CN110369468A - 一种重金属污染土壤的净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重金属污染土壤的净化方法，包括以下步骤：(1)将生物炭、膨润土分别粉碎，再与表面活性剂、复合菌剂、重金属捕集剂混合得到重金属修复材料；(2)将污染土壤深翻，向其中铺入一层修复材料，覆土再铺入一层修复材料；(3)定期检测土壤重金属含量；(4)至土壤重金属含量降至稳定后，将修复材料从土壤中回收。本发明有利于构建重金属吸附螯合固定的土壤环境，并极大地降低了重金属二次污染的风险，具有净化效率高、原料廉价、方法简练的优点，适合各类重金属污染土壤的修复净化使用。
Description
技术领域
本发明属于土壤净化技术领域，尤其涉及一种重金属污染土壤的净化方法。
背景技术
土壤重金属污染问题已成为制约我国可持续发展的重要问题，化工、电镀、电子和制革等工业产生的“三废”排放，矿山的采冶，城市生活垃圾的排放，污水灌溉和污泥农用等，使得土壤中的砷、镉、铬、铜、铁、汞、锰、镍、铅和锌等重金属元素大量溶出，土壤中的钙、镁、磷等营养元素大量淋失，土壤重金属毒害成为抑制作物生长和导致作物减产以及危害人类健康的主要原因，因此需要对重金属污染土壤进行处理。
我国现有的土壤安全利用技术包括化学方法、物理方法、生物方法、农作物安全利用技术等，总体上，不同的修复技术有不同的适用性和优劣势，其应用范围受土壤理化性质、污染程度、成本和修复时间等因素影响也会有所差异。如化学修复效果显著，但成本较高且存在破坏土壤功能和造成二次污染的环境风险；物理修复效果稳定、修复彻底，但工程量大；生物修复见效慢，其优势在于操作简单和环境友好性；农作物安全利用技术以不破坏土壤特性、无生态风险、边修复边生产等优势，已在湖南、广东等地的重金属污染农田推广，但其修复效果及社会经济可行性有待考证。因此，需要将多种技术进行集合，在一定程度上克服单一技术存在的缺点，提高防治、修复的效率、降低成本。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种重金属污染土壤的净化方法。
为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：
1、一种重金属污染土壤的净化方法，包括以下步骤：
(1)将生物炭、膨润土分别粉碎过60-100目筛，再与表面活性剂、复合菌剂、重金属捕集剂混合得到重金属修复材料；
(2)将污染土壤深翻至60-80cm，向其中铺入一层修复材料，覆土至20-30cm深处，再铺入一层修复材料；
(3)定期检测土壤重金属含量；
(4)至土壤重金属含量降至稳定后，将修复材料从土壤中回收。
所述原料按重量份依次为生物炭65-75份、膨润土17-23份、表面活性剂1-2份、复合菌剂3-8份、重金属捕集剂2-5份。
所述生物炭的制备方法如下：将植物秸秆切碎后送入煅烧炉中，加热升温至350-450℃，保温煅烧2-4小时后自然降温，收集得到生物炭。
所述表面活性剂为鼠李糖脂。
所述复合菌剂由芽孢杆菌、菌根真菌、米曲霉按质量比8：1：1混合制成。
所述重金属捕集剂的制备方法为：将壳聚糖、精氨酸混合后溶于水中，再向其中加入EDC和NHS，调节pH至5-6，于常温下反应10-16小时，完成后浓缩12-24小时，所得产物冷冻干燥即得。
其中原料按摩尔比依次为壳聚糖4-5、精氨酸4-5、EDC 3-4、NHS 1-2。
所述步骤2中每层修复材料铺设厚度为2-4cm。
本发明的优点是：
本发明重金属污染土壤的净化方法采用多种修复材料进行复合净化，其中生物炭、膨润土作为基质能大幅提高土壤有机质含量，同时其多孔性质也为重金属提供吸附位点，复合菌剂的使用能够优化土壤有益菌群结构，提高活性以降解、代谢、螯合土壤游离的重金属离子，重金属捕集剂则通过壳聚糖进行接枝，引入具有较大位阻的氨基酸，以抑制壳聚糖大分子内和分子间氢键的形成，增加壳聚糖中孤对电子与金属离子的接触位点，提高了配位原子的利用率，从而实现捕集剂对重金属离子强力的吸附处理能力，同时，表面活性剂的添加利用其两亲性分子结构特征，能有效减小微生物吸附位置和生物摄取位置之间的扩散路径，有助于微生物吸附到被重金属污染物占据的捕集剂上，增加复合菌剂与捕集到的重金属接触机会，提高生物净化效率，表面活性剂本身作为额外碳源也能够促进微生物菌的增长，营造更有利于重金属吸附螯合固定的土壤环境，最后将修复材料从土壤中回收，极大地降低了重金属二次污染的风险，具有净化效率高、原料廉价、方法简练的优点，适合各类重金属污染土壤的修复净化使用。
具体实施方式
以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例1
一种重金属污染土壤的净化方法，包括以下步骤：
(1)将生物炭60kg、膨润土20kg分别粉碎过80目筛，再与鼠李糖脂1kg、复合菌剂5kg、重金属捕集剂4kg混合得到重金属修复材料样品1；
(2)将污染土壤深翻至70cm，向其中铺入一层修复材料，覆土至25cm深处，再铺入一层修复材料，每层修复材料铺设厚度为3cm；
(3)定期检测土壤重金属含量；
(4)至土壤重金属含量降至稳定后，将修复材料从土壤中回收。
