CN107008739A - 一种治理土壤中铊污染的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种治理土壤中铊污染的方法，主要是先对土壤污染程度进行评级，分别为重度污染、中度污染和轻度污染，然后使用ICP‑MS法对需要治理的土壤进行铊含量检测，确定土壤的污染程度等级，再按照污染等级所产生的影响采取相应的治理措施，精准治理，避免了因为治理过度或程度不够造成的资源浪费，环境污染，从而有效的降低了治理成本，是一种新型高效的土壤中铊污染治理方法。

Description

一种治理土壤中铊污染的方法
技术领域
本发明属于铊污染治理技术领域，具体来讲是涉及一种治理土壤中铊污染的方法。
背景技术
Tl在土壤中的吸附属于表面络合型吸附,主要是物理吸附。离堆渣区越近的土壤,受Tl污染的程度越大,对Tl的吸附能力越低；同一剖面土壤,表层土壤的Tl质量比明显高于心土层和底土层,对Tl的吸附能力低于下层土壤,而心土层和底土层Tl质量比的差别相对较小,对Tl的吸附能力也比较接近。矿渣附近的表层土壤对Tl的吸附率不大于26％,而心土层和底土层对Tl的吸附率最大可达54.2％。不同污染负荷土壤对Tl的解吸能力与其吸附能力相反,初始阶段对Tl的解吸量随着吸附量的增加而平缓增加,当吸附量增加到某一定值时解吸量急剧增加。离堆渣场最近的A剖面表层土壤的解吸能力最强,解吸率最大可达约60％,而背景土壤的最大解吸率为31.4％,且土壤中Tl的解吸有一定滞后。
人类对矿产资源进行开发利用时,不可避免地带来许多环境问题,其中土壤重金属污染是主要的环境问题之一。稀有剧毒金属铊被列为优先考虑的13种金属污染物之一,其危害仅次于甲基汞,远高于常见的镉、汞和铅。全世界背景土壤中的铊质量比不超过0.58mg/kg,并且大部分以硅酸盐结合态的稳定相存在,释放活性较低,环境循环和毒性富集时间较长(20～30a),长期以来并没有引起足够的重视。近年来,随着含铊矿产资源的大规模开发,大量的铊释放到环境中,导致铊慢性中毒事件时有发生,而中毒的主要途径是长期食用高铊土壤中产出的农作物和铊含量超标的地下水。土壤中重金属的吸附-解吸是控制其植物有效性的主要过程,直接影响重金属在土壤及生态环境中的形态转化、迁移和归趋,最终影响农产品的质量。关于铊在污染土壤中的吸附-解吸行为还未见报道,因此,开展铊在污染区土壤中吸附-解吸行为的研究非常必要。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种通过对土壤中的铊含量进行检测，根据检测量进行污染程度评级，然后采取相应的治理措施的方法。
本发明的技术方案为：一种治理土壤中铊污染的方法，主要包括以下步骤：
(1)土壤污染程度评级：将距离地面深度为0-30cm的土壤作为样品采集土壤，将铊污染程度划分为三个等级，分别为重度污染、中度污染和轻度污染，然后使用ICP-MS法对需要治理的土壤进行铊含量检测，确定土壤的污染程度等级；
(2)轻度污染治理方法：给预处理后的土壤表面均匀喷洒硝酸钙粉末，所述的硝酸钙与土壤的质量比为1:3000-5000，然后加入体积为土壤体积的1.3-1.5倍的水，使土壤变成粘稠状的泥水混合物，加入金属铊抑制剂，加入量为20-30kg/亩，机械搅拌1-2h，然后静置自然蒸发后，土壤风干即可；
(3)中度污染治理方法：给预处理后的土壤表面均匀喷洒硝酸钙粉末，所述的硝酸钙与土壤的质量比为1:3000-5000，然后加入体积为土壤体积的1.3-1.5倍的水，使土壤变成粘稠状的泥水混合物，加入粉末活性炭，所述的粉末活性炭投加量为30-50mg/L，吸附处理时间为30-40min，然后过滤土壤，将水排出，在得到的稠泥中加入金属铊抑制剂和螯合剂EDDS，金属铊抑制剂的加入量为30-50kg/亩，螯合剂EDDS的使用浓度为3mmol·kg-1；
