CN114733892A - 一种农田土壤铜、镍污染治理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种农田土壤铜、镍污染治理方法，涉及土壤治理领域。一种农田土壤铜、镍污染治理方法，其包括如下步骤：对农田土壤进行破碎筛分，然后通过淋洗剂对土壤进行淋洗，淋洗完成后向土壤中加入钝化剂，并进行养护；其中，上述淋洗剂为壳聚糖溶液和EDTA溶液的混合溶液；上述钝化剂包括如下原料：生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥。其能够有效治理农田土壤中铜、镍等重金属污染，恢复土壤健康，治理效果好。
Description
技术领域
本发明涉及土壤治理技术领域，具体而言，涉及一种农田土壤铜、镍污染治理方法。
背景技术
土壤污染物大致可分为无机污染物和有机污染物两大类。无机污染物主要包括酸、碱、重金属，盐类、放射性元素铯、锶的化合物、含砷、硒、氟的化合物等。有机污染物主要包括有机农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂、3,4-苯并芘以及由城市污水、污泥及厩肥带来的有害微生物等。
其中，土壤无机污染物中以重金属比较突出，主要是由于重金属不能为土壤微生物所分解，而易于积累、转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。
发明内容
本发明的目的在于提供一种农田土壤铜、镍污染治理方法，其能够有效治理农田土壤中铜、镍等重金属污染，恢复土壤健康，治理效果好。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明实施例提供一种农田土壤铜、镍污染治理方法，其包括如下步骤：对农田土壤进行破碎筛分，然后通过淋洗剂对土壤进行淋洗，淋洗完成后向土壤中加入钝化剂，并进行养护；
其中，上述淋洗剂为壳聚糖溶液和EDTA溶液的混合溶液；
上述钝化剂包括如下原料：生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
本发明实施例提供了一种农田土壤铜、镍污染治理方法，其包括如下步骤：对农田土壤进行破碎筛分，然后通过淋洗剂对土壤进行淋洗，淋洗完成后向土壤中加入钝化剂，并进行养护；
其中，上述淋洗剂为壳聚糖溶液和EDTA溶液的混合溶液；
上述钝化剂包括如下原料：生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥。
这样的一种农田土壤铜、镍污染治理方法，其首先对受污染的土壤进行破碎筛分，一方面可以筛去土壤中的大颗粒污染物，另一方面也能够使土壤结构疏松，方便通过后续步骤对土壤进行修复治理。然后对破碎后的土壤使用淋洗剂进行淋洗，使淋洗剂与土壤中重金属污染物反应进行解吸、螯合、溶解等化学作用，进而将土壤中的重金属污染物迁移出来，以实现对受污染土壤的修复治理。冲淋完成后再向土壤中加入钝化剂，并进行养护；通过钝化剂来进一步对土壤中的重金属污染物进行吸附固定，同时对土壤的理化性质进行改善，增强土壤肥力，能够进一步增强对重金属污染土壤的治理修复效果。
其中，上述淋洗剂中，壳聚糖是天然多糖中唯一的碱性多糖，具有生物降解性、生物相容性、无毒性、抑菌等多种功能，其分子链上含有多种功能基团，能够与多种金属发生螯合反应，具有较强的螯合吸附性能，能够有效对受到铜、镍等金属污染的土壤进行修复治理；EDTA同样对多种重金属具有螯合作用，能和碱金属、稀土元素和过渡金属等形成稳定的水溶性络合物，其与壳聚糖相配合，能够有效增强淋洗剂对受污染土壤的淋洗效果，进一步增强对土壤的修复治理能力；同时，EDTA还能够有效增强壳聚糖的抑菌能力，更有利于对受污染土壤进行修复治理。
