CN110899313A - 利用化学淋洗联合白三叶草修复汞污染土壤的方法 - Google Patents

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Abstract

利用化学淋洗联合白三叶草修复汞污染土壤的方法，该方法可以快速去除土壤中的汞、增强白三叶草对土壤汞的修复效果，起到快速高效修复汞污染土壤的作用。在适宜的化学淋洗剂用量处理下，土壤汞的去除率达到13.0%~18.9%，白三叶草植株地上部生物量提高了46.6%~117.3%，对土壤汞的吸收量提高了29.8%~280.8%，化学淋洗联合白三叶草修复土壤汞的方法操作性强，易于推广、且无二次污染。

Description

利用化学淋洗联合白三叶草修复汞污染土壤的方法
技术领域
本发明属于重金属污染土壤联合修复技术，特别涉及一种利用化学淋洗联合白三叶草修复汞污染土壤的方法。
背景技术
汞(Hg)是常温条件下唯一的液态重金属，受热后易形成气态汞，通过大气传输，成为一种全球性污染物。汞的毒性巨大，长期低剂量汞暴露下，能造成人体行动缓慢、大脑迟缓和语言障碍等伤害，严重的可致人死亡，因而被国际卫生组织列为优先控制污染物。垃圾焚烧、燃煤、汞矿冶炼、污水灌溉、污泥利用和施用农药及灯具等人为活动能产生汞污染土壤。而耕地受到汞污染后，汞累积于农作物的可食部分并进入食物链，直接威胁到人类健康。因此，汞污染土壤治理迫在眉睫。
目前，汞污染土壤治理修复技术主要有热处理技术、客土法、原位钝化技术、化学淋洗、植物修复技术等。热处理技术的投资成本非常高，处理设备费用昂贵，不宜大面积使用。客土法较多应用于小面积严重汞污染土壤修复，是一种污染转移方法，并未彻底消除污染。原位钝化技术只是减缓汞在土壤中的移动性，汞实质上并未除去，若条件改变，被固定的汞可能将重新被释放。化学淋洗技术因操作简单、成本低、效率高，成为重金属污染土壤修复中最广泛应用的技术手段。化学淋洗修复重金属污染的技术，在国外由2001年至2004年兴起，至2010年达到发展的巅峰时期；而该技术在国内起步较晚，由2005年才兴起，2010～2014年是快速增长期，到2015～2017年则呈现井喷式增长。但是，化学淋洗技术的关键是找到合适的提取剂，才能提取各种形态的汞，又不破坏土壤结构，不产生二次污染。植物修复技术是利用植物吸收和富集土壤中的汞，以达到净化土壤的目的，该方法绿色环保，更适应环境保护的要求。但是，到目前为止国际上还未发现汞超富集植物，一般修复植物存在汞吸收效率低，修复周期长的问题，难以满足土壤快速高效修复的要求。由此可见，每种技术都有其局限性，而要实现快速高效的汞污染土壤修复目的，需要采用多种技术的进行联合修复。
目前针对重金属污染土壤治理的联合修复技术不多，如专利(201410348538.1)公开了一种用于土壤Cd污染的化学-生物联用修复方法，采用柠檬酸溶液、β-环糊精溶液、鼠李糖脂溶液复配成淋洗液，采用Cd超富集植物黑麦草、金盏菊进行联合修复，修复效率可以达到92％以上。专利(申请号：201610021402.9)公开了一种利用副产物硫代硫酸铵联合金盏菊修复汞污染土壤的方法，该方法利用植物金盏菊对土壤中汞有富集作用，硫代硫酸铵作为氮肥、硫肥可以促进植物生长，同硫代硫酸铵活化汞污染土壤的汞，使土壤中的汞更易被金盏菊根系大量吸收至地上部。
发明内容
解决的技术问题：本发明提供一种利用化学淋洗联合白三叶草修复汞污染土壤的方法，充分发挥化学淋洗易操作、无污染、促进修复植物生长的优势，旨在解决单一修复技术对汞污染土壤修复效率低的问题，是一种经济性高、操作性强且环境友好的汞污染土壤化学淋洗联合植物修复的方法。
技术方案：利用化学淋洗联合白三叶草修复汞污染土壤的方法，包括以下步骤：
步骤一，化学淋洗
A)将汞污染地块进行机械翻耕后，筑田埂，并在田埂上覆上塑料膜；
B)将硫代硫酸钠固体均匀撒施在土壤表面，施用量为100kg/亩～1000kg/亩，机械翻耕使其与土壤混合，放水淹没土壤，使水深达到8～12cm，淋洗土壤深度为10-20cm，浸泡8～12h后将淋洗液排至集水沟；
C)对排水后的土壤进行人工起垄，晾晒1～2天，待垄上的水侧渗入集水沟中后，放水冲洗，冲洗的水收集于集水沟内；
E)添加25kg/亩～250kg/亩沉淀剂硫化钠对集水沟内淋洗液中的进行汞沉淀，过滤去除淋洗出来沉淀后的汞；
步骤二，植物修复
F)将化学淋洗后所述待修复土壤在露天环境中稳定5～7天后，施入500kg/亩～1500kg/亩有机肥作为底肥；
G)采用条播种植方式，将白三叶草种植于淋洗后的待修复土壤垄面上，播种量为3.0～6.0g/m2，白三叶草播种后每隔3～4个月收割1次，完成修复。
优选的，上述步骤A中的田埂高25cm，宽20cm。
优选的，上述步骤B中水深10cm，淋洗土壤深度15cm。
