CN108822861A

CN108822861A - 一种同步固定法钝化稳定农田土壤复合重金属技术及应用

Info

Publication number: CN108822861A
Application number: CN201810269177.XA
Authority: CN
Inventors: 吴洪生
Original assignee: Nanjing Yi Gang Eco Environment Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Yi Gang Eco Environment Technology Co Ltd
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2018-11-16

Abstract

一种同步固定法钝化稳定农田土壤复合重金属技术及应用，该技术属于环境保护领域。该技术通过以下步骤实现：在混悬器中加入碳酸钙、过磷酸钙、钙镁磷肥、改性高岭土、改性海泡石，生石灰，搅拌，混匀，然后转入球磨机粉碎，再加入硅酸钠和酒石酸钾钠，搅拌均匀，将该混合物添加到污染多种重金属的土壤中，可以将土壤中的多种重金属固定和钝化，变成不溶性金属盐或碱，大幅降低土壤重金属的活性和移动性及生物利用性，可以同时消除土壤多种重金属的污染，保护土壤生产力，保护地下水，保障食品安全。

Description

一种同步固定法钝化稳定农田土壤复合重金属技术及应用

技术领域

本发明属于环境保护领域，特别涉及一种同步固定法钝化稳定农田土壤复合重金属技术及应用。

背景技术

自然界的重金属主要分布在大气、水体和土壤中，不同体系中的重金属分布不同，来源分为自然来源和人为来源。

通过对多个省会城市主要功能区地表灰尘重金属数据的分析和比对，结果表明，工业区地表灰尘重金属含量最高，交通区地表灰尘重金属含量最低，商业区和居民文教区地表灰尘重金属含量处于中等水平。4种功能区之间地表灰尘重金属水平分异较大的元素是Zn和 Pb，Cu和Cd在不同功能区地表灰尘中的含量差异较小。

工业区地表灰尘重金属很大程度上来源于与之有关的工业生产。如钢铁生产、汽车制造、冶炼和机械加工、电镀。交通区地表灰尘主要受交通活动的影响.包括机车刹车块、轮胎及其它零件的磨损、尾气的排放以及道路扬尘的反复扬起和沉积。商业区地表灰尘来源相对多样和复杂，既来源于土壤、空气沉降，又部分受交通活动的影响，还与建筑物外墙的风化、城市设施表面油漆碎片的脱落、商品的磨蚀以及人群的聚集所产生的灰尘的携带和运移有关。居民文教区与商业区地表灰尘重金属来源部分相似，但具备的独特来源室内灰尘的输入。

2005年4月至2013年12月，环境保护部会同国土资源部开展了首次全国土壤污染状况调查，公布《全国土壤污染状况调查公报》。调查结果显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。

污染现状：全国土壤总的点位超标率为16.1％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2％、2.3％、1.5％和1.1％。

从土地利用类型看，耕地、林地、草地土壤点位超标率分别为19.4％、10.0％、10.4％。从污染类型看，以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8％。

从污染物超标情况看，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％；六六六、滴滴涕、多环芳烃3 类有机污染物点位超标率分别为0.5％、1.9％、1.4％。

从污染分布情况看，南方土壤污染重于北方；长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大；镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。

土壤重金属污染除了与工业生产、农业活动等人为活动有关外，还与母质风化过程有关。因此，耕地土壤重金属污染来源可分成外源污染和内源污染两大类。其中大气沉降是土壤重金属的主要外源输入因子。此外污水灌溉和化肥施用是耕地土壤重金属污染的其他外源污染来源。

土壤重金属污染来源有金属矿山开采冶炼、化学工业生产、重金属农药、污水灌溉和化肥施用以及高地质背景值等，其中有色金属矿业采选和冶炼所排放的含重金属废气沉降、废水灌溉，以及废渣等固体废料溶蚀扩散进入土壤等是重金属污染的主要途径。

从整体而言，以镉-铜、砷-镉-铅等为主的多种重金属元素复合污染，代表了我国主要的土壤重金属污染类型。土壤重金属的来源主要有两方面，一是来源于成土母质，不同的母质、成土过程所形成的土壤，其重金属含量差异明显。二是来源于人类活动：工矿区与工厂场地的固体废弃物、工业(三废)排放及大气和酸雨沉降、长期污灌、交通污染，汽车轮胎磨损及排放的尾气、有机肥、化肥和农药的大量施用。通过与背景值的比较，Cd的富集最为严重，其次是Pb，超标现象在全国普遍存在。总体上看，中国西南部地区土壤重金属富集值较高，其次是两广和辽宁地区。土壤所含的重金属可以通过多种途径进入水体，还可以以扬尘为载体在全球范围内传播。

