CN110089226A - 一种林草栽植土壤改性修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤修复技术领域，具体为一种林草栽植土壤改性修复方法，包括以下步骤：S1、将林草污染处土壤铲起30‑50cm深，在挖起后的土坑中钻出多个直径在20‑30cm、长度在1.2‑1.5m之间的深孔；S2、在深孔内填充满修复剂，倒入淹没修复剂的水，静置1‑2h；S3、待步骤S2完成后，在土坑内铺设一层混合粉末，铺设厚度为2.0‑3.0cm；S4、将铲起的污染土壤与修复剂按照(12‑15)：1的重量比例混合，均匀铺设在土坑内，然后对铺设好的土壤层进行灌溉，喷洒后熟化3‑5天，此时，土壤中酸碱度保持平衡。本发明提供的修复方法有效去除土壤中的污染物，具有突出的实质性特点和显著的进步。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体为一种林草栽植土壤改性修复方法。
背景技术
据环境保护部和国土资源部2014年公布的《全国土壤污染状况调查公报》显示：全国环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃土壤环境问题突出。工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成土壤污染或超标的主要原因。全国土壤总的超标率为16.1％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2％、2.3％、1.5％和1.1％。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点数占全国超标点位的82.8％。目前普遍的污染方式为重金属污染，主要污染物为镉、镍、铜、砷、汞、铅等。造成重金属污染的原因有很多，主要是采矿、金属冶炼、电镀工业、化工、金属加工、电子行业和废旧电器回收等领域产生和排放重金属污染物进入地表水、地下水和大气中后，这些重金属又最终汇集于土壤中，导致土壤中重金属含量过高，造成土壤重金属污染，土壤中的重金属会提高食物链进入人体，当体内的重金属蓄积到一定程度时就会引发各种人体疾病。目前，重金属污染治理的主要途径有两种：一种是将污染物清除，即去污染；另一种是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，将污染物的活性降低，减少在土壤中的迁移性和生物可利用性，即稳定化。围绕这两种途径产生了不同的治理措施和方法：即工程治理措施(改土法、电化法、冲洗络合法)和农艺调控措施(调高pH值、调节EH、增施有机肥、离子拮抗)。用工程治理土壤重金属污染，对于污染重、面积小的土壤具有治理效果明显、迅速的优点，但对于污染面积大、程度较轻而范围较广的林草污染土壤，则需要消耗大量的人力和财力，并容易导致土壤结构的破坏和土壤肥力的下降。为此，我们提出一种林草栽植土壤改性修复方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种林草栽植土壤改性修复方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种林草栽植土壤改性修复方法，包括如下步骤：
S1、将林草污染处土壤铲起30-50cm深，在挖起后的土坑中钻出多个直径在20-30cm、长度在1.2-1.5m之间的深孔；
S2、在深孔内填充满修复剂，倒入淹没修复剂的水，静置1-2h，让修复剂充分与土坑下的土壤吸收；
S3、待步骤S2完成后，在土坑内铺设一层混合粉末，铺设厚度为2.0-3.0cm；
S4、将铲起的污染土壤与修复剂按照(12-15)：1的重量比例混合，均匀铺设在土坑内，然后对铺设好的土壤层进行灌溉，喷洒后熟化3-5天，此时，土壤中酸碱度保持平衡，并且重金属离子被吸附固定。
优选的，所述步骤S1中相邻两个深孔之间的距离为0.5-0.7m，多个深孔呈矩阵分布。
优选的，所述混合粉末是由淀粉、农作物秸秆焚化灰、粉煤灰按照10:22:31的比例混合而成，且淀粉、农作物秸秆焚化灰和粉煤灰均过100目的分子筛。
优选的，所述修复剂的制备过程包括如下步骤：
