CN102389893A

CN102389893A - 硝酸钙和磷酸二氢钾结合稳定污染土壤中的铅

Info

Publication number: CN102389893A
Application number: CN2011102189230A
Authority: CN
Inventors: 邢维芹; 李立平; 向国强; 历琳; 马春花
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2012-03-28

Abstract

本发明属于重金属污染土壤修复领域，涉及一种铅污染土壤中铅的稳定方法，特别涉及在铅污染土壤中添加硝酸钙和磷酸二氢钾来稳定铅的方法。本发明所解决的技术问题是铅污染土壤中铅有较高的有效性，直接加入磷酸二氢钾稳定铅的过程较为缓慢。取含水量小于5％且过2mm筛的铅污染土壤，根据土壤铅含量，按P∶Pb(mol∶mol)＝2∶1的比例计算添加磷酸二氢钾的用量；再按Ca∶P(mol∶mol)＝0.5～1的比例计算硝酸钙的用量；然后按计算好的数量分别称取磷酸二氢钾和硝酸钙，之后分别添加蒸馏水溶解制成磷酸二氢钾水溶液和硝酸钙水溶液，再将配好的两种水溶液分别均匀喷洒到铅污染土壤中，混合均匀；以上操作完成后土壤含水量应当在15％以下；调节土壤含水量到20％～25％，放置50d以上。

Description

硝酸钙和磷酸二氢钾结合稳定污染土壤中的铅

技术领域

本发明属于重金属污染土壤修复领域，涉及一种铅污染土壤中铅的稳定方法，特别涉及在铅污染土壤中施用硝酸钙与磷酸二氢钾来稳定铅的方法。

背景技术

重金属是土壤中常见的污染物，其中铅是最常见的土壤污染重金属之一。人类的许多活动，如采矿、冶炼、使用含铅汽油以及化肥等，都会造成土壤铅污染。土壤铅污染可导致粮食、蔬菜、地下水和大气污染，从而影响人和动物健康。人体摄入过量的铅，会引起中枢神经系统损伤，出现疲惫、头痛、精神障碍等。过量的铅还会损伤骨髓造血系统，引起贫血，同时作用于心血管系统时引起动脉硬化、心肌损伤。与镉、砷等污染物相比，土壤中的铅不易被植物吸收，因此，通过各种措施降低铅污染土壤中铅的有效性是铅污染土壤修复的重要措施。在各种铅稳定剂中，磷酸盐是最有效的稳定剂。

一般认为，在铅污染土壤中施用磷酸盐后土壤中会形成难溶性的磷氯酸铅类沉淀[Pb₁₀(PO₄)₆X₂，X＝F^-、Cl^-、OH^-]。这类沉淀的水溶性极低，从而可以有效降低土壤铅的有效性。土壤中水溶性铅与磷形成磷氯酸铅类沉淀的机理有两种，一是溶解-沉淀机理，即土壤中存在水溶性磷和水溶性铅，二者直接形成沉淀。第二种机理是吸附-交换机理，该机理又分为两种，第一种即土壤中水溶性的Pb²⁺被吸附在固体磷灰石表面，之后磷灰石中的磷酸根扩散到磷灰石固体表面，与Pb²⁺结合，形成磷氯酸铅类沉淀，这种机制稳定的铅至少占到土壤中与磷反应的Pb的30％；第二种理论认为，磷灰石晶格中的Ca²⁺被溶液中的Pb²⁺代替，从而有可能形成部分阳离子是Pb²⁺的磷氯酸铅沉淀，即存在Pb²⁺和Ca²⁺的共沉淀。但是使用水溶溶性磷来稳定土壤铅，这个过程是一个相当缓慢的反应。研究表明，在自然污染土壤(非人为加入铅形成)中加入水溶性磷肥后，一年以上时间以后，土壤中仅有不到一半的铅以磷氯酸铅类沉淀的形态存在。

因此，总体来说，对于铅污染土壤中铅的稳定，虽然磷酸盐是最有效的稳定剂，但其与土壤铅反应的速率较低，因此，仍需要探索加快磷酸盐降低土壤铅有效性的过程的方法，从而更加有效地稳定土壤中的铅。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种将硝酸钙和磷酸二氢钾同时施入铅污染土壤、降低土壤铅的有效性的方法，以克服现有方法在铅污染土壤中仅添加磷酸盐来降低土壤铅有效性、稳定效果不佳的缺点。