同时，上述钝化剂中，生物炭原料来源广泛，其结构具有多孔性质，具有比表面积大，孔隙度高、官能团种类多等优点，对多种重金属均具有较强的吸附能力，同时能够改善土壤结构，能够有效应用于重金属污染土壤治理；石灰石中的主要成分为碳酸钙，能够改善受污染土壤的pH环境，同时与土壤中的重金属相吸附结合，还能够抑制作物对重金属污染物的吸收，降低污染物对农作物的毒害，配合钝化剂中的其他原料，能够有效改善土壤的理化性质，对重金属污染物起到固定的效果。腐殖酸钠能够与重金属离子发生交换、络合和吸附作用，其能够降低土壤中镍等重金属的弱酸提取态和可还原态含量，并增加其残渣态含量，同时还能够抑制作物对土壤中重金属污染物的吸收，也能够提高受污染土壤中土壤酶活性，能够有效起到对受污染土壤的修复、治理的效果。沸石具有特殊的架状结构，具有良好的吸附性能，能够对土壤中的重金属污染物起到吸附固定的效果；沸石与石灰石、生物炭相配合，能够有效降低土壤中铜、镍等重金属污染物的有效态含量，改善土壤的理化性质，能够有效对污染土壤进行治理修复。磷酸二氢钾在农业上常用作高效磷钾复合肥，在能够补充土壤营养的同时，配合生物炭等其他原料，能够有效增强对土壤中重金属污染物的固定效果，具有促进作物生长、抗虫害等功效。有机肥来源丰富，含有多种营养物质，能够有效补充土壤营养，增强土壤肥力；同时能够改善土壤的理化状况和生物特性，有助于进一步提升对受污染土壤的治理效果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本发明。
本发明实施例提供了一种农田土壤铜、镍污染治理方法，其包括如下步骤：对农田土壤进行破碎筛分，然后通过淋洗剂对土壤进行淋洗，淋洗完成后向土壤中加入钝化剂，并进行养护；
其中，上述淋洗剂为壳聚糖溶液和EDTA溶液的混合溶液；
上述钝化剂包括如下原料：生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥。
在上述实施例中，其首先对受污染的土壤进行破碎筛分，一方面可以筛去土壤中的大颗粒污染物，另一方面也能够使土壤结构疏松，方便通过后续步骤对土壤进行修复治理。然后对破碎后的土壤使用淋洗剂进行淋洗，使淋洗剂与土壤中重金属污染物反应进行解吸、螯合、溶解等化学作用，进而将土壤中的重金属污染物迁移出来，以实现对受污染土壤的修复治理。冲淋完成后再向土壤中加入钝化剂，并进行养护；通过钝化剂来进一步对土壤中的重金属污染物进行吸附固定，同时对土壤的理化性质进行改善，增强土壤肥力，能够进一步增强对重金属污染土壤的治理修复效果。
其中，上述淋洗剂中，壳聚糖是天然多糖中唯一的碱性多糖，具有生物降解性、生物相容性、无毒性、抑菌等多种功能，其分子链上含有多种功能基团，能够与多种金属发生螯合反应，具有较强的螯合吸附性能，能够有效对受到铜、镍等金属污染的土壤进行修复治理；EDTA同样对多种重金属具有螯合作用，能和碱金属、稀土元素和过渡金属等形成稳定的水溶性络合物，其与壳聚糖相配合，能够有效增强淋洗剂对受污染土壤的淋洗效果，进一步增强对土壤的修复治理能力；同时，EDTA还能够有效增强壳聚糖的抑菌能力，更有利于对受污染土壤进行修复治理。
同时，上述钝化剂中，生物炭原料来源广泛，其结构具有多孔性质，具有比表面积大，孔隙度高、官能团种类多等优点，对多种重金属均具有较强的吸附能力，同时能够改善土壤结构，能够有效应用于重金属污染土壤治理；石灰石中的主要成分为碳酸钙，能够改善受污染土壤的pH环境，同时与土壤中的重金属相吸附结合，还能够抑制作物对重金属污染物的吸收，降低污染物对农作物的毒害，配合钝化剂中的其他原料，能够有效改善土壤的理化性质，对重金属污染物起到固定的效果。腐殖酸钠能够与重金属离子发生交换、络合和吸附作用，其能够降低土壤中镍等重金属的弱酸提取态和可还原态含量，并增加其残渣态含量，同时还能够抑制作物对土壤中重金属污染物的吸收，也能够提高受污染土壤中土壤酶活性，能够有效起到对受污染土壤的修复、治理的效果。沸石具有特殊的架状结构，具有良好的吸附性能，能够对土壤中的重金属污染物起到吸附固定的效果；沸石与石灰石、生物炭相配合，能够有效降低土壤中铜、镍等重金属污染物的有效态含量，改善土壤的理化性质，能够有效对污染土壤进行治理修复。磷酸二氢钾在农业上常用作高效磷钾复合肥，在能够补充土壤营养的同时，配合生物炭等其他原料，能够有效增强对土壤中重金属污染物的固定效果，具有促进作物生长、抗虫害等功效。有机肥来源丰富，含有多种营养物质，能够有效补充土壤营养，增强土壤肥力；同时能够改善土壤的理化状况和生物特性，有助于进一步提升对受污染土壤的治理效果。
