CN108435779A - 修复土壤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种修复土壤的方法，包括以下步骤：在土壤中插入管道，所述管道的一端露出于土壤，另一端插入所述土壤中，所述管道上开设有通气孔；将还原性气体与空气的混合气体或者还原性气体通入所述管道内，并使所述还原性气体与空气的混合气体或者还原性气体通过通气孔进入土壤中，对土壤进行气相淋洗。本发明采用气相淋洗的方式实现土壤中重金属的原位还原稳定化，气相淋洗所采用还原性气体均为价格低廉易得的气体，气相淋洗的操作简单易行，而且对于原位土壤不会产生二次污染和对土壤性质的破坏。

Description

修复土壤的方法
技术领域
本发明涉及生态环境技术领域，具体涉及一种修复土壤的方法。
背景技术
土壤是经济社会可持续发展的物质基础，关系人民群众身体健康，关系美丽中国建设，保护好土壤环境是推进生态文明建设和维护国家生态安全的重要内容。
“重金属”原义是指比重>5的金属(一般来讲密度>4.5g/cm3的金属)，包括金、银、铜、铁、铅等，重金属在人体中累积达到一定程度，会造成急、慢性中毒。重金属不能被生物降解，而具有生物累积性或改变细胞结构，可以直接威胁高等生物包括人类健康。另外，由于砷(As)的污染特性、治理方法等与重金属相似，人们通常称其为类金属，由其产生的污染也归为重金属污染。
现有的土壤重金属污染治理方法主要有物理修复、化学修复、植物修复、微生物修复及电动修复等。但是此类方法大多修复成本高昂、操作复杂或修复时长较长。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种修复土壤的方法，以快速、高效地修复土壤中的重金属污染。
基于上述目的，本发明提供的修复土壤的方法包括以下步骤：
在土壤中插入管道，所述管道的一端露出于土壤，另一端插入所述土壤中，所述管道上开设有通气孔；
将还原性气体与空气的混合气体或者还原性气体通入所述管道内，并使所述还原性气体与空气的混合气体或者还原性气体通过通气孔进入土壤中，对土壤进行气相淋洗。
在本发明的一些实施例中，所述还原性气体选自甲烷、氨气和氢气中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述混合气体中还原性气体的体积浓度为1- 50％。
在本发明的一些实施例中，通过循环方式反复对土壤进行气相淋洗，依次实现原位微生物的富集、金属的还原。
在本发明的一些实施例中，随着气相淋洗过程的进行，所述还原性气体的浓度逐渐降低。
从上面所述可以看出，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用气相淋洗的方式实现土壤中重金属的原位还原稳定化。气相淋洗所采用还原性气体均为价格低廉易得的气体，气相淋洗的操作简单易行，而且对于原位土壤不会产生二次污染和对土壤性质的破坏。
附图说明
图1为本发明实施例修复土壤的结构示意图；
图2为本发明实施例3中修复前后的土壤中Cr6+浓度的变化图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，在土壤中插入管道1，所述管道1的一端露出于土壤，另一端插入所述土壤3中，所述管道1上开设有通气孔；
将还原性气体与空气的混合气体通入所述管道1内，并使所述还原性气体与空气的混合气体通过通气孔进入土壤3中，对土壤3进行气相淋洗。
在开始阶段，将混合气体中还原性气体的体积浓度调整为10％，通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，实现原位微生物的富集。在本发明中，污染团是指土壤中污染物质集中分布的区域，以重金属为例，指的是土壤中重金属富集的区域。在该步骤中，通过较高浓度的还原性气体的循环通入，土壤中还原性气体浓度增加，而可利用底物浓度的增加使得土壤中可利用还原性气体的微生物在原位得到富集，以甲烷为例，指的是甲烷氧化菌。
然后，将混合气体中还原性气体的体积浓度调整为5％，继续通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，实现原位重金属的还原。在该步骤中，通过原位微生物的富集，原位污染土壤的相应功能微生物已经得到富集，考虑到充分实现重金属还原以及维持较低成本的目的，以5％的还原性气体浓度实现原位的重金属的持续还原。由于第一步骤已经实现了原位微生物的富集，在第二步骤中，通过维持一个相对较高的底物浓度，使得第一步骤中富集的微生物能够维持较高的重金属还原效率，使得污染地块中的重金属在该步骤实现最大量的还原。
最后，将混合气体中还原性气体的体积浓度调整为2％，继续通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，继续还原土壤中的重金属，直至土壤中的重金属含量达标。经过前述步骤的还原，相应土壤的重金属大部分已经实现还原稳定化，剩余少量的重金属无需继续通入5％浓度的还原性气体，因此，换成较低浓度的还原性气体继续还原。
实施例2
如图1所示，在土壤中插入管道1，所述管道1的一端露出于土壤，另一端插入所述土壤3中，所述管道1上开设有通气孔；
将还原性气体与空气的混合气体通入所述管道1内，并使所述还原性气体与空气的混合气体通过通气孔进入土壤3中，对土壤3进行气相淋洗。
在开始阶段，将混合气体中还原性气体的体积浓度调整为10％，通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，实现原位微生物的富集。在本发明中，污染团是指土壤中污染物质集中分布的区域，以重金属为例，指的是土壤中重金属富集的区域。在该步骤中，通过较高浓度的还原性气体的循环通入，土壤中还原性气体浓度增加，而可利用底物浓度的增加使得土壤中可利用还原性气体的微生物在原位得到富集，以氨气为例，指的是氨氧化细菌和氨氧化古菌。
