CN106734138A - 一种修复铅污染土壤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保技术领域，公开了一种修复铅污染土壤的方法，其包括如下步骤：步骤1）制备复合菌剂，步骤2）制备铁制剂，步骤3）土壤预处理，步骤4）铁制剂处理，步骤5）复合菌剂处理。本发明方法能够有效地固铅除铅，修复了铅污染土壤。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种修复铅污染土壤的方法。
背景技术
铅属于重金属的一种，是一种人体的非必需元素，它可影响神经、造血、生殖和发育、内分泌、免疫、骨骼等各类***和器官。全世界平均每年排放约500万吨铅，其中大部分进入土壤，致使世界各国土壤出现不同程度的铅污染。
随着工农业的发展和含铅化学物质的广为应用，铅在矿产开采、电镀冶金、废物处理处置等过程中，大量含铅污染物进入土壤环境，造成世界范围内土壤中铅污染现象普遍存在。铅对人类健康的危害很大，能对神经、心血管和内分泌等个***造成危害，甚至危及生命。因此铅污染土壤的治理及修复受到越来越多的关注。
目前，铅污染土壤修复技术主要包括以下几种：1、翻土修复法：采用深耕的方式使聚集在表层的污染物分散到深层，达到稀释和自处理的目的。不足之处：工程量大、投资费用高、破坏土体结构、引起土壤肥力下降。2、土壤淋洗修复法：土壤淋洗法利用淋洗剂淋洗污染土壤，使土壤固相中的铅转移到土壤液相中，降低污染物毒性。这种方法存在的不足之处：修复成本高昂、能耗较大。3、微生物修复法：采用吸收铅重金属的微生物菌剂，对环境无污染，可持续性强。不足之处在于：稳定性差，无法有效地对铅进行快速固定，铅容易随水分等流失，造成环境污染。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种修复铅污染土壤的方法；该工艺采用复合菌剂和铁制剂协同作用处理土壤，对土壤中铅进行了固定和修复，避免随水流失造成的污染，同时采用高效复合菌剂进行除铅，有效修复了土壤环境。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种修复铅污染土壤的方法，其包括如下步骤：步骤1）制备复合菌剂，步骤2）制备铁制剂，步骤3）土壤预处理，步骤4）铁制剂处理，步骤5）复合菌剂处理。
具体地，所述步骤1）制备复合菌剂，包括如下步骤：将沼泽红假单胞菌ATCC17001、肠杆菌CGMCC No.4281、黑曲霉ATCC 16404分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照3-5:2-3:2-3的体积比混合得到混合菌液，再将混合菌液与锯末按照1-2:2-3的质量比混合搅拌均匀，最后进行低温干燥，干燥温度为12℃，干燥后含水量为6wt％，即得。
具体地，所述步骤2）制备铁制剂：在氮气保护下，往浓度为0.02M的FeSO4水溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的添加量为FeSO4水溶液质量的0.5%，然后500rpm搅拌混合15min得到混合溶液，再加入与混合溶液同等体积的浓度为0.02M的NaBH4水溶液，在氮气保护条件下，500rpm搅拌混合10min，制得改性铁颗粒；静置10min后真空抽滤，最后置于60℃干燥1h，即得。
具体地，所述步骤3）土壤预处理：将铅污染的土壤进行翻耕，晾晒，粉碎，控制粒径小于2mm。
具体地，所述步骤4）铁制剂处理：往步骤2）所得铁制剂加入10-15倍重量的水，搅拌均匀，制成铁溶液，然后将铁溶液均匀喷洒到步骤3）预处理的土壤中，并用水使土壤水分为50-60wt%，混匀，静置10小时；所述铁溶液占步骤3）中预处理的土壤质量的0.05-0.1%。
具体地，所述步骤5）复合菌剂处理：往步骤4）的土壤中添加步骤1）所得复合菌剂，添加量为土壤质量的0.05-0.1%，混匀，28-35℃静置48-72h。
与现有技术相比，本发明的优点主要包括但是并不限于以下几个方面：