进一步的，在本发明的一些实施例中，上述淋洗剂中，壳聚糖浓度为0.3-1g/L，EDTA浓度为0.3-1g/L。
在上述实施例中，通过对淋洗剂中壳聚糖和EDTA的浓度进行控制，能够更好的使壳聚糖和EDTA相互配合，增强淋洗剂对受污染土壤的淋洗效果，对受污染土壤中的重金属污染物螯合吸附，有利于进一步增强对受重金属污染的农田土壤的修复治理效果。
进一步的，在本发明的一些实施例中，上述淋洗剂中，壳聚糖浓度为0.8g/L，EDTA浓度为0.3g/L。
在上述实施例中，通过对淋洗剂中的壳聚糖和EDTA的浓度进行进一步的限制，能够使淋洗剂的配方更加合理，从而使壳聚糖和EDTA能够更好的相互配合，充分发挥各自的有益功效，更有利于对土壤进行修复治理。优选的，上述淋洗剂的pH为3-6。
进一步的，在本发明的一些实施例中，上述钝化剂中，生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥的重量比为(4-8)：(1-3)：(0.4-1.2)：(2-6)：(0.4-1.2)：(1-2)。
在上述实施例中，通过对钝化剂中的各原料的用量配比进行限制，能够更好的使生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥相互配合，起到改善土壤理化性质，对重金属污染物吸附固定，补充土壤营养，增强土壤肥力等功效，能够有效对受污染的农田土壤进行修复治理。
进一步的，在本发明的一些实施例中，上述钝化剂中，生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥的重量比为6：2：1：4：0.8：1.2。
在上述实施例中，通过对钝化剂中的各原料的用量配比进行进一步的限制，能够使钝化剂的配方更加合理，使钝化剂中的各原料能够更好的相互配合，充分发挥各自的有益功效，从而进一步增强对受污染土壤的修复治理效果，更有利于使用。
进一步的，在本发明的一些实施例中，上述生物炭是由玉米秸秆和小麦秸秆按2：1的重量比经过高温热解并干燥后制备而得。
在上述实施例中，玉米秸秆和小麦秸秆原料易得，而通过对玉米秸秆和小麦秸秆的配比进行限制，并通过高温热解制备得到生物炭，能够在得到质量优异的生物炭同时，还能够实现对废弃资源的再利用，有助于节约资源；由玉米秸秆和小麦秸秆为原料制备得到的生物炭，能够有效对铜、镍等重金属污染物起到吸附固定的效果，有助于进一步提升对受污染土壤的修复治理效果。
进一步的，在本发明的一些实施例中，于500℃下热解1.5h。
在上述实施例中，通过对热解温度和热解时间进行控制，能够得到品质更高，性能更好，活性更高的生物炭产品，有助于增强对受污染土壤中重金属污染物的吸附固定的效果，从而进一步增强对受污染土壤的修复治理能力。
进一步的，在本发明的一些实施例中，每克土壤所使用2-5ml淋洗剂进行淋洗。
在上述实施例中，通过对淋洗剂的用量进行控制，能够更好的对受污染的土壤进行淋洗，使淋洗剂能够充分发挥其能力，起到对土壤的修复治理效果，同时也可以避免因用量不合适而对淋洗效果带来不利的影响，更有利于使用。
进一步的，在本发明的一些实施例中，上述钝化剂的用量为土壤重量的3-5％。
在上述实施例中，通过对钝化剂的用量进行限制，能够更好的使钝化剂发挥其功效，增强其对重金属污染物吸附固定、改善土壤理化特性、增强土壤肥力等功效，也可以避免因用量不合适而对土壤带来不利的影响。
进一步的，在本发明的一些实施例中，加水使土壤含水量达到40-60％，养护3天。
在上述实施例中，通过加水使土壤含水量达到40-60％，并进行养护，有助于使钝化剂充分与土壤混合，使钝化剂能够充分对土壤中的重金属污染物进行吸附固定，实现对土壤的全面修复，有利于进一步提升治理效果。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种农田土壤铜、镍污染治理方法，其包括如下步骤：
对农田土壤进行破碎筛分，然后通过淋洗剂按每克土壤使用2ml淋洗剂对土壤进行淋洗，淋洗完成后向土壤中加入土壤重量的3％的钝化剂，加水使土壤含水量达到40％，养护3天；
其中，上述淋洗剂为壳聚糖溶液和EDTA溶液的混合溶液，其壳聚糖浓度为0.4g/L，EDTA浓度为0.3g/L。