(4)重度污染治理方法：给预处理后的土壤表面均匀喷洒硝酸钙粉末，所述的硝酸钙与土壤的质量比为1:3000-5000，然后加入体积为土壤体积的1.3-1.5倍的水，使土壤变成粘稠状的泥水混合物，保持温度20-30℃条件下搅拌1-2h，转速为240-300r/min，静置24-36h，使用格栅过滤，将土壤中的水排出，再次加入土壤体积1-1.2倍的水，加入粉末活性炭，所述的粉末活性炭投加量为50-80mg/L，吸附处理时间为40-60min，然后使用氢氧化钠溶液调节pH值为9-10，向调pH值后的泥水混合物中加入高锰酸钾，所述的高锰酸钾用量为3-5mg/L，氧化时间20-40min，然后加入金属铊抑制剂和螯合剂EDDS，所述的金属铊抑制剂加入量为30-50kg/亩，螯合剂EDDS的使用浓度为3mmol·kg-1，机械搅拌后静置24-36h，然后自然蒸发风干即可。
进一步的，所述的格栅孔径为1-2mm。
进一步的，所述的重度污染是土壤中铊含量高于5mg/kg，所述的中度污染是土壤中铊含量为1-5mg/kg，所述的轻度污染是土壤中铊含量低于1mg/kg。
进一步的，所述的所述的氢氧化钠溶液的浓度为0.5-1.5g/L。
进一步的，所述的粉末活性炭为多级孔径活性炭，其制备方法为：将荔枝壳晾干后粉碎，过50-60目筛，制得荔枝壳粉，然后将荔枝壳粉加入微波消解炉中加热，升温速率控制在5-10℃/min，控制微波功率为850-950W，升温后物料温度保持在400-600℃，加热10-20min，出炉得到炭化料，向炭化料中加入偏铝酸钠，偏铝酸钠的添加量与炭化料质量比为0.2-0.3:1，研磨30-40分钟，加入去离子水，搅拌均匀，于120-150℃下烘烤30-90min，然后在600-700℃下加热0.5-2.0h，氮气氛围下冷却至室温，即得到所述的粉末活性炭。
进一步的，所述的金属铊抑制剂由以下原料的质量组分制成：硫酸铵20-30份、磷酸二铵30-40份、氯化钾5-9份、硫酸锌8-12份、海泡石矿粉55-85份、二氧化硅10-20份、硅酸钠3-5份、粉煤灰120-150份，先将硫酸铵、磷酸二铵、氯化钾、硫酸锌、二氧化硅、硅酸钠混合，搅拌均匀，得到混合物，再将海泡石矿粉与粉煤灰混合破碎，充分搅拌，加入所述的混合物混合均匀，即制成所述的金属铊抑制剂。
进一步的，所述的土壤预处理是指将待治理的土壤，旋耕一次，旋耕深度为40cm，去除土壤中的枯枝、碎石等粗渣，通风自然风干，再次旋耕一次，旋耕深度30cm，自然风干后，使土壤松散。
进一步的，所述的ICP-MS法为：将土壤样品粉碎，除杂，用2-3倍土壤样品质量的超纯水混合，过滤除杂，放于烘箱内50-60℃烘干8-12h，干样用-玛瑙研钵研磨至过60-80目筛，准确称取0.1g，消解至成澄清溶液，定容于100ml以1×10-9的In溶液作为内标液，对消解所得样品中的铊进行测定。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：先对土壤污染程度进行评级，分别为重度污染、中度污染和轻度污染，然后使用ICP-MS法对需要治理的土壤进行铊含量检测，确定土壤的污染程度等级，再按照污染等级所产生的影响采取相应的治理措施，精准治理，避免了因为治理过度或程度不够造成的资源浪费，环境污染，从而有效的降低了治理成本，是一种新型高效的土壤中铊污染治理方法。
具体实施方式
实施例1：一种治理土壤中铊污染的方法，主要包括以下步骤：
