CN102962250A - 利用明矾浆原位修复镉、铅污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用明矾浆原位修复镉(Cd)和铅(Pb)污染土壤的方法，属于重金属污染土壤原位修复技术领域。方法包括：（1）热碱改性重金属污染土壤钝化剂的制备；（2）适宜用明矾浆钝化剂原位修复Cd、Pb污染土壤的选择；（3）对重金属Cd、Pb污染土壤的原位修复。该方法以生产明矾的副产物明矾浆作为原材料，经热碱活化改性成高效重金属钝化剂，在1～4个月内可使土壤中可交换态Cd和Pb含量分别降低60%和65%以上，具有原料成本低、生产工艺简单、钝化效果稳定、操作简单等特点。本发明可在中、轻度Cd和Pb污染农田土壤中推广应用。

Description

利用明矾浆原位修复镉、铅污染土壤的方法

技术领域

    本发明涉及土壤重金属污染治理技术领域，具体涉及一种利用重金属钝化剂原位修复中、低度重金属镉(Cd)和铅(Pb)污染土壤的技术。

背景技术

    目前，我国土壤污染状况已经影响到耕地质量、食品安全甚至人的身体健康，且土壤污染面积有不断增加的趋势。根据中科院生态所2010年研究报道，上世纪80年代末期，我国污染面积只有几百万公顷，而现在受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积已近两千万公顷，约占耕地总面积的五分之一。因此，土壤重金属的污染修复技术已备受关注。

重金属污染土壤的修复技术可归纳为两类：一类是利用工程措施和植物提取手段从土壤中去除重金属污染物，但工程措施（如客土，换土等）不适于面积大、污染强度小的耕地污染，而利用植物修复则效率较低，周期长，特别是我国人多耕地少，不可能对现有的耕地实行完全不生产粮食，而利用植物修复技术来进行长时间的治理；二类是原位钝化修复技术，主要是通过添加钝化剂来改变土壤中重金属的形态，以减少重金属的移动性和生物可利用性，从而减少植物对重金属的吸收。针对我国农田受重金属污染基本情况是污染面积大但污染程度不高的现状,如一般全Cd含量≦5.0 mg kg^-1，全Pb含量≦1000 mg kg^-1，因此应用原位钝化修复技术具有较大的优势。

    原位钝化修复技术的关键是筛选和研制出具有实际应用价值的高效重金属钝化剂。本发明中所选用的钝化剂原材料——明矾浆，是在明矾石生产钾明矾过程中排放的废液经干燥所得。每年仅由浙江省温州矾矿及附近的钾明矾生产乡镇企业，产出的矾渣和明矾浆就达数百万吨，且大部分没有得到综合利用，已经给当地生态环境带来严重的污染，危害到了当地的农业生产及近海水产养殖业。经测定，干燥的明矾浆粉含有独特的晶体结构和丰富的对植物有益、必需的Al、Si、K等活性离子元素，其化学性质基本稳定，磨碎后具有粒度细、分散性好、比表面积大等特点。而且，干燥的明矾浆呈粉状多孔结构，可以改良土壤的物理性状，增加对水分的通透性能。因此，明矾浆具备有优良重金属钝化剂所必须的基本特性。目前明矾浆在工业上已得到了一些应用，如烧制水泥、陶瓷的膨胀剂和橡胶增强剂填料等，但还未见有将明矾浆开发作为土壤重金属钝化剂的报道。

发明内容

本发明目的是，针对我国农田受重金属污染的基本情况是污染面积广、污染强度低的特点，提出一种原料丰富、成本低廉、生产工艺简单、易于田间操作和修复效率较高的利用金属钝化剂原位修复Cd、Pb污染土壤的方法。