a、将100-120重量份的蒙脱土和55-65份的凹土混合粉碎，粉碎呈大小为0.1-0.3mm的颗粒混合物；
b、将步骤a中的颗粒混合物置于数控式连续汽爆机内进行连续汽爆处理，汽爆处理的时间为22-28s；
c、将步骤b中所得的汽爆产物浸入质量分数为9-11％的生化黄腐酸中处理32-38min，然后滤出用去离子水冲洗两遍晾干，得到改性混合土，备用；
d、将改性混合土与20-30重量份的钙镁磷肥、15-25重量份的环糊精、12-18重量份的生物质炭、8-12重量份的微生物菌剂混合均匀，得到混合物，向混合物中加入质量分数为0.12-0.18％的聚乙烯吡咯烷酮溶液和质量分数为0.21-0.28％的硼氢化钠溶液，升温至55-65℃，搅拌2-3h后，过滤，放入干燥箱中进行干燥，切碎，过筛，得到修复剂。
优选的，所述步骤d中的聚乙烯吡咯烷酮溶液与硼氢化钠溶液的重量比为6:(7-8)，且两者混合液的重量为混合物重量的2.5-3倍。
优选的，所述步骤d中的干燥箱以60-70℃的温度干燥至物料表面含水率低于2％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用修复剂对深层污染土壤进行处理，位于深孔内的修复剂在加入水时，渗入到深层土壤内，同时对上层污染土壤进行吸附，修复剂中的蒙脱土与凹土混合后经汽爆，削弱混合土的层间的结合力，使层间晶格裂开，层间距扩大，进而增大混合土的比表面积，紧接着利用生化黄腐酸对其进行处理，利用其羧基、醇羟基和酚羟基等官能团的作用，丰富的结合位点能与重金属离子通过多种结合模式进行络合，达到吸附固定重金属的作用，环糊精直接与污染的土壤混合，实现对土壤中重金属离子和农药污染物的吸附固定，解决了现有的重金属处理剂只能实现对重金属的吸附，对于有机农药污染物则需要另外添加吸附剂，造成修复成本高，处理工艺复杂的问题。在土壤土坑中铺设一层混合粉末，混合粉末为淀粉、农作物秸秆焚化灰和粉煤灰等碱性物质，实现与修复剂产生酸性物质中和的作用，且农作物秸秆焚化灰含钾化合物，给林草栽植在土壤上时提供微量元素，钙镁磷肥提供钙、镁、磷离子，为土壤中生物的生长提供必需的元素，微生物对土壤中有机物的去除，生物质炭为微生物菌剂提供呈现空间网状结构的载体，为微生物提供了吸附点位；同时还有利于底物和中间代谢产物的扩散，为微生物生长提供了充足的空间和氧气；此外还可以保护微生物免受有害环境的侵袭，为维持微生物正常代谢创造了良好的环境。本发明提供的修复方法有效去除土壤中的污染物，对土壤的深部吸附亦能吸附，具有突出的实质性特点和显著的进步。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供如下技术方案：
实施例1
一种林草栽植土壤改性修复方法，包括如下步骤：
S1、将林草污染处土壤铲起30cm深，在挖起后的土坑中钻出多个直径在20cm、长度在1.2m的深孔；
S2、在深孔内填充满修复剂，倒入淹没修复剂的水，静置1h，让修复剂充分与土坑下的土壤吸收；
S3、待步骤S2完成后，在土坑内铺设一层混合粉末，铺设厚度为2.0cm；
S4、将铲起的污染土壤与修复剂按照12：1的重量比例混合，均匀铺设在土坑内，然后对铺设好的土壤层进行灌溉，喷洒后熟化3天，此时，土壤中酸碱度保持平衡，并且重金属离子被吸附固定。
步骤S1中相邻两个深孔之间的距离为0.5m，多个深孔呈矩阵分布；混合粉末是由淀粉、农作物秸秆焚化灰、粉煤灰按照10:22:31的比例混合而成，且淀粉、农作物秸秆焚化灰和粉煤灰均过100目的分子筛。
修复剂的制备过程包括如下步骤：
a、将100重量份的蒙脱土和55份的凹土混合粉碎，粉碎呈大小为0.1mm的颗粒混合物；
b、将步骤a中的颗粒混合物置于数控式连续汽爆机内进行连续汽爆处理，汽爆处理的时间为22s；
c、将步骤b中所得的汽爆产物浸入质量分数为9％的生化黄腐酸中处理32min，然后滤出用去离子水冲洗两遍晾干，得到改性混合土，备用；
d、将改性混合土与20重量份的钙镁磷肥、15重量份的环糊精、12重量份的生物质炭、8重量份的微生物菌剂混合均匀，得到混合物，向混合物中加入质量分数为0.12％的聚乙烯吡咯烷酮溶液和质量分数为0.21％的硼氢化钠溶液，升温至55℃，搅拌2h后，过滤，放入干燥箱中进行干燥，切碎，过筛，得到修复剂。