优选的，上述步骤C中垄面宽1m，垄沟深5cm。
优选的，上述步骤G中白三叶草的播种量为3.0g/m2。
上述污染土壤汞含量为25.25mg/kg，pH 5.33，所述的硫代硫酸钠用量为1000kg/亩，所述修复植物为白三叶草，所述的白三叶草的播种量为6.0g/m2。
有益效果：在适宜的化学淋洗剂用量处理下，土壤汞的去除率达到13.0％～18.9％，白三叶草植株地上部生物量提高了46.6％～117.3％，对土壤汞的吸收量提高了29.8％～280.8％，化学淋洗联合白三叶草修复土壤汞的方法操作性强，易于推广、且无二次污染。
具体实施方式
以下给出本发明的非限定实施例。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，未注明的条件和方法等均为常规处理。
实施例1
选取无锡市某农田土壤为修复对象，该农田土壤的基本理化性质为pH 5.78，有机质含量37.9g/kg，全氮、有效磷和速效钾分别含量为1.79g/kg、22.9mg/kg和151.4mg/kg，总Hg含量为1.85mg/kg。
针对上述土壤中汞的污染情况，本发明提供了一种用于土壤汞污染的化学淋洗-植物联用修复方法，具体修复过程如下：
将300m2的田块划分成面积为5m×10m的试验小区，在每块小区之间起高25cm，宽20cm的田埂，并在田埂上覆上塑料膜以防侧渗；分别施用100kg/亩和200kg/亩的硫代硫酸钠作为淋洗药剂，将硫代硫酸钠固体均匀撒布在试验小区表层土壤，机械翻耕将药剂与土壤混匀；放水淹没土壤，使水深度保持在10cm左右，淋洗土壤深度约15cm，浸泡1夜后，将淋洗液排入以作防渗处理的集水沟内；对排水后土壤进行人工起垄，垄面宽1m左右，垄沟深5cm左右，晾晒1天后，待垄上的水侧渗入垄沟中后，放入少量水冲洗，冲洗的水一起收集于集水沟内；加入25kg/亩的硫化钠对淋洗液中的汞进行沉淀处理。
淋洗后的待修复土壤在露天环境下稳定5～7天后，施入500kg/亩有机肥作为底肥，采用条播方式种植白三叶草，白三叶草品种为北京克劳沃草业技术中心品种瑞文德(Rivendel)，播种量为3.0g/m2，播种后的白三叶草每个3～4个月收割1次。
从处理结果表1可以看出，无锡某农田表层土壤经过一次淋洗后，100kg/亩的淋洗剂处理效果显著好于200kg/亩，用100kg/亩的硫代硫酸钠淋洗后，土壤中总汞含量由1.85mg/kg降到了1.50mg/kg，汞的去除率达到18.9％；经过100kg/亩的硫代硫酸钠淋洗后土壤种植的白三叶草年生物量相比于对照处理(未作淋洗处理)，由646.1kg/亩*年(干重)提高到1034.6kg/亩*年(干重)，增长了60.9％；每亩年吸汞量由190.8mg提高到261mg，增长了36.6％。
表1化学淋洗-白三叶草对无锡某农田土壤汞的去除效果
Figure BDA0002324497110000041
实施例2
选取铜仁市某矿区附近汞污染农田土壤作为修复对象，土壤基本理化性质如下：pH 5.33，阳离子交换量(CEC)为110.4mmol/kg，有机质含量22.92g/kg，质地组成为砂粒36.24％，粉粒43.32％，黏粒20.44％。0～20cm表层土壤中总汞含量为25.25mg/kg。
针对上述土壤中汞的污染情况，本发明提供了一种用于土壤汞污染的化学淋洗-植物联用修复方法，具体修复过程如下：
在面积约66m2的试验小区四周修筑田埂，覆盖塑料薄膜，防止水向侧边渗漏；按照1000kg/亩的用量，将硫代硫酸钠固体均匀撒施在小区表层土壤上，耕机翻地使其充分混入土壤之中；放水进入试验小区内，使水深达到10cm左右，淋洗土壤深度约15cm；浸泡1夜后将水排入以作防渗处理的集水沟内；对排水后的土壤进行人工起垄，垄面宽1m左右，垄沟深5cm左右，晾晒1天后，待垄上的水侧渗入沟中后，放入少量水冲洗，收集于集水沟中；加入250kg/亩的硫化钠对淋洗液中溶解态的汞进行沉淀处理。
淋洗后的待修复土壤在露天环境稳定5～7天后，施入1000kg/亩有机肥作为底肥，采用条播方式，在垄面上种植白三叶草，白三叶草品种为北京克劳沃草业技术中心品种瑞文德(Rivendel)，播种量为6.0g/m2，播种后的白三叶草每个3～4个月收割1次。
从处理结果表2可知，淋洗3次后铜仁某矿区表层土壤中汞含量从25.25mg/kg降为22.79、22.11、21.49mg/kg，淋洗3次后的总去除率为14.9％。白三叶草年生物量相比于对照处理(未作淋洗处理)，由415.5kg/亩*年(干重)提高到902.8吨/亩*年(干重)，增长了117.3％；每亩年吸汞量由403mg提高到1534.8mg，增长了280.8％。
表2化学淋洗-白三叶草对铜仁某矿区土壤汞的去除效果
Figure BDA0002324497110000042

