CN105414166A - 一种汞污染土壤的修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汞污染土壤的修复方法，包括：将汞污染土壤的离地表面25-30公分深的表层土壤犁翻，风干、磨碎、过筛，得到预处理后的表层土壤；钝化剂按质量份数由膨润土40-55份、羟基磷灰石5-15份、硫代硫酸铵3-8份和氢氧化钙8-16份组成；按照钝化剂的添加量为表层土壤质量的2-5%，将钝化剂与处理过的表层土壤充分混匀，放置10-20天直至表层土壤中汞含量的70%被固定住，钝化剂修复完成；将表层土壤整平并种植上印度芥兰，在印度芥兰生长旺盛期将硫代硫酸钙溶于水中并将其均匀喷洒到印度芥兰根系周围土壤中，最后收割印度芥兰。本发明操作简单，成本低，治理周期短，适用于大面积汞污染土壤植物修复的应用。

Description

一种汞污染土壤的修复方法
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体是一种汞污染土壤的修复方法。
背景技术
汞是常温条件下唯一的液态重金属，是一种全球性污染物。汞的毒性巨大，不具备生物可利用性。汞蒸气（元素汞）主要是对肺、中枢系统、肾脏等造成损伤，严重的可致人死亡。无机汞（二价汞离子）主要是对消化道、免疫系统和肾脏造成损伤。有机汞（主要是甲基汞）很容易被消化道吸收，主要是对神经毒性，大脑和神经系统造成损害，而且还具有遗传性损害，因此对孕妇和胎儿的毒性更大。
汞在工业上的大规模使用以及燃煤和垃圾焚烧等导致了严重的汞污染。汞的全球性污染问题需要世界各国的共同克服应对。2013年10月由联合国环境规划署主办的《水俣公约》外交全权代表大会在日本熊本市闭幕，包括中国在内的92个国家和地区的代表最终签署《水俣公约》，标志着全球携手减少汞污染迈出新的重要步伐。目前，中国是世界最大的汞生产、消费和排放国，《水俣公约》的签订对我国来说是一个巨大的挑战。因此中国需要积极应对，减少汞排放，控制汞污染。
目前，污染土壤中汞去除的常用方法有：换土、客土法，固汞法，卫生填埋法，淋洗法，热处理法。
换土、客土法：换土法指把污染土壤取走，换入新的干净的土壤。客土法是向污染的土壤上加入大量的干净土壤以达到减轻危害的目的。
固汞法：向土壤中加入不同的调控剂改变土壤中汞的形态，降低作物对汞的吸收利用。一般采取调节土壤酸碱度、增施有机肥、过磷酸钙、碳酸钙、硫化钠等抑制剂可以使土壤中的汞以难被作物吸收的形态存在。
卫生填埋法：对于汞污染严重的土壤，首先将土壤挖出，与一定量的硫化钠溶液混合，然后进行填埋处理。
淋洗法：淋洗法是采用提取剂淋洗污染土壤，使汞从土壤中转移到液相。
热处理法：通过直接或间接热交换，将土壤中的汞加热到足够的温度，使汞以气态的形式从土壤中挥发或分离的过程。
对于换土、客土法、固汞法、卫生填埋法，汞仍然留在土壤中，致使汞污染仍没得到彻底治理。淋洗法对土壤的固有组分破坏很大，且过程中需要大量的水，淋洗液需进行安全处理，容易形成二次污染。
热处理法修复土壤汞污染时，最难去除的为硫化汞，而硫化汞往往是土壤中汞的主要形态，其沸点大约为550℃。以前的热处理方法去除汞污染时，所需温度较高（700-800℃），处理时间往往大于1小时，所需能耗较高。且高温处理对土壤的结构破坏严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本、高效率的汞污染土壤的修复方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种汞污染土壤的修复方法，包括以下步骤：
（1）表层土壤的预处理：将汞污染土壤的离地表面25-30公分深的表层土壤犁翻，风干、磨碎、过筛，得到预处理后的表层土壤，备用；