上述钝化剂包括重量比为4：1：0.6：3：0.6：1的生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥。
上述生物炭由玉米秸秆和小麦秸秆按2：1的重量比于500℃下热解1.5h并干燥后制备而得。
实施例2
本实施例提供了一种农田土壤铜、镍污染治理方法，其包括如下步骤：
对农田土壤进行破碎筛分，然后通过淋洗剂按每克土壤使用2ml淋洗剂对土壤进行淋洗，淋洗完成后向土壤中加入土壤重量的3％的钝化剂，加水使土壤含水量达到45％，养护3天；
其中，上述淋洗剂为壳聚糖溶液和EDTA溶液的混合溶液，其壳聚糖浓度为0.6g/L，EDTA浓度为0.8g/L。
上述钝化剂包括重量比为7：2：1.2：4：1：1的生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥。
上述生物炭由玉米秸秆和小麦秸秆按2：1的重量比于500℃下热解1.5h并干燥后制备而得。
实施例3
本实施例提供了一种农田土壤铜、镍污染治理方法，其包括如下步骤：
对农田土壤进行破碎筛分，然后通过淋洗剂按每克土壤使用4ml淋洗剂对土壤进行淋洗，淋洗完成后向土壤中加入土壤重量的5％的钝化剂，加水使土壤含水量达到50％，养护3天；
其中，上述淋洗剂为壳聚糖溶液和EDTA溶液的混合溶液，其壳聚糖浓度为0.6g/L，EDTA浓度为0.3g/L。
上述钝化剂包括重量比为5：1：1：3：0.8：2的生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥。
上述生物炭由玉米秸秆和小麦秸秆按2：1的重量比于500℃下热解1.5h并干燥后制备而得。
实施例4
本实施例提供了一种农田土壤铜、镍污染治理方法，其包括如下步骤：
对农田土壤进行破碎筛分，然后通过淋洗剂按每克土壤使用3ml淋洗剂对土壤进行淋洗，淋洗完成后向土壤中加入土壤重量的3％的钝化剂，加水使土壤含水量达到45％，养护3天；
其中，上述淋洗剂为壳聚糖溶液和EDTA溶液的混合溶液，其壳聚糖浓度为0.8g/L，EDTA浓度为0.3g/L。
上述钝化剂包括重量比为6：2：1：4：0.8：1.2的生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥。
上述生物炭由玉米秸秆和小麦秸秆按2：1的重量比于500℃下热解1.5h并干燥后制备而得。
实施例5
本实施例提供了一种农田土壤铜、镍污染治理方法，其包括如下步骤：
对农田土壤进行破碎筛分，然后通过淋洗剂按每克土壤使用3ml淋洗剂对土壤进行淋洗，淋洗完成后向土壤中加入土壤重量的4％的钝化剂，加水使土壤含水量达到60％，养护3天；
其中，上述淋洗剂为壳聚糖溶液和EDTA溶液的混合溶液，其壳聚糖浓度为0.3-1g/L，EDTA浓度为0.3-1g/L。
上述钝化剂包括重量比为6：2：1：4：0.8：1.2的生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥。
上述生物炭由玉米秸秆和小麦秸秆按2：1的重量比于500℃下热解1.5h并干燥后制备而得。
试验例
取受铜、镍等重金属污染的农田土壤，按照本发明实施例1-5所提供的一种农田土壤铜、镍污染治理方法进行修复治理；待试土壤的性质如表1所示：
表1
检测结果如表2所示：
表2
根据试验结果可知，本发明提供的一种农田土壤铜、镍污染治理方法能够有效降低受污染土壤中铜、镍等重金属污染物的有效态含量，其对受污染土壤的治理修复效果好。
综上所述，本发明实施例提供的一种农田土壤铜、镍污染治理方法，其首先对受污染的土壤进行破碎筛分，一方面可以筛去土壤中的大颗粒污染物，另一方面也能够使土壤结构疏松，方便通过后续步骤对土壤进行修复治理。然后对破碎后的土壤使用淋洗剂进行淋洗，使淋洗剂与土壤中重金属污染物反应进行解吸、螯合、溶解等化学作用，进而将土壤中的重金属污染物迁移出来，以实现对受污染土壤的修复治理。冲淋完成后再向土壤中加入钝化剂，并进行养护；通过钝化剂来进一步对土壤中的重金属污染物进行吸附固定，同时对土壤的理化性质进行改善，增强土壤肥力，能够进一步增强对重金属污染土壤的治理修复效果。