本发明采用复合菌剂和铁制剂协同作用处理铅污染土壤，对土壤中铅进行了固定和修复，避免流失造成污染，同时采用高效复合菌剂进行除铅，有效修复了土壤环境；本发明复合制剂使用三种菌株，各菌种之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，能有效地消除铅污染；本发明以聚乙烯吡咯烷酮作为稳定剂对铁进行改性，得到的改性铁具有分散性能好，在土壤中稳定性和迁移性良好，修复效率高等优点；本发明的修复方法操作简单易行，修复成本低，可应用于大规模的铅污染土壤中，应用前景广阔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种修复铅污染土壤的方法，其包括如下步骤：
1）制备复合菌剂：将沼泽红假单胞菌ATCC 17001、肠杆菌CGMCC No.4281（参见CN2010105967268）、黑曲霉ATCC 16404分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照3:2:2的体积比混合得到混合菌液，再将混合菌液与锯末按照1:2的质量比混合搅拌均匀，最后进行低温干燥，干燥温度为12℃，干燥后含水量为6wt％，即得；
2）制备铁制剂：在氮气保护下，往浓度为0.02M的FeSO4水溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的添加量为FeSO4水溶液质量的0.5%，然后500rpm搅拌混合15min得到混合溶液，再加入与混合溶液同等体积的浓度为0.02M的NaBH4水溶液，在氮气保护条件下，500rpm搅拌混合10min，制得改性铁颗粒；静置10min后真空抽滤，最后置于60℃干燥1h，即得；
3）土壤预处理：将铅污染的土壤进行翻耕，晾晒，粉碎，控制粒径小于2mm；
4）铁制剂处理：将步骤2）所得铁制剂，加入10倍重量的水，搅拌均匀，制成铁溶液，然后将铁溶液均匀喷洒到步骤3）预处理的土壤中，并用水使土壤水分为50wt%，混匀，静置10小时；所述铁溶液占步骤3）中预处理的土壤质量的0.1%；
5）复合菌剂处理：往步骤4）的土壤中添加步骤1）所得复合菌剂，添加量为土壤质量的0.05%，混匀，28℃静置48h。
实施例2
一种修复铅污染土壤的方法，其包括如下步骤：
1）制备复合菌剂：将沼泽红假单胞菌ATCC 17001、肠杆菌CGMCC No.4281（参见CN2010105967268）、黑曲霉ATCC 16404分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照5:3:3的体积比混合得到混合菌液，再将混合菌液与锯末按照2:3的质量比混合搅拌均匀，最后进行低温干燥，干燥温度为12℃，干燥后含水量为6wt％，即得；
2）制备铁制剂：在氮气保护下，往浓度为0.02M的FeSO4水溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的添加量为FeSO4水溶液质量的0.5%，然后500rpm搅拌混合15min得到混合溶液，再加入与混合溶液同等体积的浓度为0.02M的NaBH4水溶液，在氮气保护条件下，500rpm搅拌混合10min，制得改性铁颗粒；静置10min后真空抽滤，最后置于60℃干燥1h，即得；
3）土壤预处理：将铅污染的土壤进行翻耕，晾晒，粉碎，控制粒径小于2mm；
4）铁制剂处理：将步骤2）所得铁制剂，加入15倍重量的水，搅拌均匀，制成铁溶液，然后将铁溶液均匀喷洒到步骤3）预处理的土壤中，并用水使土壤水分为60wt%，混匀，静置10小时；所述铁溶液占步骤3）中预处理的土壤质量的0.05%；
5）复合菌剂处理：往步骤4）的土壤中添加步骤1）所得复合菌剂，添加量为土壤质量的0.1%，混匀，28-35℃静置48-72h。
实施例3
迁移性和稳定性试验：以实施例1制备的铁制剂为实验组，选择未经过聚乙烯吡咯烷酮改性的铁制剂作为对照组（制备方法同实施例1，不添加聚乙烯吡咯烷酮）。
步骤如下：
（1）选取实验组和对照组中 Fe浓度均为1.0g/L。
（2）将铅污染酸性土壤取10g分别填充于直径1.0cm，长10cm的树脂玻璃柱内。
（3）将相同体积的Fe溶液分别以0.2 mL/min 的速度从土柱顶端注入，收集穿透液。