（2）钝化剂的制备：钝化剂按照质量份数的原料由膨润土40-55份、羟基磷灰石5-15份、硫代硫酸铵3-8份和氢氧化钙8-16份组成；
（3）钝化剂修复：按照钝化剂的添加量为表层土壤质量的2-5%，将步骤（2）制备的钝化剂与步骤（1）处理过的表层土壤充分混匀，放置10-20天直至表层土壤中汞含量的70%被固定住，钝化剂修复完成；
（4）植物修复：在钝化剂修复完成后，将表层土壤整平并种植上印度芥兰，在印度芥兰生长旺盛期将硫代硫酸钙溶于水中并将其均匀喷洒到印度芥兰根系周围土壤中，最后收割印度芥兰。
作为本发明进一步的方案：所述步骤（1）中，风干至含水率低于10%。
作为本发明进一步的方案：所述步骤（1）中，过100-150目筛。
作为本发明进一步的方案：所述的膨润土为钠基膨润土，钠基膨润土的粒径为250-300目。
作为本发明进一步的方案：所述的钝化剂按照质量份数的原料由膨润土52份、羟基磷灰石9份、硫代硫酸铵6份和氢氧化钙10份组成。
作为本发明进一步的方案：所述的印度芥兰的生长旺盛期为公历3-6月份。
作为本发明进一步的方案：所述的硫代硫酸钙的用量为表层土壤质量的0.8-1.4%。
作为本发明进一步的方案：所述的硫代硫酸钙加入后4-5天，收割印度芥兰。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用钝化剂修复与植物修复相结合的土壤修复方式，首先采用由膨润土、羟基磷灰石、硫代硫酸铵和氢氧化钙为原料制作而成的钝化剂，与汞污染土壤的预处理后的表层土壤充分混匀，经过10-20天的培养时间使汞污染土壤的表层土壤中的有效态汞下降70%以上，然后种植上具有吸附汞性能的印度芥兰，在印度芥兰的生长旺盛期配合使用硫代硫酸钙以加速印度芥兰对表层土壤中残余的未固定的汞的吸附能力，达到对汞污染土壤的修复目的。本发明不仅具有原位钝化土壤中汞的功能，而且兼具培肥土壤的功能。
本发明采用的钝化剂及硫代硫酸钙对土壤无污染。
本发明操作简单，成本低，治理周期短，效率高，能有效降低土壤有效态汞含量，适用于大面积汞污染土壤植物修复的应用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种汞污染土壤的修复方法，包括以下步骤：
（1）表层土壤的预处理：将汞污染土壤的离地表面25公分深的表层土壤犁翻，风干至含水率低于10%，磨碎，过150目筛，得到预处理后的表层土壤，备用；
（2）钝化剂的制备：钝化剂按照质量份数的原料由膨润土40份、羟基磷灰石15份、硫代硫酸铵3份和氢氧化钙16份组成；膨润土为钠基膨润土，钠基膨润土的粒径为300目；
（3）钝化剂修复：按照钝化剂的添加量为表层土壤质量的5%，将步骤（2）制备的钝化剂与步骤（1）处理过的表层土壤充分混匀，放置10天直至表层土壤中汞含量的70%被固定住，钝化剂修复完成；
（4）植物修复：在钝化剂修复完成后，将表层土壤整平并种植上印度芥兰，在印度芥兰生长旺盛期（即公历3-6月份）将表层土壤质量的0.8%的硫代硫酸钙溶于水中并将其均匀喷洒到印度芥兰根系周围土壤中，经过5天后，收割印度芥兰。
实施例2
本发明实施例中，一种汞污染土壤的修复方法，包括以下步骤：
（1）表层土壤的预处理：将汞污染土壤的离地表面28公分深的表层土壤犁翻，风干至含水率低于10%，磨碎，过100目筛，得到预处理后的表层土壤，备用；
（2）钝化剂的制备：钝化剂按照质量份数的原料由膨润土55份、羟基磷灰石5份、硫代硫酸铵8份和氢氧化钙8份组成；膨润土为钠基膨润土，钠基膨润土的粒径为250目；
（3）钝化剂修复：按照钝化剂的添加量为表层土壤质量的2%，将步骤（2）制备的钝化剂与步骤（1）处理过的表层土壤充分混匀，放置20天直至表层土壤中汞含量的70%被固定住，钝化剂修复完成；
（4）植物修复：在钝化剂修复完成后，将表层土壤整平并种植上印度芥兰，在印度芥兰生长旺盛期（即公历3-6月份）将表层土壤质量的1.0%的硫代硫酸钙溶于水中并将其均匀喷洒到印度芥兰根系周围土壤中，经过4.5天后，收割印度芥兰。