本发明目的通过以下技术方案得以实现：

利用明矾浆原位修复镉、铅污染土壤的方法，该方法按以下步骤进行：

   （1）热碱改性重金属污染土壤钝化剂的制备：将明矾浆经干燥、磨碎、过1mm筛得到的明矾浆粉与0.5～5.0 mol L^-1的NaOH溶液，按重量体积0.5～1g∶5～10mL比例配制成溶液，于80℃水浴加热、连续搅拌，活化2～5小时后用清水洗涤至中性，经沉淀，过滤将固体部分烘干、研磨得到热碱改性的明矾浆钝化剂，备用；

   （2）适宜用明矾浆钝化剂原位修复Cd、Pb污染土壤的选择：将全Cd含量≦5.0 mg kg^-1和全Pb含量≦1000 mg kg^-1的污染土壤作为待修复土壤，备用；

   （3）对重金属Cd、Pb污染土壤的原位修复：在待修复土壤种植作物前,将明矾浆钝化剂按50～200公斤/每亩用量施于地表，翻耕混匀、浇水1～4次，以保持土壤湿润4～16周，至污染土壤中重金属Cd和Pb被分别钝化成植物不可利用的固定化形态，实现重金属污染土壤的原位修复，达到中国《土壤环境质量标准》（GB 15618—2008）第二级按PH分组规定旱地中的Cd为0.25～0.80 mg kg^-1，Pb为80 mg kg^-1标准值要求时，即可按常规方法种植、管理作物。

本发明的有益效果是：

1、本发明的热碱改性明矾浆其吸附效果明显优于原明矾浆、热酸改性明矾浆、高温焙烧及巯基化明矾浆，经实验例1明确，热碱改性明矾浆其吸附量为4.8 mg g^-1时尚未达到饱和，而原明矾浆、热酸改性明矾浆、高温焙烧及巯基化明矾浆的饱和吸附量分别仅为0.55、0.41、0.35和0.27 mg g^-1，因此，热碱改性能够显著提高明矾浆对重金属的钝化能力；

2、本发明利用热碱改性明矾浆原位固定土壤中重金属的方法，使明矾浆的比表面积由15.5 m² g^-1 提高到35.3 m² g^-1，增加了127.7%，从而提高了其钝化能力（见实验例2）；经与土壤中重金属离子发生吸附、配位和沉淀等物理、化学反应后，使可交换态Cd和Pb转化为难以被植物吸收利用的残渣态或铁锰氧化物结合态，从而降低了土壤中有效态Cd和Pb的含量，降低了土壤中重金属的生物有效性，经1～4个月的原位修复，可固定土壤中55%以上的有效态Cd和65%以上有效态Pb，从而降低了植物对Cd和Pb的吸收，达到原位修复的目的；该方法与工程措施、电动修复等方法相比，具有操作简单，便于在大面积轻度污染的农田土壤中应用；

3、本发明以生产明矾的副产物——明矾浆作为原材料，经热碱活化改性后得到的高效重金属钝化剂，具有原料成本低、生产工艺简单，且钝化效率高、效果稳定等特点，可直接、快速、有效地解决我国农田土壤中Cd和Pb污染面积大，但污染程度不高的土壤其修复困难的问题，该方法应用前景广阔；

    4、本发明钝化剂经对籽粒苋的应用试验明确，既对植物的生长无明显影响，且收获后其地上部分重金属Cd和Pb的含量分别低于1mg kg^-1和8 mg kg^-1，达到国家饲料卫生标准（GB13078-2001）（见实验例3），因此是较安全的；同时，对生活在污染土壤区的动物和人体的危害也可大大降低（见实验例4）。

5、本发明经加入质量分数0.5%、1.0%和2.0%的钝化剂用量试验后明确，土壤TCLP浸出液中Cd和Pb离子的浓度大幅减少，其中Cd含量从对照处理中的0.203 mg L^-1分别降至0.105、0.093和0.0574 mg L^-1；Pd从对照处理中的2.31分别降至1.51、1.07和0. 69 mg L^-1，因此，明矾浆钝化剂能够有效稳定土壤中的Cd和Pb，降低其环境中的迁移和扩散能力（见实验例4）。

