CN107052031B - 一种重金属污染土壤的修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重金属污染土壤的修复方法，包括以下步骤：(1)在重金属污染土壤中种植能吸收重金属的植物；(2)在种植期间向植物根部施加生长促进剂待植物生长成熟后，收割植物全株；(3)将植物全株用除尘，洗涤，干燥，置于密闭的焚烧炉内在920‑1000℃进行焚化；(4)将焚化后的灰烬用盐酸按洗涤，收集洗涤液，过滤，滤液中滴加碱液，得到沉淀物，继续滴加至沉淀物不再增加时停止，收集沉淀物，回收保存；(5)重复上述步骤，待土壤中重金属的含量完全降至安全标准后，再改种农作物。本发明的修复方法对土壤的修复效果好，而且修复周期短，并且不会造成环境的二次污染，具有一定的实用意义。

Description

一种重金属污染土壤的修复方法
技术领域
本发明涉及重金属污染土壤修复技术领域，具体是涉及一种重金属污染土壤的修复方法。
背景技术
土壤重金属污染(heavy metal pollution of the soil)是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。
土壤重金属污染来源分为自然来源和认为干扰来源，自然来源包括成土母质的风化过程对土壤重金属本底含量的影响以及风力和水力搬运的自然物理和化学迁移过程。人为干扰来源包括不同工矿企业工业生产对土壤重金属的额外输入、农业生产活动影响下的土壤重金属输入、交通运输对土壤重金属污染的影响。
污染土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大，应特别注意防止重金属对土壤污染。一些矿山在开采中尚未建立石排场和尾矿库，废石和尾矿随意堆放，致使尾矿中富含难解的重金属进入土壤，加之矿石加工后余下的金属废渣随雨水进入地下水系统，造成严重的土壤重金属污染。
重金属影响植物根和叶的发育，破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等。土壤重金属污染具有以下特点：1、重金属不能被微生物降解，是环境长期、潜在的污染物；2、因土壤胶体和颗粒物的吸附作用，长期存在于土壤中，浓度多成垂直递减分布；3、与土壤中的配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子、腐蚀质等)作用，生成络合物或螯合物，导致重金属在土壤中有更大的溶解度和迁移活性；4、土壤重金属可以通过食物链被生物富集，产生生物放大作用；5、重金属的形态不同，其活性与毒性不同，土壤pH、Eh、颗粒物以及有机质含量等条件深刻影响它在土壤中的迁移和转化。
遏制土壤重金属污染应推广土壤修复治理技术，加强对于工业废水、废气、矿业固体废弃物等综合治理和利用，积极发展高效、低毒、低残留的农药，增施有机肥，改变耕作制度；对于过度开发的土壤应停耕或种植豆类植物，并全年禁用化学农药，让土壤全面修复。然而现有的土壤修复方法修复效果一般，研究出更有效的修复方法具有一定的意义。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种重金属污染土壤的修复方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种重金属污染土壤的修复方法，包括以下步骤：
(1)在重金属污染土壤中种植能吸收重金属的植物，所述植物包括但不限于以下几种：菥蓂、薹菜、颠茄、金缕梅、鸢尾、美人蕉，种植密度根据每种植物的植株大小来合理规划；
(2)在种植期间主要是苗期和苔期分别向植物根部施加生长促进剂，所述生长促进剂的施加量为30-100mg/kg，待植物生长成熟后，收割植物全株，包括地上部分和地下部分；菥蓂、薹菜、颠茄为一年生植物，生长成熟后即可收割；金缕梅、鸢尾、美人蕉为多年生植物，一般在2-3年后即可收割；
