解决的科学问题。
发明内容
本发明针对现有技术中镉污染土壤修复治理困难，重金属迁移量小，容易造成二次污染等缺点，提供了一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法，包括如下步骤：
(1)冬季，按照0.02～3kg/平方米的施入量施加修复剂至待修复土壤；
(2)春季，施加底肥，并按照6～10株/平方米种植剑麻苗；
(3)剑麻苗栽种后3～10天内，在剑麻苗间隙，按照5～30株/平方米种植芦竹；
(4)根据土壤水肥状况，浇水、补肥，使土壤含水量保持在60～80％；
(5)秋季挖除剑麻，割除芦竹地上部分；
(6)冬季，在原地块再次按照0.02～3kg/平方米的施加量施入修复剂，次年春季按照2～10株/平方米栽种剑麻，依此连续栽种管理出圃，直至土壤镉污染降低至0.5mg镉/kg土壤；
其中，修复剂为石灰、尿素、铝盐、聚丙烯酰胺、EDTA的混合物。
剑麻是一种生长在热带地区的龙舌兰属叶纤维植物，是一年生草本植物，剑麻的生物量大，生长周期长，剑麻对土壤环境中镉的忍耐性和迁移量较大。此外，剑麻加工品与食物链分开，不会造成二次污染。芦竹为多年生草本植物，具有较强的耐受性能和抗逆性，生物量大，栽培管理容易，生长速度块，可通过炭化或液化回收芦竹收获生物质能源。在待修复土壤上栽种剑麻和芦竹，可以防止土壤因水土流失或风蚀导致重金属污染物的迁移或扩散，降低地下水受污染的晨读，促进污染土、水资源的生态可持续性发展。同时，在待修复土壤中施加修复剂，一方面能为植物的生长提供营养，获得较大的生物量，从而有利于镉元素的迁移；另一方面，土壤修复剂为石灰、尿素、铝盐、聚丙烯酰胺、EDTA的混合物，能絮凝土壤中的重金属，絮凝团带有一定电荷，易吸附在植物根系，有利于植物对镉元素的吸收运输和积累，从而提高修复效果。
作为优选，每1kg修复剂中含有0.05～0.2kg的尿素、0.03kg～0.1kg的铝盐、0.001～0.02kg的聚丙烯酰胺、0.001～0.1kg的EDTA和余量的石灰。尿素为植物提供营养，形成剑麻和芦竹在待治理土壤中快速适应的微肥力环境；铝盐、聚丙烯酰胺、EDTA为絮凝剂，能够絮凝土壤中的重金属，形成絮凝团，聚集在植物根系附近，有利于植物对镉元素的吸收运输和积累；石灰能提高污染土壤的pH值，使镉离子呈氢氧化镉颗粒，有利于絮凝剂吸附形成絮凝团，同时，石灰有利于剑麻的生长，剑麻的生物量增加，提高了剑麻从土壤中迁移的镉的量，提高了镉污染治理效率。
作为优选，每1kg的修复剂中还包括0.01～0.2kg的海泡石或0.01kg～0.2kg的膨胀土。海泡石含有多种矿物质，具有极强的吸附和分散性能，稳定性好，其独特的孔道结构有利于吸附重金属；膨胀土具有较好的吸水膨胀和失水收缩的能力，有利于改良带修复土壤组成。
作为优选，步骤(2)中选择株高20～30cm的剑麻苗。
作为优选，步骤(3)中选择的芦竹为30～50cm高的芦竹种苗或15～30cm长的芦竹块茎或15～30cm长的芦竹茎芽。
本发明由于采用了以上技术方案，具有如下技术效果：
(1)本发明采用的化学修复剂来源广泛、成本低廉，一方面能够在待治理土壤上形成有利于植物快速适应的微肥力环境；另一方面，化学修复剂中包括多种絮凝剂，能够使土壤中重金属污染物絮凝成团，有利于植物对镉元素的吸收运输和积累。
(2)本发明采用的剑麻和芦竹，都具有耐受性强、生长速度快、生物量大，重金属吸收量大等优点，采用一年生剑麻和多年生芦竹共同作用，吸收量大，一年生剑麻每年挖取剑麻，其地上和地下部分吸收大量的镉元素；多年生芦竹每年收割地上部分，收获物进行炭化或液化后作为生物质能源综合利用，其根系部分抓固土壤，防止污染土壤因水土流失或风蚀导致镉污染物的迁移扩散；多年生芦竹后续管理简单，配合一年生剑麻，能够有效降低成本和工程量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法，包括如下步骤：