其中生物炭的制备方法如下：将植物秸秆切碎后送入煅烧炉中，加热升温至400℃，保温煅烧3小时后自然降温，收集得到生物炭。
其中复合菌剂由芽孢杆菌、菌根真菌、米曲霉按质量比8：1：1混合制成。
其中重金属捕集剂的制备方法为：将壳聚糖、精氨酸混合后溶于水中，再向其中加入EDC和NHS，调节pH至5，于常温下反应12小时，完成后浓缩18小时，所得产物冷冻干燥即得。
其中原料按摩尔比依次为壳聚糖5、精氨酸4、EDC 3、NHS 1。
实施例2
一种重金属污染土壤的净化方法，包括以下步骤：
(1)将生物炭65kg、膨润土17kg分别粉碎过60目筛，再与鼠李糖脂1kg、复合菌剂3kg、重金属捕集剂2kg混合得到重金属修复材料样品2；
(2)将污染土壤深翻至60cm，向其中铺入一层修复材料，覆土至20cm深处，再铺入一层修复材料，每层修复材料铺设厚度为2cm；
(3)定期检测土壤重金属含量；
(4)至土壤重金属含量降至稳定后，将修复材料从土壤中回收。
其中生物炭的制备方法如下：将植物秸秆切碎后送入煅烧炉中，加热升温至350℃，保温煅烧2小时后自然降温，收集得到生物炭。
其中复合菌剂由芽孢杆菌、菌根真菌、米曲霉按质量比8：1：1混合制成。
其中重金属捕集剂的制备方法为：将壳聚糖、精氨酸混合后溶于水中，再向其中加入EDC和NHS，调节pH至5，于常温下反应10小时，完成后浓缩12小时，所得产物冷冻干燥即得。
其中原料按摩尔比依次为壳聚糖4、精氨酸4、EDC 3、NHS 1。
实施例3
一种重金属污染土壤的净化方法，包括以下步骤：
(1)将生物炭75kg、膨润土23kg分别粉碎过100目筛，再与鼠李糖脂2kg、复合菌剂8kg、重金属捕集剂5kg混合得到重金属修复材料样品3；
(2)将污染土壤深翻至80cm，向其中铺入一层修复材料，覆土至30cm深处，再铺入一层修复材料，每层修复材料铺设厚度为4cm；
(3)定期检测土壤重金属含量；
(4)至土壤重金属含量降至稳定后，将修复材料从土壤中回收。
其中生物炭的制备方法如下：将植物秸秆切碎后送入煅烧炉中，加热升温至450℃，保温煅烧4小时后自然降温，收集得到生物炭。
其中复合菌剂由芽孢杆菌、菌根真菌、米曲霉按质量比8：1：1混合制成。
其中重金属捕集剂的制备方法为：将壳聚糖、精氨酸混合后溶于水中，再向其中加入EDC和NHS，调节pH至6，于常温下反应16小时，完成后浓缩24小时，所得产物冷冻干燥即得。
其中原料按摩尔比依次为壳聚糖5、精氨酸5、EDC 4、NHS 2。
在某硫铁矿区周边农田采集了土壤综合样品，经检测各重金属元素均超标，分别对其用实施例1、2、3所得样品1、2、3进行净化修复，结果如表1所示：
表1土壤综合样品及处理后重金属元素含量
由上表可以看出，经本发明重金属污染土壤净化后，土壤各类重金属含量均有较大幅度的下降，且能保持平稳，具有较好的净化效率和使用稳定性。
Claims (8)
1.一种重金属污染土壤的净化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将生物炭、膨润土分别粉碎过60-100目筛，再与表面活性剂、复合菌剂、重金属捕集剂混合得到重金属修复材料；
(2)将污染土壤深翻至60-80cm，向其中铺入一层修复材料，覆土至20-30cm深处，再铺入一层修复材料；
(3)定期检测土壤重金属含量；
(4)至土壤重金属含量降至稳定后，将修复材料从土壤中回收。
2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的净化方法，其特征在于，所述原料按重量份依次为生物炭65-75份、膨润土17-23份、表面活性剂1-2份、复合菌剂3-8份、重金属捕集剂2-5份。
3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的净化方法，其特征在于，所述生物炭的制备方法如下：将植物秸秆切碎后送入煅烧炉中，加热升温至350-450℃，保温煅烧2-4小时后自然降温，收集得到生物炭。
4.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的净化方法，其特征在于，所述表面活性剂为鼠李糖脂。
5.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的净化方法，其特征在于，所述复合菌剂由芽孢杆菌、菌根真菌、米曲霉按质量比8：1：1混合制成。
6.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的净化方法，其特征在于，所述步骤重金属捕集剂的制备方法为：将壳聚糖、精氨酸混合后溶于水中，再向其中加入EDC和NHS，调节pH至5-6，于常温下反应10-16小时，完成后浓缩12-24小时，所得产物冷冻干燥即得。
7.根据权利要求6所述的重金属污染土壤的净化方法，其特征在于，所述原料按摩尔比依次为壳聚糖4-5、精氨酸4-5、EDC3-4、NHS1-2。
8.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的净化方法，其特征在于，所述步骤2中每层修复材料铺设厚度为2-4cm。
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