(3)将植物全株用静电除尘器除尘，洗涤器洗涤后干燥，置于密闭的焚烧炉内在920-1000℃进行焚化，再以每小时30℃的降温速度强制冷却至180℃，再自然冷却至30℃以下；
(4)将焚化后的灰烬用质量浓度为8-20％的盐酸按1:8-30的料液比(质量比)洗涤1-3次，收集洗涤液，过滤，滤液中滴加碱液，得到沉淀物，继续滴加至沉淀物不再增加时停止，收集沉淀物，回收保存；
(5)重复上述步骤(1)至(4)，待土壤中重金属的含量完全降至安全标准后，再改种农作物。
进一步地，在上述方案中，所述生长促进剂按重量组分计，主要是由以下成分组成：肌醇3-10份、烟酸2-10份、米糠脂肪酸5-20份、甘氨酸4-6份、脯氨酸4-6份、膨胀珍珠岩微粉10-30份、微量元素0.2-0.5份、常量元素0.3-0.5份、根际微生物0.1-0.2份，生长促进剂对植物的生长起到很好的踧踖作用，缩短植物生长周期，进而加速植物对重金属的吸收，也就是加速了对土壤的修复速度。
进一步地，在上述方案中，所述微量元素包括：MnSO4.H2O、ZnSO4.7H2O、钼酸钠·2H20，硫酸铜·5H2O，氯化钴·6H2O，各组分之间的重量比为1:1:1:1:1。
进一步地，在上述方案中，所述常量元素包括：NH4NO3、KNO3、氯化钙·2H2O、硫酸镁·7H2O、KH2PO4，各组分之间的重量比为2:3:1:1:1。
进一步地，在上述方案中，所述根际微生物是由假单胞菌和土壤杆菌按1:2的重量比混合组成，它们和植物之间是互生关系，这些根际微生物大量聚集在根系周围，可以将有机物转变为无机物，为植物提供有效的养料，与植物根系相互作用，相互促进。
进一步地，在上述方案中，所述碱液选自氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述碱液的质量浓度为15-40％。
进一步地，在上述方案中，膨胀珍珠岩微粉的粒径为15-50微米，膨胀珍珠岩微粉本身对土壤的改良和修复就能起到很好的帮助作用，另一方面，膨胀珍珠岩微粉中还含有对植物生长起到促进作用的成分。
本发明的有益效果是：本发明通过在重金属污染土壤中种植能够吸收重金属的植物，并对植物施加生长促进剂，加快植物的生长，再将吸收了重金属的植物全株进行全封闭式的焚化处理，不让任何重金属散播出去，最后再通过化学方法将重金属富集起来，这样的修复方法对土壤的修复效果好，而且修复周期短，并且不会造成环境的二次污染，具有一定的实用意义。
具体实施方式
下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明.
实施例1：
一种重金属污染土壤的修复方法，包括以下步骤：
(1)在重金属污染土壤中种植菥蓂，行距为15cm，株距为5cm；
(2)在种植期间的苗期和苔期分别向菥蓂根部施加生长促进剂，所述生长促进剂的施加量为30mg/kg，待菥蓂生长成熟结果后，收割植物全株，包括地上部分和地下部分；
(3)将植物全株用静电除尘器除尘，洗涤器洗涤后干燥，置于密闭的焚烧炉内在920℃进行焚化，再以每小时30℃的降温速度强制冷却至180℃，再自然冷却至30℃以下；
(4)将焚化后的灰烬用质量浓度为8％的盐酸按1:8的料液比(质量比)洗涤1次，收集洗涤液，过滤，滤液中滴加氢氧化钠溶液，其质量浓度为15％，得到沉淀物，继续滴加至沉淀物不再增加时停止，收集沉淀物，回收保存；
(5)重复上述步骤(1)至(4)，待土壤中重金属的含量完全降至安全标准后，再改种农作物。
其中，所述生长促进剂按重量组分计，主要是由以下成分组成：肌醇3份、烟酸2份、米糠脂肪酸5份、甘氨酸4份、脯氨酸4份、膨胀珍珠岩微粉10份、微量元素0.2份、常量元素0.3份、根际微生物0.1份，生长促进剂对植物的生长起到很好的踧踖作用，缩短植物生长周期，进而加速植物对重金属的吸收，也就是加速了对土壤的修复速度；所述微量元素包括：MnSO4.H2O、ZnSO4.7H2O、钼酸钠·2H20，硫酸铜·5H2O，氯化钴·6H2O，各组分之间的重量比为1:1:1:1:1；所述常量元素包括：NH4NO3、KNO3、氯化钙·2H2O、硫酸镁·7H2O、KH2PO4，各组分之间的重量比为2:3:1:1:1；所述根际微生物是由假单胞菌和土壤杆菌按1:2的重量比混合组成，它们和植物之间是互生关系，这些根际微生物大量聚集在根系周围，可以将有机物转变为无机物，为植物提供有效的养料，与植物根系相互作用，相互促进。实施膨胀珍珠岩微粉的粒径为15微米，膨胀珍珠岩微粉本身对土壤的改良和修复就能起到很好的帮助作用，另一方面，膨胀珍珠岩微粉中还含有对植物生长起到促进作用的成分。
