CN110003914A - 用于治理土壤镉污染的钝化剂及其制备和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于治理土壤镉污染的钝化剂及其制备和使用方法，其钝化剂按重量百分比包括以下组分：硫化钠5％‑10％、粉煤灰10％‑15％、轻质碳酸钙10％‑20％，余量为填充剂。本发明的用于治理土壤镉污染的钝化剂，在成本相对较低的情况下，不会对土壤环境造成负面影响，能够适应大规模的土壤重金属污染修复；具有化学稳定性，该钝化剂比表面积大，且具有孔隙结构，所以容量大，同时，化学键的本身是共价键的结合，使它具有天然矿石一样的重金属稳定性；具有生物稳定性，经过钝化剂处理后，土壤中的细菌，真菌，放线菌无显著性差异，该技术对土壤微生物活性无负面影响；土壤肥力和结构的保护性好，不会吸收钾或其他营养成分，能改善土壤的透气性。

Description

用于治理土壤镉污染的钝化剂及其制备和使用方法
技术领域
本发明涉及土壤污染治理技术领域，特别涉及一种用于治理土壤镉污染的钝化剂及其制备和使用方法。
背景技术
镉(Cd)是生物生长发育过程的非必需元素，是自然界中对动植物和人体危害性最大的重金属种类之一。镉在自然界中主要以硫化镉(CdS)矿物形态存在，通常以少量包含于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中，很少单独成矿，所以也是锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿冶炼时的副产品。镉的主要污染源是电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的废水。随着现代工农业生产的迅速发展，镉伴生矿山开采、金属冶炼和含镉工业废水违规排放、工业污水灌溉、固体废弃物不断增加，再加上农药、磷肥持久性使用产生的面源污染等，导致土壤中重金属镉含量急剧增加。进入土壤中的镉不易随水淋溶和生物降解，有明显的生物富集作用，而且潜伏周期较长。
现有技术中治理土壤镉污染的技术主要包括物理技术、生物修复技术和化学技术。以上技术都有各自的优点，但是同时也存在缺点。
物理技术是指将被镉污染的农用地土壤更换为清洁、可耕种的土壤。物理技术治理镉污染效果明显，但是由于耗资巨大，大面积治理难以推广。
生物修复技术包括微生物修复技术和植物修复技术。土壤微生物种类多、数量大，比表面大、待电荷，代谢活动旺盛，某些微生物可对土壤中的镉进行固定、迁移或者转化，从而达到降毒和解毒的目的。植物修复指利用超富集植物清除土壤中镉污染的方法。生物修复技术经济、操作简单，但是治理周期太长。
化学技术是指使用改良剂或者抑制剂等化学物质以降低土壤中镉的水溶性、扩散性和生物有效性，从而减弱毒害作用。现有化学技术中添加的化学物质添加量较大，价格昂贵，难以推广应用。其中，现有化学技术中的有机聚合物可以作为土壤重金属钝化剂进行土壤修复，但是这种钝化剂存在分解的风险，重金属会再次释放出来，对土壤环境造成危害。
因此，有必要对现有技术进行改进以解决上述技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于治理土壤镉污染的钝化剂及其制备和使用方法，可以降低添加量，节省成本，并且生物、化学稳定性好，土壤肥力和结构的保护性好。具体而言通过以下技术方案实现：
本发明的用于治理土壤镉污染的钝化剂，按重量百分比包括以下组分：硫化钠5％-10％、粉煤灰10％-15％、轻质碳酸钙10％-20％，余量为填充剂。