（4）穿透液经0.22 µm滤膜过滤，加入0.1 M HCl，用离子体-质谱仪（ICP-MS）进行Fe含量的测定；Fe含量（mg·L-1）具体见表1：
表1
| 组别 | 对照组 | 实验组 |
| Fe含量 | 67.8 | 119.3 |
同时检测了稳定性：pH为5.7，铅含量为327mg/kg的土壤中，添加Fe浓度分别为0.5mg/kg，1.0mg/kg的条件下，处理48h，对照组和实验组的浸出毒性分别为32.4%和11.3%（Fe浓度为0.5mg/kg），41.3%和14.9%（Fe浓度为1.0mg/kg）。
上述实验数据表明未经聚乙烯吡咯烷酮改性的铁颗粒随着液体的注入而被铅污染酸土壤吸附，迁移性较差；聚乙烯吡咯烷酮是一种非离子型高分子化合物，具有很强的亲水性，本发明的铁制剂与土壤中所带的正负电荷没有静电作用，因此其在土壤中具有更好地迁移能力。而且经聚乙烯吡咯烷酮改性的铁制剂稳定化后，铅污染土壤中的铅金属的稳定化效果远远好于未用聚乙烯吡咯烷酮改性的铁制剂。
实施例4
本发明方法对土壤中铅金属的去除试验：土壤样本为40kg，铅含量为300mg/kg，样本等分为四份，分别为实施例1组，对照1组（不添加ATCC 17001，其他同实施例1），对照2组（不添加CGMCC No.4281，其他同实施例1），对照2组（不添加ATCC 16404，其他同实施例1）。具体见表2：
表2
| 组别 | 实施例1组 | 对照1组 | 对照2组 | 对照3组 |
| 铅浓度（mg/kg） | 37.9 | 56.2 | 48.7 | 60.1 |
结论：本发明复合菌剂相互协同，配伍合理，除铅能力较好。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种修复铅污染土壤的方法，其包括如下步骤：步骤1）制备复合菌剂，步骤2）制备铁制剂，步骤3）土壤预处理，步骤4）铁制剂处理，步骤5）复合菌剂处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）制备复合菌剂，包括如下步骤：将沼泽红假单胞菌ATCC 17001、肠杆菌CGMCC No.4281、黑曲霉ATCC 16404分别培养成浓度为1×108个/ml的菌液，按照3-5:2-3:2-3的体积比混合得到混合菌液，再将混合菌液与锯末按照1-2:2-3的质量比混合搅拌均匀，最后进行低温干燥，干燥温度为12℃，干燥后含水量为6wt％，即得。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2）制备铁制剂：在氮气保护下，往浓度为0.02M的FeSO4水溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的添加量为FeSO4水溶液质量的0.5%，然后500rpm搅拌混合15min得到混合溶液，再加入与混合溶液同等体积的浓度为0.02M的NaBH4水溶液，在氮气保护条件下，500rpm搅拌混合10min，制得改性铁颗粒；静置10min后真空抽滤，最后置于60℃干燥1h，即得。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3）土壤预处理：将铅污染的土壤进行翻耕，晾晒，粉碎，控制粒径小于2mm。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤4）铁制剂处理：往步骤2）所得铁制剂中加入10-15倍重量的水，搅拌均匀，制成铁溶液，然后将铁溶液均匀喷洒到步骤3）预处理的土壤中，并用水使土壤水分为50-60wt%，混匀，静置10小时；所述铁溶液占步骤3）中预处理的土壤质量的0.05-0.1%。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤5）复合菌剂处理：往步骤4）的土壤中添加步骤1）所得复合菌剂，添加量为土壤质量的0.05-0.1%，混匀，28-35℃静置48-72h。
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