(1)冬季，按照0.02kg/平方米的施入量施加修复剂至待修复土壤；
(2)春季，施加底肥，并按照6株/平方米种植剑麻苗，剑麻苗株高20～30cm；
(3)剑麻苗栽种后3天内，在剑麻苗间隙，按照30株/平方米种植芦竹，芦竹为30～50cm高的芦竹种苗；
(4)根据土壤水肥状况，浇水、补肥，使土壤含水量保持在60～80％；
(5)秋季挖除剑麻，割除芦竹地上部分；
(6)冬季，在原地块再次按照0.02kg/平方米的施加量施入修复剂，次年春季按照10株/平方米栽种剑麻，依此连续栽种管理出圃，直至土壤镉污染降低至0.5mg镉/kg土壤；
其中，修复剂为石灰、尿素、铝盐、聚丙烯酰胺、EDTA的混合物。
每1kg修复剂中含有0.2kg的尿素、0.1kg的铝盐、0.02kg的聚丙烯酰胺、0.1kg的EDTA、0.2kg的海泡石、0.2kg的膨胀土和余量的石灰。
实施例2
一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法，包括如下步骤：
(1)冬季，按照3kg/平方米的施入量施加修复剂至待修复土壤；
(2)春季，施加底肥，并按照10株/平方米种植剑麻苗，剑麻苗株高20～30cm；
(3)剑麻苗栽种后7天内，在剑麻苗间隙，按照10株/平方米种植芦竹，芦竹15～30cm长的芦竹块茎；
(4)根据土壤水肥状况，浇水、补肥，使土壤含水量保持在60～80％；
(5)秋季挖除剑麻，割除芦竹地上部分；
(6)冬季，在原地块再次按照3kg/平方米的施加量施入修复剂，次年春季按照2株/平方米栽种剑麻，依此连续栽种管理出圃，直至土壤镉污染降低至0.5mg镉/kg土壤；
其中，修复剂为石灰、尿素、铝盐、聚丙烯酰胺、EDTA的混合物。
每1kg修复剂中含有0.05kg的尿素、0.03kg的铝盐、0.001kg的聚丙烯酰胺、0.001kg的EDTA、0.01kg的海泡石和余量的石灰。
实施例3
一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法，包括如下步骤：
(1)冬季，按照1kg/平方米的施入量施加修复剂至待修复土壤；
(2)春季，施加底肥，并按照8株/平方米种植剑麻苗，剑麻苗株高20～30cm；
(3)剑麻苗栽种后10天内，在剑麻苗间隙，按照5株/平方米种植芦竹，芦竹15～30cm长的芦竹茎芽；
(4)根据土壤水肥状况，浇水、补肥，使土壤含水量保持在60～80％；
(5)秋季挖除剑麻，割除芦竹地上部分；
(6)冬季，在原地块再次按照2kg/平方米的施加量施入修复剂，次年春季按照8株/平方米栽种剑麻，依此连续栽种管理出圃，直至土壤镉污染降低至0.5mg镉/kg土壤；
其中，修复剂为石灰、尿素、铝盐、聚丙烯酰胺、EDTA的混合物。
每1kg修复剂中含有0.1kg的尿素、0.08kg的铝盐、0.005kg的聚丙烯酰胺、0.01kg的EDTA、0.01kg的膨胀土和余量的石灰。
实施例4
一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法，包括如下步骤：
(1)冬季，按照2kg/平方米的施入量施加修复剂至待修复土壤；
(2)春季，施加底肥，并按照8株/平方米种植剑麻苗，剑麻苗株高20～30cm；
(3)剑麻苗栽种后5天内，在剑麻苗间隙，按照5株/平方米种植芦竹，芦竹为30～50cm高的芦竹种苗；