中国城市土壤重金属含量超过了土壤背景值，尤其是Cd和Pb污染严重。中国城市土壤重金属的含量存在明显地区差异，东部、中部和西部地区的城市土壤重金属含量差异较大，省会城市和地级城市的污染程度不一，城市不同功能区之间也存在明显区别。

2016年，国家环境保护部已审议通过《土壤污染防治行动计划》，《土壤污染防治行动计划》是一项投资规模巨大的工程，也将是一项长期工程，正将有步骤，分阶段逐步实施。随着6个土壤保护和污染治理的重点示范区项目的落实，将促进我国土壤污染修复的加速发展。应该说土壤修复市场前景广阔，但是，尽管未来市场空间巨大，由于土壤治理相关技术标准和基础数据的缺乏等土壤治理实施的诸多困难，近几年内，我国土壤污染防治还需要先通过试点示范和局部开展，然后实现规模发展的过程。基础数据和修复经验的积累以及修复技术的储备将是我国目前阶段土壤修复的重要任务。

土壤的治理技术主要有物理治理技术，化学治理技术，微生物治理技术，植物治理技术等几种。土壤抗生素和农药污染技术常见有：植物修复，微生物修复，根际微生物联合修复，物理化学修复，化学修复等。

这些方法各有优缺点，大多用于水污染治理上，用于大面积的土壤污染治理还不多，因为成本太高，有二次污染，同时清楚不彻底。

本技术综合采用单一的土壤重金属钝化、固化方法来治理土壤中的重金属，将活性重金属转化不溶解状态，不能在土壤和水中移动，大幅降低其生物有效性和生物毒性，变为植物不能吸收的形态，采用本法生产的复合高效土壤重金属钝化剂处理效率高，环境友好性高，操作简便，容易实现大规模工业化应用。

发明内容

解决的技术问题：本发明针对土壤重金属污染，特别是冶金厂、金属采矿场和化工厂场地污染，发明一种高效复合金属钝化剂，在较短时间内把土壤复合污染重金属绝大部分螯合并固化，从而去除土壤重金属对环境和人类的危害。

技术方案：一种同步固定法钝化稳定农田土壤复合重金属技术及应用，步骤为a.在10升混悬器中加入1000-6000克的碳酸钙，500-2000克过磷酸钙，1000-2500克钙镁磷肥，1000-2000克改性高岭土(事先800-900度高温煅烧3-5小时)，500-1500克改性海泡石(事先800-900度高温煅烧3-5小时)，500-1500克生石灰，慢慢搅拌，待全部混匀后加入 500-1500克硅酸钠、500-1000克酒石酸钾钠，慢慢搅拌，转入球磨机进行粉碎，做成粉末状混合物，粒径大约300目。b.将上述a处理后的产品50-1000克加入到装有10千克土壤的容器中，搅拌混合物和土壤，让混合物与土壤中的重金属充分接触，充分反应，在加入上述混合物前，先在含有重金属的土壤中加入1000-5000毫升蒸馏水，充分湿润土壤，并使得土粒和空隙分布均匀，没有大的孔洞和土块存在。c.在上述b处理后搅拌土壤和添加的钝化剂混合物，持续搅拌一小时，密闭，静置，每12小时搅拌半个小时，静置72-96 小时后，多种不同土壤重金属同步钝化结束，同时继续钝化养护15-30天。

任一所述一种同步固定法钝化稳定农田土壤复合重金属技术及其在农田、垃圾填埋场、城市污泥、加油站、造纸厂、采矿场、电镀厂，电解厂、金属冶炼厂、场地污染及养殖场附近土壤污染重金属染修复上的应用。