实施例3
本发明实施例中，一种汞污染土壤的修复方法，包括以下步骤：
（1）表层土壤的预处理：将汞污染土壤的离地表面30公分深的表层土壤犁翻，风干至含水率低于10%，磨碎，过120目筛，得到预处理后的表层土壤，备用；
（2）钝化剂的制备：钝化剂按照质量份数的原料由膨润土52份、羟基磷灰石9份、硫代硫酸铵6份和氢氧化钙10份组成；膨润土为钠基膨润土，钠基膨润土的粒径为300目；
（3）钝化剂修复：按照钝化剂的添加量为表层土壤质量的3%，将步骤（2）制备的钝化剂与步骤（1）处理过的表层土壤充分混匀，放置18天直至表层土壤中汞含量的70%被固定住，钝化剂修复完成；
（4）植物修复：在钝化剂修复完成后，将表层土壤整平并种植上印度芥兰，在印度芥兰生长旺盛期（即公历3-6月份）将表层土壤质量的1.4%的硫代硫酸钙溶于水中并将其均匀喷洒到印度芥兰根系周围土壤中，经过4天后，收割印度芥兰。
本发明采用钝化剂修复与植物修复相结合的土壤修复方式，首先采用由膨润土、羟基磷灰石、硫代硫酸铵和氢氧化钙为原料制作而成的钝化剂，与汞污染土壤的预处理后的表层土壤充分混匀，经过10-20天的培养时间使汞污染土壤的表层土壤中的有效态汞下降70%以上，然后种植上具有吸附汞性能的印度芥兰，在印度芥兰的生长旺盛期配合使用硫代硫酸钙以加速印度芥兰对表层土壤中残余的未固定的汞的吸附能力，达到对汞污染土壤的修复目的。本发明不仅具有原位钝化土壤中汞的功能，而且兼具培肥土壤的功能。
本发明采用的钝化剂及硫代硫酸钙对土壤无污染。
本发明操作简单，成本低，治理周期短，效率高，能有效降低土壤有效态汞含量，适用于大面积汞污染土壤植物修复的应用。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种汞污染土壤的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）表层土壤的预处理：将汞污染土壤的离地表面25-30公分深的表层土壤犁翻，风干、磨碎、过筛，得到预处理后的表层土壤，备用；
（2）钝化剂的制备：钝化剂按照质量份数的原料由膨润土40-55份、羟基磷灰石5-15份、硫代硫酸铵3-8份和氢氧化钙8-16份组成；
（3）钝化剂修复：按照钝化剂的添加量为表层土壤质量的2-5%，将步骤（2）制备的钝化剂与步骤（1）处理过的表层土壤充分混匀，放置10-20天直至表层土壤中汞含量的70%被固定住，钝化剂修复完成；
（4）植物修复：在钝化剂修复完成后，将表层土壤整平并种植上印度芥兰，在印度芥兰生长旺盛期将硫代硫酸钙溶于水中并将其均匀喷洒到印度芥兰根系周围土壤中，最后收割印度芥兰。
2.根据权利要求1所述的汞污染土壤的修复方法，其特征在于，所述步骤（1）中，风干至含水率低于10%。
3.根据权利要求1所述的汞污染土壤的修复方法，其特征在于，所述步骤（1）中，过100-150目筛。
4.根据权利要求1所述的汞污染土壤的修复方法，其特征在于，所述的膨润土为钠基膨润土，钠基膨润土的粒径为250-300目。
5.根据权利要求1所述的汞污染土壤的修复方法，其特征在于，所述的钝化剂按照质量份数的原料由膨润土52份、羟基磷灰石9份、硫代硫酸铵6份和氢氧化钙10份组成。
6.根据权利要求1所述的汞污染土壤的修复方法，其特征在于，所述的印度芥兰的生长旺盛期为公历3-6月份。
7.根据权利要求1所述的汞污染土壤的修复方法，其特征在于，所述的硫代硫酸钙的用量为表层土壤质量的0.8-1.4%。
8.根据权利要求1所述的汞污染土壤的修复方法，其特征在于，所述的硫代硫酸钙加入后4-5天，收割印度芥兰。
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