综上所述，采用热碱改性明矾浆钝化剂按本发明技术方案钝化修复Cd和Pb污染土壤，是一种具有修复成本低廉、操作简单、钝化效果稳定和环境友好的原位修复方法，并能快速、有效的解决我国大面积的中、低度农田Cd和Pb污染问题（见实验例4）。

附图说明

 图1 不同改性明矾浆钝化剂对Cd²⁺的等温吸附曲线图

    （pH=6, 25℃）

    图2 热碱改性明矾浆添加量和钝化时间对土壤中可交换态Cd和Pb的影响

图3 热碱改性明矾浆钝化剂（右）和原状明矾浆（左）扫描电镜图片

    (200KV, 2000倍)

具体实施方式

通过以下实施例并结合附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的内容并不局限于此。

对所涉材料、方法的说明：

NaOH：优级纯,国药集团化学试剂有限公司生产；

明矾浆：采自浙江省温州市苍南县矾山镇；具体组成（质量分数）见实验例1的表1，其中所含的重金属和土壤理化性质等相关检测参考《土壤农业化学分析方法》^[1]和《土壤元素的近代分析方法》^[2]；

[1]鲁如坤. 土壤农业化学分析方法. 中国农业科技出版社, 2000

[2]中国环境监测总站. 土壤元素的近代分析方法.中国环境科学出版社,1992.

实施例1：（利用明矾浆原位修复Cd、Pb污染土壤的方法1）

    按以下步骤进行：

   （1）热碱改性重金属污染土壤钝化剂的制备：将明矾浆经干燥、磨碎、过1mm筛得到的明矾浆粉与0.5 mol L^-1的NaOH溶液，按重量体积0.5g∶5 mL比例配制成溶液，于80℃水浴加热、按转速10～40 rpm连续搅拌，活化2小时后用清水洗涤至中性，经沉淀，过滤将固体部分烘干、研磨得到热碱改性的明矾浆钝化剂，备用；

   （2）适宜用明矾浆钝化剂原位修复Cd、Pb污染土壤的选择：将PH≦5.5，全Cd含量1.2 mg kg^-1和全Pb含量520 mg kg^-1的污染土壤作为待修复土壤，备用；

   （3）对重金属Cd、Pb污染土壤的原位修复：在待修复土壤种植作物前,将明矾浆钝化剂按50公斤/每亩用量施于地表，翻耕混匀、浇水1次，保持土壤湿润4周，至污染土壤中重金属Cd和Pb被分别钝化成植物不可利用的固定化形态，失去其生物有效性，实现重金属污染土壤的原位修复，达到中国《土壤环境质量标准》（GB 15618—2008）第二级按PH≦5.5组规定旱地中的Cd为0.25 mg kg^-1，Pb为80 mg kg^-1标准值要求时，即可按常规方法种植、管理作物。

 

实施例2：（利用明矾浆原位修复Cd、Pb污染土壤的方法2）

本例中，步骤（1）明矾浆粉与2.0 mol L^-1的NaOH溶液，按重量体积0.65g∶6.5mL比例配制成溶液，于80℃水浴中加热、连续搅拌，活化3.0小时；步骤（2）选择PH＞5.5～6.5，全Cd含量2.5 mg kg^-1和全Pb含量650 mg kg^-1的污染土壤作为待修复土壤；步骤（3）将明矾浆钝化剂按100公斤/每亩用量施于地表，浇水2次，以保持土壤湿润8周，至污染土壤中重金属Cd和Pb被分别钝化成植物不可利用的固定化形态，失去其生物有效性，实现重金属污染土壤的原位修复，达到中国《土壤环境质量标准》（GB 15618—2008）第二级按PH＞5.5～6.5组规定旱地中的Cd为0.30 mg kg^-1，Pb为80 mg kg^-1标准值要求时，即可按常规方法种植、管理作物；其余步骤工艺同于实施例1。