步骤d中的聚乙烯吡咯烷酮溶液与硼氢化钠溶液的重量比为6:7，且两者混合液的重量为混合物重量的2.5倍；步骤d中的干燥箱以60℃的温度干燥至物料表面含水率低于2％。
实施例2
一种林草栽植土壤改性修复方法，包括如下步骤：
S1、将林草污染处土壤铲起40cm深，在挖起后的土坑中钻出多个直径在25cm、长度在1.4m的深孔；
S2、在深孔内填充满修复剂，倒入淹没修复剂的水，静置1.5h，让修复剂充分与土坑下的土壤吸收；
S3、待步骤S2完成后，在土坑内铺设一层混合粉末，铺设厚度为2.5cm；
S4、将铲起的污染土壤与修复剂按照14：1的重量比例混合，均匀铺设在土坑内，然后对铺设好的土壤层进行灌溉，喷洒后熟化4天，此时，土壤中酸碱度保持平衡，并且重金属离子被吸附固定。
步骤S1中相邻两个深孔之间的距离为0.6m，多个深孔呈矩阵分布；混合粉末是由淀粉、农作物秸秆焚化灰、粉煤灰按照10:22:31的比例混合而成，且淀粉、农作物秸秆焚化灰和粉煤灰均过100目的分子筛。
修复剂的制备过程包括如下步骤：
a、将110重量份的蒙脱土和60份的凹土混合粉碎，粉碎呈大小为0.2mm的颗粒混合物；
b、将步骤a中的颗粒混合物置于数控式连续汽爆机内进行连续汽爆处理，汽爆处理的时间为25s；
c、将步骤b中所得的汽爆产物浸入质量分数为10％的生化黄腐酸中处理35min，然后滤出用去离子水冲洗两遍晾干，得到改性混合土，备用；
d、将改性混合土与25重量份的钙镁磷肥、20重量份的环糊精、15重量份的生物质炭、10重量份的微生物菌剂混合均匀，得到混合物，向混合物中加入质量分数为0.15％的聚乙烯吡咯烷酮溶液和质量分数为0.25％的硼氢化钠溶液，升温至60℃，搅拌2.5h后，过滤，放入干燥箱中进行干燥，切碎，过筛，得到修复剂。
步骤d中的聚乙烯吡咯烷酮溶液与硼氢化钠溶液的重量比为6:7.5，且两者混合液的重量为混合物重量的2.7倍；步骤d中的干燥箱以65℃的温度干燥至物料表面含水率低于2％。
实施例3
一种林草栽植土壤改性修复方法，包括如下步骤：
S1、将林草污染处土壤铲起50cm深，在挖起后的土坑中钻出多个直径在30cm、长度在1.5m的深孔；
S2、在深孔内填充满修复剂，倒入淹没修复剂的水，静置2h，让修复剂充分与土坑下的土壤吸收；
S3、待步骤S2完成后，在土坑内铺设一层混合粉末，铺设厚度为3.0cm；
S4、将铲起的污染土壤与修复剂按照15：1的重量比例混合，均匀铺设在土坑内，然后对铺设好的土壤层进行灌溉，喷洒后熟化5天，此时，土壤中酸碱度保持平衡，并且重金属离子被吸附固定。
步骤S1中相邻两个深孔之间的距离为0.7m，多个深孔呈矩阵分布；混合粉末是由淀粉、农作物秸秆焚化灰、粉煤灰按照10:22:31的比例混合而成，且淀粉、农作物秸秆焚化灰和粉煤灰均过100目的分子筛。
修复剂的制备过程包括如下步骤：
a、将120重量份的蒙脱土和65份的凹土混合粉碎，粉碎呈大小为0.3mm的颗粒混合物；
b、将步骤a中的颗粒混合物置于数控式连续汽爆机内进行连续汽爆处理，汽爆处理的时间为28s；
c、将步骤b中所得的汽爆产物浸入质量分数为11％的生化黄腐酸中处理38min，然后滤出用去离子水冲洗两遍晾干，得到改性混合土，备用；
d、将改性混合土与30重量份的钙镁磷肥、25重量份的环糊精、18重量份的生物质炭、12重量份的微生物菌剂混合均匀，得到混合物，向混合物中加入质量分数为0.18％的聚乙烯吡咯烷酮溶液和质量分数为0.28％的硼氢化钠溶液，升温至65℃，搅拌3h后，过滤，放入干燥箱中进行干燥，切碎，过筛，得到修复剂。
步骤d中的聚乙烯吡咯烷酮溶液与硼氢化钠溶液的重量比为6:8，且两者混合液的重量为混合物重量的3倍；步骤d中的干燥箱以70℃的温度干燥至物料表面含水率低于2％。
为体现本发明的有益效果，做出如下实验：
在同一地段被污染的土壤的选取5段3m*3m的地块，按照实施例1-3的方法对其中三个地块处理，另外两个地块作为对比例1和对比例2，分别在这五个地块上种植上相同数量的杨树，六个月后，分别对其高度进行检测，观察生长情况，得到如下表1结果：
表1