实施例2：
一种重金属污染土壤的修复方法，包括以下步骤：
(1)在重金属污染土壤中种植薹菜，种植行距为10cm，株距为3cm；
(2)在种植期间的苗期和苔期分别向植物根部施加生长促进剂，所述生长促进剂的施加量为65mg/kg，待薹菜出苗20天之后，收割植物全株，包括地上部分和地下部分；
(3)将植物全株用静电除尘器除尘，洗涤器洗涤后干燥，置于密闭的焚烧炉内在960℃进行焚化，再以每小时30℃的降温速度强制冷却至180℃，再自然冷却至30℃以下；
(4)将焚化后的灰烬用质量浓度为14％的盐酸按1:19的料液比(质量比)洗涤2次，收集洗涤液，过滤，滤液中滴加氢氧化钾溶液，其质量浓度为27.5％，得到沉淀物，继续滴加至沉淀物不再增加时停止，收集沉淀物，回收保存；
(5)重复上述步骤(1)至(4)，待土壤中重金属的含量完全降至安全标准后，再改种农作物。
其中，所述生长促进剂按重量组分计，主要是由以下成分组成：肌醇3-10份、烟酸6份、米糠脂肪酸12.5份、甘氨酸5份、脯氨酸5份、膨胀珍珠岩微粉20份、微量元素0.35份、常量元素0.4、根际微生物0.15份，生长促进剂对植物的生长起到很好的踧踖作用，缩短植物生长周期，进而加速植物对重金属的吸收，也就是加速了对土壤的修复速度；所述微量元素包括：MnSO4.H2O、ZnSO4.7H2O、钼酸钠·2H20，硫酸铜·5H2O，氯化钴·6H2O，各组分之间的重量比为1:1:1:1:1；所述常量元素包括：NH4NO3、KNO3、氯化钙·2H2O、硫酸镁·7H2O、KH2PO4，各组分之间的重量比为2:3:1:1:1；所述根际微生物是由假单胞菌和土壤杆菌按1:2的重量比混合组成，它们和植物之间是互生关系，这些根际微生物大量聚集在根系周围，可以将有机物转变为无机物，为植物提供有效的养料，与植物根系相互作用，相互促进。实施膨胀珍珠岩微粉的粒径为32微米，膨胀珍珠岩微粉本身对土壤的改良和修复就能起到很好的帮助作用，另一方面，膨胀珍珠岩微粉中还含有对植物生长起到促进作用的成分。
实施例3：
一种重金属污染土壤的修复方法，包括以下步骤：
(1)在重金属污染土壤中种植美人蕉，株距为20cm，行距为30cm；
(2)在种植期间的苗期和苔期分别向植物根部施加生长促进剂，所述生长促进剂的施加量为100mg/kg，待植物生长3年后，收割植物全株，包括地上部分和地下部分；
(3)将植物全株用静电除尘器除尘，洗涤器洗涤后干燥，置于密闭的焚烧炉内在1000℃进行焚化，再以每小时30℃的降温速度强制冷却至180℃，再自然冷却至30℃以下；
(4)将焚化后的灰烬用质量浓度为20％的盐酸按1:30的料液比(质量比)洗涤3次，收集洗涤液，过滤，滤液中滴加氢氧化钠溶液，其质量浓度为40％，得到沉淀物，继续滴加至沉淀物不再增加时停止，收集沉淀物，回收保存；
(5)重复上述步骤(1)至(4)，待土壤中重金属的含量完全降至安全标准后，再改种农作物。
其中，所述生长促进剂按重量组分计，主要是由以下成分组成：肌醇10份、烟酸10份、米糠脂肪酸20份、甘氨酸6份、脯氨酸6份、膨胀珍珠岩微粉30份、微量元素0.5份、常量元素0.5份、根际微生物0.2份，生长促进剂对植物的生长起到很好的踧踖作用，缩短植物生长周期，进而加速植物对重金属的吸收，也就是加速了对土壤的修复速度；所述微量元素包括：MnSO4.H2O、ZnSO4.7H2O、钼酸钠·2H20，硫酸铜·5H2O，氯化钴·6H2O，各组分之间的重量比为1:1:1:1:1；所述常量元素包括：NH4NO3、KNO3、氯化钙·2H2O、硫酸镁·7H2O、KH2PO4，各组分之间的重量比为2:3:1:1:1；所述根际微生物是由假单胞菌和土壤杆菌按1:2的重量比混合组成，它们和植物之间是互生关系，这些根际微生物大量聚集在根系周围，可以将有机物转变为无机物，为植物提供有效的养料，与植物根系相互作用，相互促进。实施膨胀珍珠岩微粉的粒径为50微米，膨胀珍珠岩微粉本身对土壤的改良和修复就能起到很好的帮助作用，另一方面，膨胀珍珠岩微粉中还含有对植物生长起到促进作用的成分。