(1)土壤污染程度评级：将距离地面深度为10cm的土壤作为样品采集土壤，将铊污染程度划分为三个等级，分别为重度污染、中度污染和轻度污染，重度污染是土壤中铊含量高于5mg/kg，中度污染是土壤中铊含量为1-5mg/kg，轻度污染是土壤中铊含量低于1mg/kg，然后使用ICP-MS法对需要治理的土壤进行铊含量检测，ICP-MS法为：将土壤样品粉碎，除杂，用2倍土壤样品质量的超纯水混合，过滤除杂，放于烘箱内50℃烘干8h，干样用-玛瑙研钵研磨至过60目筛，准确称取0.1g，消解至成澄清溶液，定容于100ml以1×10-9的In溶液作为内标液，对消解所得样品中的铊进行测定，检测值为0.6mg/kg，确定土壤的污染程度等级为轻度污染；
(2)轻度污染治理方法：给预处理后的土壤表面均匀喷洒硝酸钙粉末，硝酸钙与土壤的质量比为1:4000，然后加入体积为土壤体积的1.4倍的水，使土壤变成粘稠状的泥水混合物，加入金属铊抑制剂，加入量为25kg/亩，机械搅拌2h，然后静置自然蒸发后，土壤风干即可。
其中，粉末活性炭为多级孔径活性炭，其制备方法为：将荔枝壳晾干后粉碎，过50目筛，制得荔枝壳粉，然后将荔枝壳粉加入微波消解炉中加热，升温速率控制在5℃/min，控制微波功率为850W，升温后物料温度保持在400℃，加热10min，出炉得到炭化料，向炭化料中加入偏铝酸钠，偏铝酸钠的添加量与炭化料质量比为0.2:1，研磨30分钟，加入去离子水，搅拌均匀，于120℃下烘烤30min，然后在600℃下加热0.5h，氮气氛围下冷却至室温，即得到粉末活性炭。
金属铊抑制剂由以下原料的质量组分制成：硫酸铵20份、磷酸二铵30份、氯化钾5份、硫酸锌8份、海泡石矿粉55份、二氧化硅10份、硅酸钠3份、粉煤灰120份，先将硫酸铵、磷酸二铵、氯化钾、硫酸锌、二氧化硅、硅酸钠混合，搅拌均匀，得到混合物，再将海泡石矿粉与粉煤灰混合破碎，充分搅拌，加入混合物混合均匀，即制成金属铊抑制剂。
土壤预处理是指将待治理的土壤，旋耕一次，旋耕深度为40cm，去除土壤中的枯枝、碎石等粗渣，通风自然风干，再次旋耕一次，旋耕深度30cm，自然风干后，使土壤松散。
实施例2：一种治理土壤中铊污染的方法，主要包括以下步骤：
(1)土壤污染程度评级：将距离地面深度为20cm的土壤作为样品采集土壤，将铊污染程度划分为三个等级，分别为重度污染、中度污染和轻度污染，重度污染是土壤中铊含量高于5mg/kg，中度污染是土壤中铊含量为1-5mg/kg，轻度污染是土壤中铊含量低于1mg/kg，然后使用ICP-MS法对需要治理的土壤进行铊含量检测，ICP-MS法为：将土壤样品粉碎，除杂，用2.5倍土壤样品质量的超纯水混合，过滤除杂，放于烘箱内55℃烘干10h，干样用-玛瑙研钵研磨至过70目筛，准确称取0.1g，消解至成澄清溶液，定容于100ml以1×10-9的In溶液作为内标液，对消解所得样品中的铊进行测定，检测值为4mg/kg，确定土壤的污染程度等级为中度污染；
(2)中度污染治理方法：给预处理后的土壤表面均匀喷洒硝酸钙粉末，硝酸钙与土壤的质量比为1:4000，然后加入体积为土壤体积的1.4倍的水，使土壤变成粘稠状的泥水混合物，加入粉末活性炭，粉末活性炭投加量为40mg/L，吸附处理时间为35min，然后过滤土壤，将水排出，在得到的稠泥中加入金属铊抑制剂和螯合剂EDDS，金属铊抑制剂的加入量为40kg/亩，螯合剂EDDS的使用浓度为3mmol·kg-1。
其中，粉末活性炭为多级孔径活性炭，其制备方法为：将荔枝壳晾干后粉碎，过55目筛，制得荔枝壳粉，然后将荔枝壳粉加入微波消解炉中加热，升温速率控制在7.5℃/min，控制微波功率为900W，升温后物料温度保持在500℃，加热15min，出炉得到炭化料，向炭化料中加入偏铝酸钠，偏铝酸钠的添加量与炭化料质量比为0.25:1，研磨35分钟，加入去离子水，搅拌均匀，于135℃下烘烤60min，然后在650℃下加热1h，氮气氛围下冷却至室温，即得到粉末活性炭。
