CN110014030A

CN110014030A - 一种修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂及其使用方法

Info

Publication number: CN110014030A
Application number: CN201910331948.8A
Authority: CN
Inventors: 杨崎峰; 周永信; 宋海农; 黄成涛; 黄锦孙; 谢湉; 杨燕媛; 廖长君; 蒋林伶; 涂春艳; 黄步峰
Original assignee: Guangxi Bossco Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Guangxi Bossco Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2019-07-16

Abstract

本发明公开了一种修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂及其使用方法，该钝化剂由以下按质量百分比配比的原料混合均匀制成：猪粪生物质炭58％‑80％、硫磺3％‑9％、石灰17％‑33％。其中所述的生物质炭是以猪粪为原料通过高温热解制成，实现猪粪的资源化利用。本发明钝化剂的使用方法，在原位钝化土壤汞、镉、铅、锌的同时，还起到了改善土壤的理化性质，提高作物产量及品质的作用。本发明操作简便、制备成本低廉、治理周期短，能有效降低土壤重金属有效态含量，易于推广、不会对土壤环境造成二次污染。

Description

一种修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及生态环保技术领域，具体是一种修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂及其使用方法。

背景技术

随着工业化的迅速发展，我国的土壤重金属污染问题日益加剧。2005-2013年我国首次全国土壤污染状况调查结果显示，全国耕地土壤点位超标率达到19.4％，其主要污染物包括镉、汞、铅、铜、砷、镍等，状况不容乐观。一旦农田土壤受到了污染，随后会导致耕地质量下降、农作物减产、食品安全问题等一系列危机。因此，进行农田土壤重金属污染控制与修复，保证土壤环境质量与农产品安全是关系到民生问题的大事。

导致我国农田土壤环境质量下降的无机污染物中，镉排在首位，其污染最为普遍，面积达到2×10⁷hm²，占总耕地面积的六分之一；其次为汞，汞具有很强的神经毒性和致畸作用，且积累效应和遗传毒性明显，已被美国环保署列为优先控制的污染物之一。土壤中的铅、锌含量在空间分布上，西南部出现高值，其他区域变化不明显。目前，农用地土壤重金属修复方法主要包括客土/翻土置换法、钝化法、植物修复法、替代种植法、叶面阻隔法以及调整种植结构法，这些修复方法都能在一定程度到降低重金属污染对人体的危害，其中钝化法成本较低，短期内可实现大规模土壤修复，在土壤修复工程中应用范围最广。由于土壤环境的复杂性和重金属自身的特点，重金属修复技术还需进一步完善。面对日益严重的汞、镉、铅、锌污染土壤问题，迫切需要一种周期短、稳定性好、经济环保的理想的钝化材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、不产生二次污染、原料来源广泛的用于修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂及其使用方法，而且该钝化剂治理周期短，能有效降低土壤重金属有效态含量。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂，是由以下按质量百分比配比的原料混合均匀制成：猪粪生物质炭58％-80％、硫磺3％-9％、石灰17％-33％。

所述钝化剂优选配比为：猪粪生物质炭58％，硫磺9％，石灰33％。

所述钝化剂优选配比为：猪粪生物质炭67％，硫磺5％，石灰28％。

所述钝化剂优选配比为：猪粪生物质炭80％，硫磺3％，石灰17％。

所述猪粪生物质炭的制作方法是：将猪粪烘干至含水率≤10％，于450℃、缺氧条件下热解2h，冷却后粉碎过100目筛，即制得猪粪生物质炭。

所述硫磺粒度≤200目，纯度≥99％。

所述石灰粒度≤200目，Ca(OH)₂含量≥96％。

本发明所述修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂的使用方法，包括以下操作步骤：

1)首先使用旋耕机将地块内的污染土壤进行深度为30cm的翻耕破碎处理，然后将钝化剂按污染土壤质量的0.2％-0.4％均匀撒施于土表；

2)利用旋耕机对地块内的土壤进行5-8次的翻耕，使钝化剂与土壤混合均匀，适当浇水使土壤水分保持在田间最大持水量的60％，稳定25天。

所述步骤1)的污染土壤修复前pH为5.13～8.42。

所述步骤1)的污染土壤为汞、镉、铅、锌复合污染土壤。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本发明所采用的生物质炭是以猪粪为原料经高温热解制成，原料来源广泛、易获取，且实现猪粪的资源化利用；

(2)在原位钝化土壤汞、镉、铅、锌的同时，还起到了改善土壤的理化性质，提高作物产量及品质的作用。

(3)本发明方法操作简便、制作成本低廉、治理周期短，能有效降低土壤重金属有效态含量，易于推广、不会对土壤环境造成二次污染。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案做进一步详细描述，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例采用的原料中，所述猪粪生物质炭的制作方法是：将猪粪烘干至含水率≤10％，于450℃、缺氧条件下热解2h，冷却后粉碎过100目筛，即制得猪粪生物质炭。

所述硫磺粒度≤200目，纯度≥99％。

所述石灰粒度≤200目，Ca(OH)₂含量≥96％。

实施例1

试验场地位于某重金属污染区域，该区域表层土壤中汞9.20mg/kg、镉1.90mg/kg、铅254.7mg/kg、锌387.4mg/kg，pH值8.42，有机质3.51％，汞、镉、铅含量均高于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)的风险筛选值。修复过程如下：