其中，上述淋洗剂中，壳聚糖是天然多糖中唯一的碱性多糖，具有生物降解性、生物相容性、无毒性、抑菌等多种功能，其分子链上含有多种功能基团，能够与多种金属发生螯合反应，具有较强的螯合吸附性能，能够有效对受到铜、镍等金属污染的土壤进行修复治理；EDTA同样对多种重金属具有螯合作用，能和碱金属、稀土元素和过渡金属等形成稳定的水溶性络合物，其与壳聚糖相配合，能够有效增强淋洗剂对受污染土壤的淋洗效果，进一步增强对土壤的修复治理能力；同时，EDTA还能够有效增强壳聚糖的抑菌能力，更有利于对受污染土壤进行修复治理。
同时，上述钝化剂中，生物炭原料来源广泛，其结构具有多孔性质，具有比表面积大，孔隙度高、官能团种类多等优点，对多种重金属均具有较强的吸附能力，同时能够改善土壤结构，能够有效应用于重金属污染土壤治理；石灰石中的主要成分为碳酸钙，能够改善受污染土壤的pH环境，同时与土壤中的重金属相吸附结合，还能够抑制作物对重金属污染物的吸收，降低污染物对农作物的毒害，配合钝化剂中的其他原料，能够有效改善土壤的理化性质，对重金属污染物起到固定的效果。腐殖酸钠能够与重金属离子发生交换、络合和吸附作用，其能够降低土壤中镍等重金属的弱酸提取态和可还原态含量，并增加其残渣态含量，同时还能够抑制作物对土壤中重金属污染物的吸收，也能够提高受污染土壤中土壤酶活性，能够有效起到对受污染土壤的修复、治理的效果。沸石具有特殊的架状结构，具有良好的吸附性能，能够对土壤中的重金属污染物起到吸附固定的效果；沸石与石灰石、生物炭相配合，能够有效降低土壤中铜、镍等重金属污染物的有效态含量，改善土壤的理化性质，能够有效对污染土壤进行治理修复。磷酸二氢钾在农业上常用作高效磷钾复合肥，在能够补充土壤营养的同时，配合生物炭等其他原料，能够有效增强对土壤中重金属污染物的固定效果，具有促进作物生长、抗虫害等功效。有机肥来源丰富，含有多种营养物质，能够有效补充土壤营养，增强土壤肥力；同时能够改善土壤的理化状况和生物特性，有助于进一步提升对受污染土壤的治理效果。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
Claims (10)
1.一种农田土壤铜、镍污染治理方法，其特征在于，其包括如下步骤：对农田土壤进行破碎筛分，然后通过淋洗剂对土壤进行淋洗，淋洗完成后向土壤中加入钝化剂，并进行养护；
其中，所述淋洗剂为壳聚糖溶液和EDTA溶液的混合溶液；
所述钝化剂包括如下原料：生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥。
2.根据权利要求1所述的农田土壤铜、镍污染治理方法，其特征在于，所述淋洗剂中，壳聚糖浓度为0.3-1g/L，EDTA浓度为0.3-1g/L。
3.根据权利要求2所述的农田土壤铜、镍污染治理方法，其特征在于，所述淋洗剂中，壳聚糖浓度为0.8g/L，EDTA浓度为0.3g/L。
4.根据权利要求1所述的农田土壤铜、镍污染治理方法，其特征在于，所述钝化剂中，生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥的重量比为(4-8)：(1-3)：(0.4-1.2)：(2-6)：(0.4-1.2)：(1-2)。
5.根据权利要求4所述的农田土壤铜、镍污染治理方法，其特征在于，所述钝化剂中，生物炭、石灰石、腐殖酸钠、沸石、磷酸二氢钾和有机肥的重量比为6：2：1：4：0.8：1.2。
6.根据权利要求1所述的农田土壤铜、镍污染治理方法，其特征在于，所述生物炭是由玉米秸秆和小麦秸秆按2：1的重量比经过高温热解并干燥后制备而得。
7.根据权利要求6所述的农田土壤铜、镍污染治理方法，其特征在于，于500℃下热解1.5h。
8.根据权利要求1所述的农田土壤铜、镍污染治理方法，其特征在于，每克土壤所使用2-5ml淋洗剂进行淋洗。
9.根据权利要求1所述的农田土壤铜、镍污染治理方法，其特征在于，所述钝化剂的用量为土壤重量的3-5％。
10.根据权利要求1所述的农田土壤铜、镍污染治理方法，其特征在于，加水使土壤含水量达到40-60％，养护3天。
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