有益效果：本发明能最大限度的消除土壤中复合重金属污染物，最大限度的消除土壤重金属污染及其对环境的破坏和对人类的危害，有利于生态可持续发展。

本发明与现有技术相比：

1)本发明中研发的土壤重金属污染钝化剂，生产方法简便、技术简单易行、可操作性强、成本低廉、实用性强；

2)本发明采用的高效多功能去除土壤重金属污染技术，能最大限度地同步钝化土壤中污染的重金属，降低了土壤处理后的有害物质残留，跟目前常用的单一的固化发/钝化法相比，去除效率高，速度快，残留物和二次污染物很少，钝化效果明显，稳定持续时间长，对环境因子影响不敏感，是环境友好型重金属洗脱剂。

附图说明

图1(采用本技术处理土壤前后可溶性重金属含量情况对比)

具体实施方式

以下结合实例对本发明作进一步的描述：

实施例1：

1.在10升混悬器中加入1000克的碳酸钙，500克过磷酸钙，1000克钙镁磷肥，1000克改性高岭土(事先900度高温煅烧3小时)，500克改性海泡石(事先900度高温煅烧3 小时)，500克生石灰，慢慢搅拌，待全部混匀后加入500克硅酸钠、500克酒石酸钾钠，慢慢搅拌，转入球磨机进行粉碎，做成粉末状混合物，粒径大约300目。

2.将上述1处理后的产品1000克加入到装有10千克土壤的容器中，搅拌混合物和土壤，让混合物与土壤中的重金属充分接触，充分反应，在加入上述混合物前，先在含有重金属的土壤中加入5000毫升蒸馏水，充分湿润土壤，并使得土粒和空隙分布均匀，没有大的孔洞和土块存在。

3.在上述2处理后搅拌土壤和添加的钝化剂混合物，持续搅拌一小时，密闭，静置，每12 小时搅拌半个小时，静置96小时后，多种不同土壤重金属同步钝化结束，同时继续钝化养护30天。土壤中的不同重金属绝大部分从可溶性的离子状态、交换态、吸附态转化为难溶性的沉淀和/或螯合状态，大幅降低了重金属的移动性和生物可利用性和生物毒性。

实施例2：

1.在10升混悬器中加入2000克的碳酸钙，1000克过磷酸钙，1500克钙镁磷肥，1500克改性高岭土(事先800度高温煅烧5小时)，800克改性海泡石(事先800度高温煅烧5 小时)，800克生石灰，慢慢搅拌，待全部混匀后加入800克硅酸钠、800克酒石酸钾钠，慢慢搅拌，转入球磨机进行粉碎，做成粉末状混合物，粒径大约300目。

2.将上述1处理后的产品50-1000克加入到装有10千克土壤的容器中，搅拌混合物和土壤，让混合物与土壤中的重金属充分接触，充分反应，在加入上述混合物前，先在含有重金属的土壤中加入3000毫升蒸馏水，充分湿润土壤，并使得土粒和空隙分布均匀，没有大的孔洞和土块存在。

3.在上述2处理后搅拌土壤和添加的钝化剂混合物，持续搅拌一小时，密闭，静置，每12 小时搅拌半个小时，静置86小时后，多种不同土壤重金属同步钝化结束，同时继续钝化养护20天。土壤中的不同重金属绝大部分从可溶性的离子状态、交换态、吸附态转化为难溶性的沉淀和/或螯合状态，大幅降低了重金属的移动性和生物可利用性和生物毒性。

实施例3

1.在10升混悬器中加入6000克的碳酸钙，2000克过磷酸钙，2500克钙镁磷肥，2000克改性高岭土(事先900度高温煅烧3小时)，1500克改性海泡石(事先800度高温煅烧 5小时)，1500克生石灰，慢慢搅拌，待全部混匀后加入1500克硅酸钠、1000克酒石酸钾钠，慢慢搅拌，转入球磨机进行粉碎，做成粉末状混合物，粒径大约300目。

2.将上述1处理后的产品50克加入到装有10千克土壤的容器中，搅拌混合物和土壤，让混合物与土壤中的重金属充分接触，充分反应，在加入上述混合物前，先在含有重金属的土壤中加入5000毫升蒸馏水，充分湿润土壤，并使得土粒和空隙分布均匀，没有大的孔洞和土块存在。

3.在上述2处理后搅拌土壤和添加的钝化剂混合物，持续搅拌一小时，密闭，静置，每12 小时搅拌半个小时，静置72小时后，多种不同土壤重金属同步钝化结束，同时继续钝化养护15天。土壤中的不同重金属绝大部分从可溶性的离子状态、交换态、吸附态转化为难溶性的沉淀和/或螯合状态，大幅降低了重金属的移动性和生物可利用性和生物毒性。