 

实施例3：（利用明矾浆原位修复Cd、Pb污染土壤的方法3）

本例中，步骤（1）明矾浆粉与3.5 mol L^-1的NaOH溶液，按重量体积0.80g∶8.0mL比例配制成溶液，于80℃水浴中加热、连续搅拌，活化4.0小时；步骤（2）选择PH＞6.5～7.5，全Cd含量3.5 mg kg^-1和全Pb含量800 mg kg^-1的污染土壤作为待修复土壤；步骤（3）将明矾浆钝化剂按150公斤/亩用量施于地表，浇水3次，以保持土壤湿润12周，至污染土壤中重金属Cd和Pb被分别钝化成植物不可利用的固定化形态，失去其生物有效性，实现重金属污染土壤的原位修复，达到中国《土壤环境质量标准》（GB 15618—2008）第二级按PH＞6.5～7.5组规定旱地中的Cd为0.45 mg kg^-1，Pb为80 mg kg^-1标准值要求时，即可按常规方法种植、管理作物；其余步骤工艺同于实施例1。

 

实施例4：（利用明矾浆原位修复Cd、Pb污染土壤的方法4）

    本例中，步骤（1）明矾浆粉与5.0 mol L^-1的NaOH溶液，按重量体积1g∶10mL比例配制成溶液，于80℃水浴中加热、连续搅拌，活化5.0小时；步骤（2）选择PH＞7.5，全Cd含量5.0 mg kg^-1和全Pb含量1000 mg kg^-1的污染土壤作为待修复土壤；步骤（3）将明矾浆钝化剂按200公斤/每亩用量施于地表，浇水4次，以保持土壤湿润16周，至污染土壤中重金属Cd和Pb被分别钝化成植物不可利用的固定化形态，失去其生物有效性，实现重金属污染土壤的原位修复，达到中国《土壤环境质量标准》（GB 15618—2008）第二级按PH＞7.5组规定旱地中的Cd为0.80 mg kg^-1，Pb为80 mg kg^-1标准值要求时，即可按常规方法种植、管理作物；其余步骤工艺同于实施例1。  

实验例1：（不同改性明矾浆钝化剂对Cd²⁺吸附量的对比试验）

（1）材料：明矾浆样品采自温州矾矿，具体组成（质量分数）见表1。明矾浆干燥后呈结块状，将其磨碎，过1mm筛，水洗致中性，80 ℃烘干后备用。

表1. 明矾浆主要成分分析

组分

密度(g/cm3)

粒度(um)

Al2O3

Fe2O3

SiO2

K2O

H2O

含量 %

2.75

<20

48.23

4.28

24.7

2.78

5.82

（2）实验方法：对原明矾浆进行如下4种方法改性处理：热酸改性、热碱改性、焙烧改性和巯基化改性。所得4种改性明矾浆和原明矾浆共5种材料作为吸附剂，采用静态法进行试验，具体操作为：4种改性明矾浆各称取0.5000 g样品，置于50 mL塑料离心管中，按照固液比为1:50（g mL^-1）分别加入不同浓度（0、2、5、10、20、40、80、100 mg L^-1，背景溶液为0.01 mmol L^-1 KNO₃的Cd²⁺溶液，调节pH为7。然后将离心管放入恒温振荡器中于25℃平衡12 h。平衡结束后，高速离心10 min，上清液过0.45μm微孔滤膜，由火焰原子吸收分光光度法测定滤液中Cd²⁺浓度，由初始浓度与平衡浓度之差计算吸附量和吸附率，同时做空白样品。根据平衡前后溶液Cd²⁺浓度之差，计算各种钝化剂对Cd²⁺的吸附量。