然后，将混合气体中还原性气体的体积浓度调整为5％，继续通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，实现原位重金属的还原。在该步骤中，通过原位微生物的富集，原位污染土壤的相应功能微生物已经得到富集，考虑到充分实现重金属还原以及维持较低成本的目的，以5％的还原性气体浓度实现原位的重金属的持续还原。由于第一步骤已经实现了原位微生物的富集，在第二步骤中，通过维持一个相对较高的底物浓度，使得第一步骤中富集的微生物能够维持较高的重金属还原效率，使得污染地块中的重金属在该步骤实现最大量的还原。
最后，将混合气体中还原性气体的体积浓度调整为2％，继续通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，继续还原土壤中的重金属，直至土壤中的重金属含量达标。经过前述步骤的还原，相应土壤的重金属大部分已经实现还原稳定化，剩余少量的重金属无需继续通入5％浓度的还原性气体，因此，换成较低浓度的还原性气体继续还原。
实施例3
如图1所示，在土壤中插入管道1，所述管道1的一端露出于土壤，另一端插入所述土壤3中，所述管道1上开设有通气孔；
将还原性气体通入所述管道1内，并使所述还原性气体通过通气孔进入土壤3中，对土壤3进行气相淋洗。
在开始阶段，将还原性气体(甲烷和氢气的混合还原性气体)的体积浓度调整为10％，通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，实现原位微生物的富集。在本发明中，污染团是指土壤中污染物质集中分布的区域，以重金属为例，指的是土壤中重金属富集的区域。在该步骤中，通过较高浓度的还原性气体的循环通入，土壤中还原性气体浓度增加，而可利用底物浓度的增加使得土壤中可利用还原性气体的微生物在原位得到富集，以甲烷为例，指的是甲烷氧化菌，以氢气为例，指的是氢气氧化菌。
然后，将还原性气体(甲烷和氢气的混合还原性气体)的体积浓度调整为5％，继续通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，实现原位重金属的还原。在该步骤中，通过原位微生物的富集，原位污染土壤的相应功能微生物已经得到富集，考虑到充分实现重金属还原以及维持较低成本的目的，以5％的还原性气体浓度实现原位的重金属的持续还原。由于第一步骤已经实现了原位微生物的富集，在第二步骤中，通过维持一个相对较高的底物浓度，使得第一步骤中富集的微生物能够维持较高的重金属还原效率，使得污染地块中的重金属在该步骤实现最大量的还原。
最后，将还原性气体(甲烷和氢气的混合还原性气体)的体积浓度调整为2％，继续通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，继续还原土壤中的重金属，直至土壤中的重金属含量达标。经过前述步骤的还原，相应土壤的重金属大部分已经实现还原稳定化，剩余少量的重金属无需继续通入5％浓度的还原性气体，因此，换成较低浓度的还原性气体继续还原。
采用实施例3的方法对土壤进行修复的结果见图2。由图2可以看出，土壤中初始Cr6+浓度为100mg/kg土壤，经过开始阶段(1d)的还原性气体对土壤中的污染团的气相淋洗，土壤中Cr6+浓度为50mg/kg土壤，即土壤中 Cr6+浓度降低了50％，然后继续通过循环方式反复对土壤中的污染团进行气相淋洗，经过2d的气相淋洗，土壤中Cr6+浓度从50mg/kg土壤降至30mg/kg 土壤，经过最后阶段(3d)的还原性气体对土壤中的污染团的气相淋洗，土壤中Cr6+浓度最终降至8mg/kg土壤。采用本发明的方法对土壤进行6d的修复，土壤中Cr6+浓度降低了92％，而对照组(仅通入空气)经过6d的土壤修复，土壤中Cr6+浓度仅仅降低了18％，相较于对照组，本发明的方法对Cr6+的处理有更好的显著处理效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用气相淋洗的方式实现土壤中重金属的原位还原稳定化。气相淋洗所采用还原性气体均为价格低廉易得的气体，气相淋洗的操作简单易行，而且对于原位土壤不会产生二次污染和对土壤性质的破坏。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种修复土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在土壤中插入管道，所述管道的一端露出于土壤，另一端插入所述土壤中，所述管道上开设有通气孔；
将还原性气体与空气的混合气体或者还原性气体通入所述管道内，并使所述还原性气体与空气的混合气体或者还原性气体通过通气孔进入土壤中，对土壤进行气相淋洗。
2.根据权利要求1所述的修复土壤的方法，其特征在于，所述还原性气体选自甲烷、氨气和氢气中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的修复土壤的方法，其特征在于，所述混合气体中还原性气体的体积浓度为1-50％。
4.根据权利要求1所述的修复土壤的方法，其特征在于，通过循环方式反复对土壤进行气相淋洗，依次实现原位微生物的富集、金属的还原。
5.根据权利要求1所述的修复土壤的方法，其特征在于，随着气相淋洗过程的进行，所述还原性气体的浓度逐渐降低。
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