本发明的上述目的是这样实现的：用硝酸钙和磷酸二氢钾来稳定铅污染土壤中的铅的方法，其具有如下步骤：

首先，取一定量含水量低于5％且过2mm的铅污染土壤，根据其含铅量，按P∶Pb(mol∶mol)＝2∶1的比例计算磷酸二氢钾的数量；

再按Ca∶P(mol∶mol)＝0.5～1的比例计算硝酸钙数量；

按计算的磷酸二氢钾数量称取磷酸二氢钾，添加蒸馏水溶解，制成水溶液，再将配好的磷酸二氢钾溶液均匀喷洒到铅污染土壤中，混合均匀；

按计算的硝酸钙用量称取硝酸钙，添加蒸馏水溶解，制成水溶液，再将配好的硝酸钙溶液均匀喷洒到铅污染土壤中，混合均匀；以上操作完成后土壤含水量应当在15％以下；

最后调节土壤含水量到20％～25％，保持此含水量，保持土壤不冻结，放置50d以上，即可起到明显降低土壤铅有效性的目的。

本发明的关键技术在于：在铅污染土壤中添加磷酸二氢钾的同时，加入硝酸钙，土壤中铅的有效性比只添加磷酸二氢钾有显著降低。

与已有技术相比，本发明的优点在于：与只添加磷酸二氢钾相比，同时添加硝酸钙和磷酸二氢钾更能显著降低土壤中铅的有效性。

具体实施方式

本发明所述利用硝酸钙与磷酸二氢钾结合稳定铅污染土壤中的铅的方法，可以用一个具体例子加以详细说明，其具体步骤如下：

1.取相当于3200g烘干土的已知铅含量为1000mg/kg且过2mm的风干铅污染土壤，根据计算，需要加入KH₂PO₄4.2036g。其中一半质量的土壤按Ca∶P(mol∶mol)＝1加入硝酸钙，则需要加入Ca(NO₃)₂.4H₂O3.6471g。

2.在分析天平上称取4.2036g磷酸二氢钾(KH₂PO₄)，于烧杯中添加蒸馏水溶解于约50mL，制成水溶液后均匀喷洒到铅污染土壤中，用蒸馏水洗涤容器，保证所有磷酸二氢钾均加入土壤，之后将土壤混合均匀；

将添加过磷酸二氢钾的铅污染土壤按质量平均分为2份，置于塑料盆中，分别标记为A和B。

3.称取Ca(NO₃)₂.4H₂O 3.6471g，溶解于约50mL蒸馏水中，制成溶液，均匀喷洒入在标记为B的土壤，用蒸馏水洗涤容器，保证所有硝酸钙均加入土壤，之后将土壤混合均匀；

4.在分析天平上称取1.2363g硝酸铵(NH₄NO₃)，于烧杯中添加约30mL蒸馏水制成水溶液后喷洒于标记为A的土样中，用蒸馏水洗涤容器，保证所有硝酸铵均加入土壤，之后将土壤混合均匀。加入硝酸铵的目的是以保证2个处理中所添加的氮的量相同。

5.加入蒸馏水，将2个土样均调节含水量至25％，之后每个土样平均分为4份。在室内放置，隔天用蒸馏水灌溉，使含水量保持在25％，培养50天。

6.将培养好的土壤在室温下晾干，过2mm尼龙筛，混合均匀，测定土壤DTPA-Pb含量；结果表明，只加入磷酸二氢钾的土样(A土壤)DTPA-Pb含量为186±15.1mg/kg，加入硝酸钙和磷酸二氢钾的土样(B土壤)DTPA-Pb含量为83.6±1.10mg/kg。

根据上述数据可知，与只添加磷酸二氢钾的铅污染土壤相比，同时添加硝酸钙和磷酸二氢钾能显著降低铅污染土壤中铅的有效性，能够在更大程度上稳定土壤中的铅。

Claims

1.一种利用硝酸钙和磷酸二氢钾结合稳定污染土壤中铅的方法，其具有如下步骤：

在含水量低于5％且磨碎过2mm筛的铅污染土壤中加入硝酸钙与磷酸二氢钾溶液，混合均匀，然后培养。

2.如权利要求1所述的利用硝酸钙和磷酸二氢钾结合稳定污染土壤中铅的方法，在含水量低于5％且磨碎过2mm筛的铅污染土壤中加入硝酸钙与磷酸二氢钾溶液，混合均匀，然后培养的具体过程是：

取含水量低于5％且磨碎过2mm筛的铅污染土壤，根据土壤铅含量按P/Pb(mol∶mol)＝2∶1的比例计算添加磷酸二氢钾的量，然后称取磷酸二氢钾后添加蒸馏水溶解，制得磷酸二氢钾水溶液，均匀喷洒于土壤中，混合均匀；再按Ca∶P(mol∶mol)＝0.5～1的比例计算添加硝酸钙的量，称取硝酸钙后添加蒸馏水溶解，制得硝酸钙水溶液，均匀喷洒于土壤中，混合均匀；以上操作完成后土壤含水量应当在15％以下；调节土壤含水量到20％-25％，并保持该含水量，室温下放置50天以上。