优选技术方案中，按重量百分比包括以下组分：硫化钠5％-8％、粉煤灰12％-15％、轻质碳酸钙15％-20％，余量为填充剂。
优选技术方案中，按重量百分比包括以下组分：硫化钠5％、粉煤灰15％、轻质碳酸钙20％，余量为填充剂。
优选技术方案中，所述填充剂采用硅藻土或沸石。
本发明还公开了一种上述的用于治理土壤镉污染的钝化剂的制备方法，将所述硅藻土或者沸石还有粉煤灰烘干至水份的质量分数小于1％，过100目筛后按照配比与硫化钠和轻质碳酸钙混合。
本发明还公开了一种上述的用于治理土壤镉污染的钝化剂的使用方法，将所述钝化剂按照重量百分比0.5-2％的添加量均匀混合到镉污染土壤中，表层土壤翻耕20cm。
本发明的有益效果：本发明的用于治理土壤镉污染的钝化剂，在成本相对较低的情况下，不会对土壤环境造成负面影响，能够适应大规模的土壤重金属污染修复；具有化学稳定性，该钝化剂比表面积大，且具有孔隙结构，所以容量大，同时，化学键的本身是共价键的结合，使它具有天然矿石一样的重金属稳定性，不会因为土壤变酸性pH低于7而重新释放镉；具有生物稳定性，经过钝化剂处理后，土壤中的细菌，真菌，放线菌无显著性差异，该技术对土壤微生物活性无负面影响；土壤肥力和结构的保护性好，不会吸收钾或其他营养成分，能改善土壤的透气性。
具体实施方式
实施例一
将硅藻土还有粉煤灰烘干至水份的质量分数小于1％后过100目筛，按照重量百分比硫化钠5％、粉煤灰15％、轻质碳酸钙20％、硅藻土60％混合制备得到用于治理土壤镉污染的钝化剂。选取某镉污染地块作为实验地块进行实验，实验前经过测量镉的有效态含量为0.94mg/kg，pH为6.1。将给实验地块分为四小块，分别按照重量百分比0.5％、1％、1.5％、2％的添加量对四小块实验地块进行钝化处理，表层土壤翻耕20cm左右，保持土壤含水率为15-35％，72小时后可有效钝化土壤中镉，28天后分别测量pH和镉的有效态含量，结果如表1所示：
表1：
pH Cd镉(有效态mg/kg)
原土 6.1 0.94
0.5％药剂配比 6.42 0.86
1％药剂配比 6.48 0.68
1.5％药剂配比 6.71 0.59
2％药剂配比 6.7 0.53
其中镉的有效态含量按照GB/T 23739-2009土壤质量有效态铅和镉的测定原子吸收法中的方法测定。
实施例二
将沸石还有粉煤灰烘干至水份的质量分数小于1％后过100目筛，按照重量百分比硫化钠5％、粉煤灰10％、轻质碳酸钙10％、沸石75％混合制备得到用于治理土壤镉污染的钝化剂。将所述钝化剂按照重量百分比2％的添加量均匀混合到镉污染土壤中，表层土壤翻耕20cm，保持土壤含水率为15-35％，72小时后可有效钝化土壤中镉，28天后分别测量pH和镉的含量。本实例中的镉污染土壤为湖南省湘阴县某电解车间的建筑垃圾，处理前pH为4.5，镉的含量4.86mg/kg。其中镉的含量检测方法为按照《中华人民共和国国家标准土壤环境质量标准》标准号：GB15618-1995中的石墨炉原子吸收分光光度法测定。
实施例三
将硅藻土还有粉煤灰烘干至水份的质量分数小于1％后过100目筛，按照重量百分比硫化钠10％、粉煤灰15％、轻质碳酸钙20％、硅藻土55％混合制备得到用于治理土壤镉污染的钝化剂。将所述钝化剂按照重量百分比1％的添加量均匀混合到镉污染土壤中，表层土壤翻耕20cm，保持土壤含水率为15-35％，72小时后可有效钝化土壤中镉，28天后分别测量pH和镉的含量。本实例中的镉污染土壤为湖南省湘阴县某收尘车间的建筑垃圾，处理前pH为3.2，镉的含量为0.273mg/kg。其中镉的含量检测方法为按照《中华人民共和国国家标准土壤环境质量标准》标准号：GB15618-1995中的石墨炉原子吸收分光光度法测定。