(4)根据土壤水肥状况，浇水、补肥，使土壤含水量保持在60～80％；
(5)秋季挖除剑麻，割除芦竹地上部分；
(6)冬季，在原地块再次按照1kg/平方米的施加量施入修复剂，次年春季按照4株/平方米栽种剑麻，依此连续栽种管理出圃，直至土壤镉污染降低至0.5mg镉/kg土壤；
其中，修复剂为石灰、尿素、铝盐、聚丙烯酰胺、EDTA的混合物。
每1kg修复剂中含有0.15kg的尿素、0.08kg的铝盐、0.01kg的聚丙烯酰胺、0.08kg的EDTA、0.15kg的海泡石、0.15kg的膨胀土和余量的石灰。
实施例5
地块1、地块2、地块3和地块4的镉浓度分别为1.83mg/kg土壤、1.56mg/kg土壤、1.43mg/kg土壤和0.95mg/kg土壤，采用实施例1的方法治理镉污染地块1、采用实施例2的方法治理镉污染地块2、采用实施例3的方法治理镉污染地块3和采用实施例4的方法治理镉污染地块4。
2011年11月分别采收地块1、地块2、地块3和地块4地表的剑麻和芦竹，2012年11月再次采收地块1、地块2、地块3和地块4地表的剑麻和芦竹，2013年11月第三次采收地块1、地块2、地块3和地块4地表的剑麻和芦竹，并彻底挖除剑麻和芦竹的根茎部，深翻土壤。
2013年12月测定地块1、地块2、地块3和地块4的镉浓度分别为0.53mg/kg土壤、0.44mg/kg土壤、0.42mg/kg土壤和0.38mg/kg土壤。由此可见，采用本发明的一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法，能够有效降低镉污染土壤中镉浓度，具有很好的治理效果，且获得大量的剑麻和芦竹，具有一定经济价值，产出的剑麻和芦竹与食物链分开，杜绝了二次污染。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)冬季，按照0.02～3kg/平方米的施入量施加修复剂至待修复土壤；
(2)春季，施加底肥，并按照6～10株/平方米种植剑麻苗；
(3)剑麻苗栽种后3～10天内，在剑麻苗间隙，按照5～30株/平方米种植芦竹；
(4)根据土壤水肥状况，浇水、补肥，使土壤含水量保持在60～80％；
(5)秋季挖除剑麻，割除芦竹地上部分；
(6)冬季，在原地块再次按照0.02～3kg/平方米的施加量施入修复剂，次年春季按照2～10株/平方米栽种剑麻，依此连续栽种管理出圃，直至土壤镉污染降低至0.5mg镉/kg土壤；
其中，修复剂为石灰、尿素、铝盐、聚丙烯酰胺、EDTA的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法，其特征在于：每1kg修复剂中含有0.05～0.2kg的尿素、0.03kg～0.1kg的铝盐、0.001～0.02kg的聚丙烯酰胺、0.001～0.1kg的EDTA和余量的石灰。
3.根据权利要求2所述的一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法，其特征在于：每1kg的修复剂中还包括0.01～0.2kg的海泡石或0.01kg～0.2kg的膨胀土。
4.根据权利要求1所述的一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法，其特征在于：步骤(2)中选择株高20～30cm的剑麻苗。
5.根据权利要求1所述的一种提高镉污染土壤修复效果的治理方法，其特征在于：步骤(3)中选择的芦竹为30～50cm高的芦竹种苗或15～30cm长的芦竹块茎或15～30cm长的芦竹茎芽。
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