（3）结果表明：当反应达到平衡后，不同钝化剂对Cd²⁺的吸附量和等温吸附曲线如图1所示。由图1可知，随着溶液中Cd²⁺浓度的增大，改性明矾浆对其吸附量也逐渐增大，其中，热碱改性明矾浆对Cd²⁺的吸附量呈急剧增加趋势，其等温曲线斜率最大。当溶液中Cd²⁺浓度为100 mg L^-1时，其等温曲线仍呈上升趋势。说明热碱改性明矾浆还没有达到吸附饱和，此时的吸附量为4.8 mg g^-1。而原明矾浆、热酸改性明矾浆、高温焙烧和巯基化明矾浆在溶液中Cd²⁺浓度大于20 mg L^-1时，Cd²⁺吸附量的增加趋势明显减缓，趋于吸附饱和，其饱和吸附量分别为0.55、0.41、0.35和0.27 mg g^-1。因此，热碱改性明矾浆对Cd²⁺的吸附效能优于其它处理明矾浆，说明这种改性方法能够增加明矾浆对重金属的钝化能力。

 

实验例2：（热碱改性明矾浆对土壤中可交换态Cd和Pb的降低效果试验）

    原位钝化修复技术修复重金属污染土壤，其首要目的是控制重金属在环境中的迁移扩散及其生物活性。本实验通过室内模拟培养的方法，研究了热碱改性明矾浆钝化剂对土壤中可交换态Cd和Pb的降低效果试验，比较了该钝化剂的添加浓度和培养时间对重金属有效态含量的影响。

（1）实验方法

    供试土壤：采自浙江省上虞市银山矿区原位污染土壤。土壤pH值7.01，有机质含量19.5 g kg^-1，全氮、全磷、全钾的含量分别为1.26 g kg^-1、0.9 g kg^-1 和30.7 g kg^-1，全Cd含量和全Pb含量分别为4.5 mg kg^-1和721.3 mg kg^-1。土壤经室内风干后碾碎，充分混匀过1mm筛后存储备用。

 钝化剂：热碱改性明矾浆。

 实验方法: 分别称取处理的污染土壤各25g分别置于100 mL塑料水杯中，再分别添加0、0.1%、0.2%、0.5%、1%、2%、和5%浓度的钝化剂并与土壤充分混匀。试验在(25士2)℃的恒温培养间内进行，每隔l天用去离子水给土壤补充水分，称重法保持土壤含水率为40%。取样时间分别为放置4周，8周和16周后，每种处理3次重复，分别测试土壤中重金属Cd和Pb的有效态含量。

（2）实验结果

 添加不同质量分数的热碱改性明矾浆钝化剂对土壤中重金属的钝化剂效果由图2所示。结果表明，明矾浆钝化剂对土壤中Cd和Pb具有较好的钝化效果，且随着钝化剂添加浓度的增加和放置时间的延长其钝化能力也随之增加。在5.0%添加量钝化16周的处理中，土壤有效态Cd由2.52 mg kg^-1降至0.95 mg kg^-1，降幅达62.3%；土壤有效态Pd由60.8 mg kg^-1降至19.9 mg kg^-1，降幅达67.3%。钝化剂加入土壤后4周，其钝化能力基本得到体现，因此，该技术在实际修复过程中，至少需提前四周施入土壤，且提前时间越久，其钝化效果越显著。

    利用扫描电镜(SEM)观测原状明矾浆及热碱改性明矾浆吸附剂的微观形貌，结果显示，热碱改性明矾浆钝化剂（图3右）其外表面变得粗糙多孔，表面结构与原明矾浆（图3左）相比变得疏松，粒径变小。表明在热碱改性过程中发生了明矾浆表面侵蚀现象，同时，比表面积测定结果也表明，热碱改性明矾浆比表面积由15.5 m² g^-1 提高到35.3 m² g^-1，与改性前相比增加了127.7%，从而提高了钝化能力。同时，在改性的过程中，明矾浆中铁铝氧化物的结构遭到一定程度的破坏，在一定程度上也改变了明矾浆的矿物结构，使部分吸附位点暴露出来，更增大了与重金属离子的接触面积，从而增加了其钝化能力。因此，热碱改性明矾浆所得钝化剂具有原位修复重金属污染土壤的能力。

