CN109550777A

CN109550777A - 一种利用层状双金属氢氧化物降低无机砷污染土壤的人体健康风险的方法

Info

Publication number: CN109550777A
Application number: CN201811306638.2A
Authority: CN
Inventors: 陈晓晨; 陈雨晴; 黄振佳; 张剑宇; 曾悦; 徐佳燕; 尧聪聪; 韩泽亮
Original assignee: Fuzhou University; Jiangsu Longchang Chemical Co Ltd
Current assignee: Fuzhou University; Jiangsu Longchang Chemical Co Ltd
Priority date: 2018-11-05
Filing date: 2018-11-05
Publication date: 2019-04-02

Abstract

本发明公开了一种利用层状双金属氢氧化物降低无机砷污染土壤的人体健康风险的方法，其创新在于：首次利用对于重（类）金属具有较强结合能力的弗雷德里盐作为新型土壤修复剂，钝化修复无机砷污染土壤，并从砷对人体健康风险的角度确定了修复剂的施用方式与最优施用量（土壤砷与弗雷德里盐的质量比为1:1000）。经修复后，土壤砷的人体健康风险降低程度达77%以上。本发明优点在于：修复过程简便易行、成本低、效果佳，能较好的满足砷污染土壤修复的要求。

Description

一种利用层状双金属氢氧化物降低无机砷污染土壤的人体健康风险的方法

技术领域

本发明涉及土壤污染修复技术领域，具体涉及一种利用层状双金属氢氧化物降低无机砷污染土壤的人体健康风险的方法。

背景技术

土壤中砷可通过食物链或者直接经口部无意地摄入、呼吸以及皮肤接触等途径进入人体，产生严重的健康危害。随着各国在食物链途径砷摄入方面的有效把控，对于长期进行户外工作而无有效防护措施的人群（农民、矿工等），以及常在户外活动却缺乏卫生意识的儿童等而言，无意地经口部摄入的土壤砷对于其机体砷摄入总量的贡献率越来越高，甚至已经成为主要途径。与之相关的健康风险问题，已经引起广泛关注。

在砷污染土壤的修复技术领域，钝化是一种切实可行且具有广阔市场前景的技术类型，尤其适用于中轻度污染土壤的原位修复。它指的是通过向砷污染土壤施加一定量的钝化剂，通过吸附、沉淀、络合等作用降低砷的移动性和有效性，从而更加有效、经济、快速地达到降低土壤砷的健康风险和生态风险的技术手段。近年来，层状双金属氢氧化物（Layered double hydroxides, LDHs）被认为在重（类）金属污染环境的修复方面颇具潜力，成为热点。已有研究表明，该类材料具有较强的重（类）金属吸附和阴离子交换能力，且耐高温、成本低、容易制备并可生物降解。以典型的层状双金属氢氧化物弗雷德里盐（3CaO·Al₂O₃·CaCl₂·10H₂O）为例，不仅在生产技术上趋于成熟化，而且已有在砷污染水体修复方面的研究报道。其对于水体中无机砷的修复效果是通过表面静电吸附、层间离子交换以及结构重组时插层而实现的。然而，在远比水体环境复杂得多的土壤体系中，弗雷德里盐对于无机砷的钝化修复相关的科学研究及应用实例仍是一片空白。

在砷污染土壤的钝化修复技术/修复剂的开发、改进和选择等方面，修复效果毫无疑问是最重要的标准和依据，而修复对土壤砷的人体健康风险的影响是非常关键的一环。经口部摄入的土壤砷在人体的胃肠道消化过程中被溶出进入液相，进而在人体的主要吸收器官小肠中被吸收而进入体循环的部分（%），称为土壤砷的生物有效性，其直接反映土壤砷对人体的健康风险。PBET（Physiologically Based Extraction Test）则是目前国际上较为主流的一种在体外对人体的消化、吸收过程进行模拟的实验方法学模型，辅以电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）或质谱仪（ICP-MS）等仪器的分析测定，即可获取土壤砷的人体生物有效性信息。若将钝化修复前后土壤砷在人体小肠阶段的生物有效性进行对比，其降低的比率（%）便可反映土壤砷的人体健康风险降低程度，体现钝化修复的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是开发一种操作简易、成本低、效果好的无机砷污染土壤钝化修复的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种利用层状双金属氢氧化物降低无机砷污染土壤的人体健康风险的方法，其创新在于：首次利用对于重（类）金属具有较强结合能力的层状双金属氢氧化物弗雷德里盐作为新型土壤修复剂，钝化修复无机砷污染土壤，并从砷对人体健康风险的角度确定了修复剂的施用方式与最优施用量。经钝化处理后，土壤砷的人体健康风险降低程度达77%以上。