实施例四
将硅藻土还有粉煤灰烘干至水份的质量分数小于1％后过100目筛，按照重量百分比硫化钠8％、粉煤灰12％、轻质碳酸钙15％、硅藻土65％混合制备得到用于治理土壤镉污染的钝化剂。将所述钝化剂按照重量百分比1.5％的添加量均匀混合到镉污染土壤中，表层土壤翻耕20cm，保持土壤含水率为15-35％，72小时后可有效钝化土壤中镉，28天后分别测量pH和镉的含量。本实例中的镉污染土壤为湖南省湘阴县1号地块，处理前pH为6.2，镉的含量为0.015mg/kg。其中镉的含量检测方法为按照《中华人民共和国国家标准土壤环境质量标准》标准号：GB15618-1995中的石墨炉原子吸收分光光度法测定。
实施例五
将沸石还有粉煤灰烘干至水份的质量分数小于1％后过100目筛，按照重量百分比硫化钠10％、粉煤灰15％、轻质碳酸钙10％、沸石65％混合制备得到用于治理土壤镉污染的钝化剂。将所述钝化剂按照重量百分比1％的添加量均匀混合到镉污染土壤中，表层土壤翻耕20cm，保持土壤含水率为15-35％，72小时后可有效钝化土壤中镉，28天后分别测量pH和镉的含量。本实例中的镉污染土壤为湖南省湘阴县2号地块，处理前pH为6，镉的含量为0.393mg/kg。其中镉的含量检测方法为按照《中华人民共和国国家标准土壤环境质量标准》标准号：GB15618-1995中的石墨炉原子吸收分光光度法测定。
实施例六
将沸石还有粉煤灰烘干至水份的质量分数小于1％后过100目筛，按照重量百分比硫化钠5％、粉煤灰12％、轻质碳酸钙15％、沸石68％混合制备得到用于治理土壤镉污染的钝化剂。将所述钝化剂按照重量百分比0.5％的添加量均匀混合到镉污染土壤中，表层土壤翻耕20cm，保持土壤含水率为15-35％，72小时后可有效钝化土壤中镉，28天后分别测量pH和镉的含量。本实例中的镉污染土壤为湖南省湘阴县3号地块，处理前pH为3.9，镉的含量为0.734mg/kg。其中镉的含量检测方法为按照《中华人民共和国国家标准土壤环境质量标准》标准号：GB15618-1995中的石墨炉原子吸收分光光度法测定。
实施例二至实施例六的镉污染治理结果如表2所示：
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种用于治理土壤镉污染的钝化剂，其特征在于按重量百分比包括以下组分：硫化钠5％-10％、粉煤灰10％-15％、轻质碳酸钙10％-20％，余量为填充剂。
2.根据权利要求1所述的用于治理土壤镉污染的钝化剂，其特征在于按重量百分比包括以下组分：硫化钠5％-8％、粉煤灰12％-15％、轻质碳酸钙15％-20％，余量为填充剂。
3.根据权利要求2所述的用于治理土壤镉污染的钝化剂，其特征在于按重量百分比包括以下组分：硫化钠5％、粉煤灰15％、轻质碳酸钙20％，余量为填充剂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的用于治理土壤镉污染的钝化剂，其特征在于：所述填充剂采用硅藻土或沸石。
5.一种权利要求4所述的用于治理土壤镉污染的钝化剂的制备方法，其特征在于：将所述硅藻土或者沸石还有粉煤灰烘干至水份的质量分数小于1％，过100目筛后按照配比与硫化钠和轻质碳酸钙混合。
6.一种权利要求1-4任一项权利要求所述的用于治理土壤镉污染的钝化剂的使用方法，其特征在于：将所述钝化剂按照重量百分比0.5-2％的添加量均匀混合到镉污染土壤中，表层土壤翻耕20cm。
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