1)首先配制钝化剂：

采用的原料按质量百分比配比为：猪粪生物质炭58％，硫磺9％，石灰33％。按上述

原料混合均匀，即得到所需的钝化剂。

2)在汞、镉、铅、锌复合污染的农田上，划分出6个5m×3m的小区，其中3个小区为施加上述钝化剂处理(DH)，施加量为污染土壤质量的0.4％，另3个小区留作对照(CK)。小区划分后，先使用旋耕机对土壤进行深度为30cm的破碎翻耕处理，然后通过人工撒施将上述钝化剂均匀施于土表，并使用旋耕机翻耕5次使药剂与土壤混合均匀，适当浇水将土壤水分保持在田间最大持水量的60％。稳定25天后种植小白菜，作物生长期间，锄草、施肥、喷施农药和灌溉等按照当地生产管理方式进行。作物生长40天后采收测产，同时每个小区随机采集1个土壤混合样品。

效果检测：测定土壤有效态汞、有效态镉、有效态铅、有效态锌的含量，土壤pH值及小白菜产量，结果如表1所示。

表1土壤性质及作物产量

由表1可知投加钝化剂处理土壤有效态汞、有效态镉、有效态铅、有效态锌较CK分别降低了63.3％、21.2％、42.6％、12.9％，同时小白菜产量较CK增长了16.5％。

实施例2

试验场地位于某重金属污染区域，该区域表层土壤中汞6.21mg/kg、镉2.44mg/kg、铅351.3mg/kg、锌438.6mg/kg，pH值6.71，有机质4.01％，汞、镉、铅含量均高于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)的风险筛选值。修复过程如下：

1)首先配制钝化剂：

采用的原料按质量百分比配比为：猪粪生物质炭67％，硫磺5％，石灰28％。将上述原料混合均匀，即得到所需的钝化剂。

2)于汞、镉、铅、锌复合污染的农田上，划分出6个5m×3m的小区，其中3个小区为施加上述钝化剂处理(DH)，施加量为污染土壤质量的0.3％，3个小区留作对照(CK)。小区划分后，先使用旋耕机对土壤进行深度为30cm的破碎翻耕处理，然后通过人工撒施将钝化剂均匀施于土表，并使用旋耕机翻耕6次使药剂与土壤混合均匀，适当浇水将土壤水分保持在田间最大持水量的60％。稳定25天后种植油麦菜，作物生长期间，锄草、施肥、喷施农药和灌溉等按照当地生产管理方式进行。于间苗后35d采收测产，同时每个小区随机采集1个土壤混合样品。

效果检测：测定土壤有效态汞、有效态镉、有效态铅、有效态锌的含量，土壤pH值及油麦菜产量，结果如表2所示。

表2土壤性质及作物产量

由表2可知投加钝化剂处理土壤有效态汞、有效态镉、有效态铅、有效态锌较CK分别降低了66.7％、40.4％、30.1％、30.4％，同时油麦菜产量较CK增长了13.7％。

实施例3

试验场地位于某重金属污染区域，该区域表层土壤中汞2.82mg/kg、镉1.98mg/kg、铅252.7mg/kg、锌552.1mg/kg，pH值5.13，有机质3.53％，汞、镉、铅含量均高于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)的风险筛选值。修复过程如下：

1)首先配制钝化剂：

采用的原料按质量百分比配比为：猪粪生物质炭80％，硫磺3％，石灰17％。将上述原料混合均匀，即得到所需的钝化剂。

2)于汞、镉、铅复合污染的农田上，划分出6个5m×3m的小区，其中3个小区为施加上述钝化剂处理(DH)，施加量为污染土壤质量的0.2％，3个小区留作对照(CK)。小区划分后，先使用旋耕机对土壤进行深度为30cm的破碎翻耕处理，然后通过人工撒施将钝化剂均匀施于土表，并使用旋耕机翻耕8次使药剂与土壤混合均匀，适当浇水将土壤水分保持在田间最大持水量的60％。稳定25天后种植玉米，作物生长期间，锄草、施肥、喷施农药和灌溉等按照当地生产管理方式进行。玉米成熟后采收测产，同时每个小区随机采集1个土壤混合样品。

效果检测：测定土壤有效态汞、有效态镉、有效态铅、有效态锌的含量，土壤pH值及玉米产量，结果如表3所示。

表3土壤性质及作物产量

由表5可知投加钝化剂处理土壤有效态汞、有效态镉、有效态铅、有效态锌较CK分别降低了54.3％、50.3％、26.4％、23.5％，同时玉米产量较CK增长了12.2％。

上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂，其特征在于，该钝化剂由以下按质量百分比配比的原料混合均匀制成：猪粪生物质炭58％-80％、硫磺3％-9％、石灰17％-33％。

2.根据权利要求1所述修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂，其特征在于，所述钝化剂优选配比为：猪粪生物质炭58％，硫磺9％，石灰33％。

3.根据权利要求1所述修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂，其特征在于，所述钝化剂优选配比为：猪粪生物质炭67％，硫磺5％，石灰28％。

4.根据权利要求1所述修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂，其特征在于，所述钝化剂优选配比为：猪粪生物质炭80％，硫磺3％，石灰17％。

5.根据权利要求1至4任一所述修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂，其特征在于，所述猪粪生物质炭的制作方法是：将猪粪烘干至含水率≤10％，于450℃、缺氧条件下热解2h，冷却后粉碎过100目筛，即制得猪粪生物质炭。

6.根据权利要求1至4任一所述修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂，其特性在于，所述硫磺粒度≤200目，纯度≥99％。

7.根据权利要求1至4任一所述修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂，其特性在于，所述石灰粒度≤200目，Ca(OH)₂含量≥96％。

8.根据权利要求1-7所述修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂的使用方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

9.根据权利要求8所述修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂的使用方法，其特征在于，所述污染土壤修复前pH为5.13～8.42。

10.根据权利要求8所述修复汞、镉、铅、锌复合污染土壤的钝化剂的使用方法，其特征在于，所述步骤1)的污染土壤为汞、镉、铅、锌复合污染土壤。