进一步地，所述修复方法的具体步骤如下：

（1）将层状双金属氢氧化物弗雷德里盐过10目筛，于阴凉通风处保存备用；

（2）将一定量的弗雷德里盐（Friedel’s salt）3CaO·Al₂O₃·CaCl₂·10H₂O添加入无机砷污染土壤，令二者充分接触混匀；

（3）将步骤（2）处理后的土壤含水率保持在30wt%左右，常规气候条件下维护3个月。

在一定范围内，随着修复剂添加量的增加，土壤砷的人体健康风险不断降低，修复效果显著增强，并确定了以土壤砷与修复剂的质量比1：1000为相对最优施用量。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

该方法首次利用层状双金属氢氧化物弗雷德里盐作为新型土壤修复剂，钝化修复无机砷污染物土壤，以降低其对人体的健康风险，并确定了修复剂的施用方式与最优施用量。该方法简便易行、成本低、效果佳，能较好满足砷污染土壤修复的要求，经钝化处理后，土壤砷的人体健康风险降低程度达77%以上。

具体实施方案

以下结合实例对本发明做进一步说明，使得本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能实践应用，并不限于本发明。

实施例1

a. 将层状双金属氢氧化物弗雷德里盐过10目筛，于阴凉通风处保存备用；

b. 采集我国南方某砷污染红壤地区0～5 cm的表层土样，风干、研磨、过10目筛后待修复，并测定其砷含量；

c.按修复剂最优施用量（土壤砷与弗雷德里盐的质量比为1:1000）将弗雷德里盐掺入土样中，令二者充分接触混匀；

d. 将步骤c处理后的土壤含水率保持在30wt%左右，常规气候条件下维护3个月；

e.运用PBET法评价土壤的钝化修复效果，修复前砷在人体小肠阶段的生物有效性为45.9%，修复后降至10.6%，土壤砷的人体健康风险降低程度为77%。

实施例2

b. 采集我国东北某砷污染黑土地区0～5 cm的表层土样，风干、研磨、过10目筛后待修复，并测定其砷含量；

c. 按修复剂最优施用量（土壤砷与弗雷德里盐的质量比为1:1000）将弗雷德里盐掺入土样中，令二者充分接触混匀；

e. 运用PBET法评价土壤的钝化修复效果，修复前砷在人体小肠阶段的生物有效性为41.5%，修复后降至6.5%，土壤砷的人体健康风险降低程度为84%。

实施例3

b. 采集我国长三角某砷污染黄壤地区0～5 cm的表层土样，风干、研磨、过10目筛后待修复，并测定其砷含量；

e. 运用PBET法评价土壤的钝化修复效果，修复前砷在人体小肠阶段的生物有效性为67.3%，修复后降至13.2%，土壤砷的人体健康风险降低程度为80%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种利用层状双金属氢氧化物降低无机砷污染土壤的人体健康风险的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

（1）将层状双金属氢氧化物弗雷德里盐3CaO·Al₂O₃·CaCl₂·10H₂O过10目筛，于阴凉通风处保存备用；

（2）将弗雷德里盐添加入无机砷污染土壤，令二者充分接触混匀；

（3）将步骤（2）处理后的土壤含水率保持在30wt%，常规气候条件下维护3个月。

2.根据权利要求1所述的一种利用层状双金属氢氧化物降低无机砷污染土壤的人体健康风险的方法，其特征在于：步骤（2）中按污染土壤中无机砷与弗雷德里盐的质量比1:1000添加弗雷德里盐。