 

实验例3：（明矾浆钝化剂对土壤中Cd和Pb的形态、含量及安全性试验）

（1）材料与方法

供试土壤和钝化剂同实施例二。供试作物为籽粒苋K112（Amaranthus hypochondriacus L. Cv. ‘K112’），种子由辽宁省朝阳市畜牧研究所提供。

温室盆栽实验，各塑料盆中装干土7.5 kg，盆底垫20目尼龙网。播种4周前施入钝化剂，添加浓度分三个水平，分别为：低水平（0.5%）、中水平（1.0%） 和高水平（2.0%），以不加钝化剂为对照（CK），充分混匀土壤，干湿交替若干次，每种处理3次重复。播种前施底肥，每盆施加尿素1.0 g，过磷酸钙0.25 g，氯化钾0.35 g。出苗后每盆保留大小均一的苗6株。生长60天时收获，整个生长过程再不作施肥处理。用Tessier连续提取法分析土壤中Cd和Pb的形态变化，并测定植物对重金属的吸收量。

（2）结果表明

在整个室内盆栽培养试验过程中，三种处理下的籽粒苋均生长正常，土壤中的重金属污染没有对籽粒苋的生长产生毒害作用(如植株枯萎、叶色不一致变化等)。添加0.5%和2.0%钝化剂处理的籽粒苋地上部分生物量，与对照相比略有降低，而添加1.0%钝化剂处理中，籽粒苋的地上部分生物量为24.1g 株^-1，略高于对照（23.7 g 株^-1），说明该钝化剂对籽粒苋的生长影响不大，是较安全的。

添加钝化剂后，籽粒苋叶、茎和根中的Cd含量较对照有所下降，且随着添加浓度的增加下降幅度增加。在对照处理中，籽粒苋的叶和茎中的Cd含量分别为2.04mg kg^-1和1.61 mg kg^-1，施加钝化剂后，籽粒苋叶Cd含量与对照相比下降15.9%～42.6%，茎的降幅为42.5%～59.7%，钝化效果显著。籽粒苋各器官吸收积累Pb的影响与对Cd的影响相似，添加钝化剂后，籽粒苋叶和茎中的Pb含量均大幅下降，钝化剂添加量为0.5%、1.0%和2.0%的情况下叶中Pd含量与对照相比降幅分别达42.0%、46.7%和49.1%；茎中Pd含量与对照相比降幅分别达25.6%、41.6%和45.6%，均达到显著水平（p<0.05），且种植的籽粒苋第上部分重金属Cd和Pb含量分别低于1和8 mg kg^-1，达到饲料卫生标准（GB13078-2001）。

种植收获后，对土壤进行Tessier形态分类提取，重金属Cd和Pb的各形态含量见表2和表3。由表2可知，重金属Cd在土壤中各个形态含量差异比较大，没有加入钝化剂的处理，可交换态Cd含量高达1.59 mg kg^-1，残渣态仅为0.66 mg kg^-1；加入钝化剂后土壤中可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态Cd含量均有所降低，残渣态则大幅增加。对于Pb元素来说，添加钝化剂后土壤中可交换态Pd含量大幅降低，而残渣态Pb含量也有所下降，这部分的Pb被固定在铁锰氧化物结合态和有机质结合态，从而降低了土壤中Pb的生物可利用性。

由此可见，热碱改性明矾浆钝化剂通过吸附作用后，降低了土壤中有效态Cd和Pb的含量，将可交换态Cd和Pb转化为难以被植物吸收利用的残渣态或铁锰氧化物结合态，从而降低了籽粒苋对Cd和Pb的吸收，达到快速修复重金属污染土壤的目的。

表2  添加钝化剂修复后土壤中各种形态Cd含量(mg kg^-1)

     表3    添加钝化剂修复后土壤中各种形态Pb含量(mg kg^-1)