金属铊抑制剂由以下原料的质量组分制成：硫酸铵25份、磷酸二铵35份、氯化钾7份、硫酸锌10份、海泡石矿粉75份、二氧化硅15份、硅酸钠4份、粉煤灰135份，先将硫酸铵、磷酸二铵、氯化钾、硫酸锌、二氧化硅、硅酸钠混合，搅拌均匀，得到混合物，再将海泡石矿粉与粉煤灰混合破碎，充分搅拌，加入混合物混合均匀，即制成金属铊抑制剂。
土壤预处理是指将待治理的土壤，旋耕一次，旋耕深度为40cm，去除土壤中的枯枝、碎石等粗渣，通风自然风干，再次旋耕一次，旋耕深度30cm，自然风干后，使土壤松散。
实施例3：一种治理土壤中铊污染的方法，主要包括以下步骤：
(1)土壤污染程度评级：将距离地面深度为30cm的土壤作为样品采集土壤，将铊污染程度划分为三个等级，分别为重度污染、中度污染和轻度污染，重度污染是土壤中铊含量高于5mg/kg，中度污染是土壤中铊含量为1-5mg/kg，轻度污染是土壤中铊含量低于1mg/kg，然后使用ICP-MS法对需要治理的土壤进行铊含量检测，ICP-MS法为：将土壤样品粉碎，除杂，用3倍土壤样品质量的超纯水混合，过滤除杂，放于烘箱内60℃烘干12h，干样用-玛瑙研钵研磨至过80目筛，准确称取0.1g，消解至成澄清溶液，定容于100ml以1×10-9的In溶液作为内标液，对消解所得样品中的铊进行测定，检测值为6.5mg/kg，确定土壤的污染程度等级为重度污染；
(2)重度污染治理方法：给预处理后的土壤表面均匀喷洒硝酸钙粉末，硝酸钙与土壤的质量比为1:5000，然后加入体积为土壤体积的1.5倍的水，使土壤变成粘稠状的泥水混合物，保持温度30℃条件下搅拌2h，转速为300r/min，静置36h，使用格栅过滤，将土壤中的水排出，再次加入土壤体积1.2倍的水，加入粉末活性炭，粉末活性炭投加量为80mg/L，吸附处理时间为60min，然后使用氢氧化钠溶液调节pH值为10，向调pH值后的泥水混合物中加入高锰酸钾，高锰酸钾用量为5mg/L，氧化时间40min，然后加入金属铊抑制剂和螯合剂EDDS，金属铊抑制剂加入量为50kg/亩，螯合剂EDDS的使用浓度为3mmol·kg-1，机械搅拌后静置36h，然后自然蒸发风干即可。
其中，格栅孔径为2mm。氢氧化钠溶液的浓度为1.5g/L。
粉末活性炭为多级孔径活性炭，其制备方法为：将荔枝壳晾干后粉碎，过60目筛，制得荔枝壳粉，然后将荔枝壳粉加入微波消解炉中加热，升温速率控制在10℃/min，控制微波功率为950W，升温后物料温度保持在600℃，加热20min，出炉得到炭化料，向炭化料中加入偏铝酸钠，偏铝酸钠的添加量与炭化料质量比为0.3:1，研磨40分钟，加入去离子水，搅拌均匀，于150℃下烘烤90min，然后在700℃下加热2.0h，氮气氛围下冷却至室温，即得到粉末活性炭。
金属铊抑制剂由以下原料的质量组分制成：硫酸铵30份、磷酸二铵40份、氯化钾9份、硫酸锌12份、海泡石矿粉85份、二氧化硅20份、硅酸钠5份、粉煤灰150份，先将硫酸铵、磷酸二铵、氯化钾、硫酸锌、二氧化硅、硅酸钠混合，搅拌均匀，得到混合物，再将海泡石矿粉与粉煤灰混合破碎，充分搅拌，加入混合物混合均匀，即制成金属铊抑制剂。
土壤预处理是指将待治理的土壤，旋耕一次，旋耕深度为40cm，去除土壤中的枯枝、碎石等粗渣，通风自然风干，再次旋耕一次，旋耕深度30cm，自然风干后，使土壤松散。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种治理土壤中铊污染的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