数据分析：
对本发明实施例1、实施例2、实施例3所种植的植物的土壤好重重金属进行分析，其中，实施例1中种植菥蓂为3年，1年种植一次，共种植3次；实施例2中种植薹菜为3年，一年种植5次，共种植15次；实施例3中种植美人蕉为3年，3年内共种植1次，主要以As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb这7种重金属为研究对象，结果见表1：
从以上数据可见，本发明实施例1、实施例2、实施例3所采用额土壤修复方法对各种重金属都有很好的吸收效果，使用本发明的修复方法在一定的周期内可以将污染土壤修复到正常状态。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在重金属污染土壤中种植能吸收重金属的植物，所述植物包括以下几种：菥蓂、薹菜、颠茄、金缕梅、鸢尾、美人蕉；
(2)在种植期间向植物根部施加生长促进剂，所述生长促进剂的施加量为30-100mg/kg，待植物生长成熟后，收割植物全株，包括地上部分和地下部分；
(3)将植物全株用静电除尘器除尘，洗涤器洗涤后干燥，置于密闭的焚烧炉内在920-1000℃进行焚化，再以每小时30℃的降温速度强制冷却至180℃，再自然冷却至30℃以下；
(4)将焚化后的灰烬用质量浓度为8-20％的盐酸按1:8-30的料液质量比洗涤1-3次，收集洗涤液，过滤，滤液中滴加碱液，得到沉淀物，继续滴加至沉淀物不再增加时停止，收集沉淀物，回收保存；
(5)重复上述步骤(1)至(4)，待土壤中重金属的含量完全降至安全标准后，再改种农作物。
2.如权利要求1所述的一种重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，所述生长促进剂按重量组分计，是由以下成分组成：肌醇3-10份、烟酸2-10份、米糠脂肪酸5-20份、甘氨酸4-6份、脯氨酸4-6份、膨胀珍珠岩微粉10-30份、微量元素0.2-0.5份、常量元素0.3-0.5份、根际微生物0.1-0.2份。
3.如权利要求2所述的一种重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，所述微量元素包括：MnSO4.H2O、ZnSO4.7H2O、钼酸钠·2H20、硫酸铜·5H2O、氯化钴·6H2O。
4.如权利要求2所述的一种重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，所述常量元素包括：NH4NO3、KNO3、氯化钙·2H2O、硫酸镁·7H2O、KH2PO4。
5.如权利要求2所述的一种重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，所述根际微生物是由假单胞菌和土壤杆菌组成。
6.如权利要求1所述的一种重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，所述碱液选自氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述碱液的质量浓度为15-40％。
7.如权利要求2所述的一种重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，膨胀珍珠岩微粉的粒径为15-50微米。
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