Claims (6)

1.利用化学淋洗联合白三叶草修复汞污染土壤的方法，包括以下步骤：
步骤一，化学淋洗
A）将汞污染地块进行机械翻耕后，筑田埂，并在田埂上覆上塑料膜；
B）将硫代硫酸钠固体均匀撒施在土壤表面，施用量为100kg/亩~1000kg/亩，机械翻耕使其与土壤混合，放水淹没土壤，使水深达到8~12 cm，淋洗土壤深度为10-20 cm，浸泡8~12h后将淋洗液排至集水沟；
C）对排水后的土壤进行人工起垄，晾晒1~2天，待垄上的水侧渗入集水沟中后，放水冲洗，冲洗的水收集于集水沟内；
E）添加25kg/亩~250 kg/亩沉淀剂硫化钠对集水沟内淋洗液中的进行汞沉淀，过滤去除淋洗出来沉淀后的汞；
步骤二，植物修复
F）将化学淋洗后所述待修复土壤在露天环境中稳定5~7天后，施入500kg/亩~1500kg/亩有机肥作为底肥；
G）采用条播种植方式，将白三叶草种植于淋洗后的待修复土壤垄面上，播种量为3.0~6.0 g /m2，白三叶草播种后每隔3~4个月收割1次，完成修复。
2.根据权利要求1所述利用化学淋洗联合白三叶草修复汞污染土壤的方法，其特征在于步骤A中的田埂高25cm，宽20cm。
3.根据权利要求1所述利用化学淋洗联合白三叶草修复汞污染土壤的方法，其特征在于步骤B中水深10 cm，淋洗土壤深度15 cm。
4.根据权利要求1所述利用化学淋洗联合白三叶草修复汞污染土壤的方法，其特征在于步骤C中垄面宽1m，垄沟深5cm。
5.根据权利要求1所述利用化学淋洗联合白三叶草修复汞污染土壤的方法，其特征在于步骤G中白三叶草的播种量为3.0 g/m2。
6.根据权利要求1所述利用化学淋洗联合白三叶草修复汞污染土壤的方法，其特征在于所述污染土壤汞含量为25.25mg/kg，pH 5.33，所述的硫代硫酸钠用量为1000kg/亩，所述修复植物为白三叶草，所述的白三叶草的播种量为6.0 g/m2。
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