(1)土壤污染程度评级：将距离地面深度为0-30cm的土壤作为样品采集土壤，将铊污染程度划分为三个等级，分别为重度污染、中度污染和轻度污染，然后使用ICP-MS法对需要治理的土壤进行铊含量检测，确定土壤的污染程度等级；
(2)轻度污染治理方法：给预处理后的土壤表面均匀喷洒硝酸钙粉末，所述的硝酸钙与土壤的质量比为1:3000-5000，然后加入体积为土壤体积的1.3-1.5倍的水，使土壤变成粘稠状的泥水混合物，加入金属铊抑制剂，加入量为20-30kg/亩，机械搅拌1-2h，然后静置自然蒸发后，土壤风干即可；
(3)中度污染治理方法：给预处理后的土壤表面均匀喷洒硝酸钙粉末，所述的硝酸钙与土壤的质量比为1:3000-5000，然后加入体积为土壤体积的1.3-1.5倍的水，使土壤变成粘稠状的泥水混合物，加入粉末活性炭，所述的粉末活性炭投加量为30-50mg/L，吸附处理时间为30-40min，然后过滤土壤，将水排出，在得到的稠泥中加入金属铊抑制剂和螯合剂EDDS，金属铊抑制剂的加入量为30-50kg/亩，螯合剂EDDS的使用浓度为3mmol·kg-1；
(4)重度污染治理方法：给预处理后的土壤表面均匀喷洒硝酸钙粉末，所述的硝酸钙与土壤的质量比为1:3000-5000，然后加入体积为土壤体积的1.3-1.5倍的水，使土壤变成粘稠状的泥水混合物，保持温度20-30℃条件下搅拌1-2h，转速为240-300r/min，静置24-36h，使用格栅过滤，将土壤中的水排出，再次加入土壤体积1-1.2倍的水，加入粉末活性炭，所述的粉末活性炭投加量为50-80mg/L，吸附处理时间为40-60min，然后使用氢氧化钠溶液调节pH值为9-10，向调pH值后的泥水混合物中加入高锰酸钾，所述的高锰酸钾用量为3-5mg/L，氧化时间20-40min，然后加入金属铊抑制剂和螯合剂EDDS，所述的金属铊抑制剂加入量为30-50kg/亩，螯合剂EDDS的使用浓度为3mmol·kg-1，机械搅拌后静置24-36h，然后自然蒸发风干即可。
2.如权利要求1所述的一种治理土壤中铊污染的方法，其特征在于，所述的格栅孔径为1-2mm。
3.如权利要求1所述的一种治理土壤中铊污染的方法，其特征在于，所述的重度污染是土壤中铊含量高于5mg/kg，所述的中度污染是土壤中铊含量为1-5mg/kg，所述的轻度污染是土壤中铊含量低于1mg/kg。
4.如权利要求1所述的一种治理土壤中铊污染的方法，其特征在于，所述的所述的氢氧化钠溶液的浓度为0.5-1.5g/L。
5.如权利要求1所述的一种治理土壤中铊污染的方法，其特征在于，所述的金属铊抑制剂由以下原料的质量组分制成：硫酸铵20-30份、磷酸二铵30-40份、氯化钾5-9份、硫酸锌8-12份、海泡石矿粉55-85份、二氧化硅10-20份、硅酸钠3-5份、粉煤灰120-150份，先将硫酸铵、磷酸二铵、氯化钾、硫酸锌、二氧化硅、硅酸钠混合，搅拌均匀，得到混合物，再将海泡石矿粉与粉煤灰混合破碎，充分搅拌，加入所述的混合物混合均匀，即制成所述的金属铊抑制剂。
6.如权利要求1所述的一种治理土壤中铊污染的方法，其特征在于，所述的土壤预处理是指将待治理的土壤，旋耕一次，旋耕深度为40cm，去除土壤中的枯枝、碎石等粗渣，通风自然风干，再次旋耕一次，旋耕深度30cm，自然风干后，使土壤松散。
7.如权利要求1所述的一种治理土壤中铊污染的方法，其特征在于，所述的ICP-MS法为：将土壤样品粉碎，除杂，用2-3倍土壤样品质量的超纯水混合，过滤除杂，放于烘箱内50-60℃烘干8-12h，干样用-玛瑙研钵研磨至过60-80目筛，准确称取0.1g，消解至成澄清溶液，定容于100ml以1×10-9的In溶液作为内标液，对消解所得样品中的铊进行测定。
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