本发明的应用实例：

将本发明技术用于污染多种重金属土壤治理的应用上。

1、参照实施例1，采用本技术处理含有重金属Cd、Pb、Cr、Cu和Hg污染的土壤，经过处理后，跟没有采用本技术的对照土壤相比，土壤中残留Cd减少95％，Pb减少95％，Cr 减少97％，Cu减少98％，Hg减少93％，(图1)；

2、参照实施例2，采用本技术处理含有重金属Cd、Pb、Cr、Cu和Hg污染的土壤，经过处理后，跟没有采用本技术的对照土壤相比，土壤中残留Cd减少97％，Pb减少93％，Cr 减少98％，Cu减少99％，Hg减少94％

3、参照实施例3，采用本技术处理含有重金属Cd、Pb、Cr、Cu和Hg污染的土壤，经过处理后，跟没有采用本技术的对照土壤相比，土壤中残留Cd减少98％，Pb减少95％，Cr 减少99％，Cu减少99％，Hg减少96％。

Claims

1.一种同步固定法钝化稳定农田土壤复合重金属技术及应用，其特征在于步骤为：

a.在10升混悬器中加入1000-6000克的碳酸钙，500-2000克过磷酸钙，1000-2500克钙镁磷肥，1000-2000克改性高岭土(事先800-900度高温煅烧3-5小时)，500-1500克改性海泡石(事先800-900度高温煅烧3-5小时)，500-1500克生石灰，慢慢搅拌，待全部混匀后加入500-1500克硅酸钠、500-1000克酒石酸钾钠，慢慢搅拌，转入球磨机进行粉碎，做成粉末状混合物，粒径大约300目。

b.将上述a处理后的产品50-1000克加入到装有10千克土壤的容器中，搅拌混合物和土壤，让混合物与土壤中的重金属充分接触，充分反应，在加入上述混合物前，先在含有重金属的土壤中加入1000-5000毫升蒸馏水，充分湿润土壤，并使得土粒和空隙分布均匀，没有大的孔洞和土块存在。

c.在上述b处理后搅拌土壤和添加的钝化剂混合物，持续搅拌一小时，密闭，静置，每12小时搅拌半个小时，静置72-96小时后，多种不同土壤重金属同步钝化结束，同时继续钝化养护15-30天。

2.根据权利要求1所述一种同步固定法钝化稳定农田土壤复合重金属技术及应用，其特征在于所述方法是在10升混悬器中加入1000-6000克的碳酸钙，500-2000克过磷酸钙，1000-2500克钙镁磷肥，1000-2000克改性高岭土(事先800-900度高温煅烧3-5小时)，500-1500克改性海泡石(事先800-900度高温煅烧3-5小时)，500-1500克生石灰，慢慢搅拌，待全部混匀后加入500-1500克硅酸钠、500-1000克酒石酸钾钠，慢慢搅拌，转入球磨机进行粉碎，做成粉末状混合物，粒径大约300目。

3.根据权利要求1所述一种同步固定法钝化稳定农田土壤复合重金属技术及应用，其特征在于所述方法中，将上述a处理后的产品50-1000克加入到装有10千克土壤的容器中，搅拌混合物和土壤，让混合物与土壤中的重金属充分接触，充分反应，在加入上述混合物前，先在含有重金属的土壤中加入1000-5000毫升蒸馏水，充分湿润土壤，并使得土粒和空隙分布均匀，没有大的孔洞和土块存在。

4.根据权利要求1所述一种同步固定法钝化稳定农田土壤复合重金属技术及应用，其特征在于所述方法，在上述b处理后搅拌土壤和添加的钝化剂混合物，持续搅拌一小时，密闭，静置，每12小时搅拌半个小时，静置72-96小时后，多种不同土壤重金属同步钝化结束，同时继续钝化养护15-30天。

5.权利要求1～4任一所述一种治理土壤重金属污染技术及其在农田重金属污染土壤、垃圾填埋场、城市污泥、加油站、造纸厂、采矿场、电镀厂，电解厂、金属冶炼厂、场地污染及养殖场附近土壤污染多种重金属染修复上的应用。