由表1数据可得，经本发明处理后的土壤，其可以给杨树苗提供正常的营养元素，杨树生长情况良好，而未经处理的土壤，其含有的污染物质严重影响杨树苗的生长，导致杨树苗不长，生长情况不佳。
利用修复剂对深层污染土壤进行处理，位于深孔内的修复剂在加入水时，渗入到深层土壤内，同时对上层污染土壤进行吸附，修复剂中的蒙脱土与凹土混合后经汽爆，削弱混合土的层间的结合力，使层间晶格裂开，层间距扩大，进而增大混合土的比表面积，紧接着利用生化黄腐酸对其进行处理，利用其羧基、醇羟基和酚羟基等官能团的作用，丰富的结合位点能与重金属离子通过多种结合模式进行络合，达到吸附固定重金属的作用，环糊精直接与污染的土壤混合，实现对土壤中重金属离子和农药污染物的吸附固定，解决了现有的重金属处理剂只能实现对重金属的吸附，对于有机农药污染物则需要另外添加吸附剂，造成修复成本高，处理工艺复杂的问题。在土壤土坑中铺设一层混合粉末，混合粉末为淀粉、农作物秸秆焚化灰和粉煤灰等碱性物质，实现与修复剂产生酸性物质中和的作用，且农作物秸秆焚化灰含钾化合物，给林草栽植在土壤上时提供微量元素，钙镁磷肥提供钙、镁、磷离子，为土壤中生物的生长提供必需的元素，微生物对土壤中有机物的去除，生物质炭为微生物菌剂提供呈现空间网状结构的载体，为微生物提供了吸附点位；同时还有利于底物和中间代谢产物的扩散，为微生物生长提供了充足的空间和氧气；此外还可以保护微生物免受有害环境的侵袭，为维持微生物正常代谢创造了良好的环境。本发明提供的修复方法有效去除土壤中的污染物，对土壤的深部吸附亦能吸附，具有突出的实质性特点和显著的进步。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种林草栽植土壤改性修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将林草污染处土壤铲起30-50cm深，在挖起后的土坑中钻出多个直径在20-30cm、长度在1.2-1.5m之间的深孔；
S2、在深孔内填充满修复剂，倒入淹没修复剂的水，静置1-2h，让修复剂充分与土坑下的土壤吸收；
S3、待步骤S2完成后，在土坑内铺设一层混合粉末，铺设厚度为2.0-3.0cm；
S4、将铲起的污染土壤与修复剂按照(12-15)：1的重量比例混合，均匀铺设在土坑内，然后对铺设好的土壤层进行灌溉，喷洒后熟化3-5天，此时，土壤中酸碱度保持平衡，并且重金属离子被吸附固定。
2.根据权利要求1所述的一种林草栽植土壤改性修复方法，其特征在于：所述步骤S1中相邻两个深孔之间的距离为0.5-0.7m，多个深孔呈矩阵分布。
3.根据权利要求1所述的一种林草栽植土壤改性修复方法，其特征在于：所述混合粉末是由淀粉、农作物秸秆焚化灰、粉煤灰按照10:22:31的比例混合而成，且淀粉、农作物秸秆焚化灰和粉煤灰均过100目的分子筛。
4.根据权利要求1所述的一种林草栽植土壤改性修复方法，其特征在于：所述修复剂的制备过程包括如下步骤：
a、将100-120重量份的蒙脱土和55-65份的凹土混合粉碎，粉碎呈大小为0.1-0.3mm的颗粒混合物；
b、将步骤a中的颗粒混合物置于数控式连续汽爆机内进行连续汽爆处理，汽爆处理的时间为22-28s；
c、将步骤b中所得的汽爆产物浸入质量分数为9-11％的生化黄腐酸中处理32-38min，然后滤出用去离子水冲洗两遍晾干，得到改性混合土，备用；
d、将改性混合土与20-30重量份的钙镁磷肥、15-25重量份的环糊精、12-18重量份的生物质炭、8-12重量份的微生物菌剂混合均匀，得到混合物，向混合物中加入质量分数为0.12-0.18％的聚乙烯吡咯烷酮溶液和质量分数为0.21-0.28％的硼氢化钠溶液，升温至55-65℃，搅拌2-3h后，过滤，放入干燥箱中进行干燥，切碎，过筛，得到修复剂。
5.根据权利要求4所述的一种林草栽植土壤改性修复方法，其特征在于：所述步骤d中的聚乙烯吡咯烷酮溶液与硼氢化钠溶液的重量比为6:(7-8)，且两者混合液的重量为混合物重量的2.5-3倍。
6.根据权利要求4所述的一种林草栽植土壤改性修复方法，其特征在于：所述步骤d中的干燥箱以60-70℃的温度干燥至物料表面含水率低于2％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190806 |