实验例4：（钝化效果的稳定性试验）

    （1）材料与方法

    材料：采用实施例3制备的热碱改性明矾浆钝化剂及实施例3限定的土壤修复4周后，并种植1茬籽粒苋（生长期为60天），植物收获后的各个处理土壤。

    方法：毒性特性浸出实验TCLP（Toxicity Characteristics leaching procedure）用于判定重金属在环境中的迁移和扩散能力。体外消化模型SBET（Simple Bioaccessibility Extraction Test）用于评估土壤中Cd和Pb对人体的生物可给度。

    （2）结果：

    当污染土壤与液体（包括降雨、地表/下水及土壤自身所含水分）接触时，土壤中的污染组分就会以溶解或扩散方式进入液相，浸出液中污染物的组分及浓度是评价治理/修复效果的依据。供试土壤中Cd和Pb的全量分别为4.5mg kg^-1和721.3 mg kg^-1，分别超过我国《土壤环境质量标准》中二级土壤质量标准最高含量限制值的4.5和2.1倍。

    加入0.5%、1.0%和2.0%质量分数的钝化剂后，土壤TCLP浸出液中Cd和Pb离子的浓度大幅减少，其中Cd含量从对照处理中的0.203 mg L^-1分别降至0.105、0.093和0.0574 mg L^-1； Pd分别从对照处理中的2.31降至1.51、1.07和0. 69 mg L^-1，均远低于U.S.EPA所规定的最高浓度限制值。显然，明矾浆钝化剂能够有效固定土壤中的Cd和Pb，降低其环境中的迁移和扩散能力。

    采用SBET体外消化模型对土壤中Cd和Pb的生物可给度研究表明，加入0.5%、1.0%和2.0%质量分数的钝化剂稳定处理后，土壤Cd的生物可给度从对照处理中的62.6%分别降至54.3%、46.2%和39.8% ； Pb的生物可给度从对照处理中的10.6%分别降至8.96%、4.51%和2.96%。结果表明，经明矾浆钝化剂修复的土壤中Cd和Pb 的生物可给度明显降低，对生活在污染土壤区的动物和人体的危害大大降低。

    综上所述，采用热碱改性明矾浆钝化剂钝化修复Cd和Pb污染土壤的技术，是一种具有修复成本低廉、操作简单、钝化效果稳定和环境友好的原位修复方法，并能够快速、有效的解决我国大面积的中、低度农田Cd和Pb污染问题。 

Claims (1)

1.利用明矾浆原位修复镉、铅污染土壤的方法，其特征在于按以下步骤进行：

   （1）热碱改性重金属污染土壤钝化剂的制备：将明矾浆经干燥、磨碎、过1mm筛得到的明矾浆粉与0.5～5.0 mol L^-1的NaOH溶液，按重量体积0.5～1g∶5～10mL比例配制成溶液，于80℃水浴加热、连续搅拌，活化2～5小时后用清水洗涤至中性，经沉淀，过滤将固体部分烘干、研磨得到热碱改性的明矾浆钝化剂，备用；

   （2）适宜用明矾浆钝化剂原位修复Cd、Pb污染土壤的选择：将全Cd含量≦5.0 mg kg^-1和全Pb含量≦1000 mg kg^-1的污染土壤作为待修复土壤，备用；

   （3）对重金属Cd、Pb污染土壤的原位修复：在待修复土壤种植作物前,将明矾浆钝化剂按50～200公斤/每亩用量施于地表，翻耕混匀、浇水1～4次，以保持土壤湿润4～16周，至污染土壤中重金属Cd和Pb被分别钝化成植物不可利用的固定化形态，实现重金属污染土壤的原位修复，达到中国《土壤环境质量标准》（GB 15618—2008）第二级按PH分组规定旱地中的Cd为0.25～0.80 mg kg^-1，Pb为80 mg kg^-1标准值要求时，即可按常规方法种植、管理作物。

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