專利名稱：：重金屬污染土壤的蒙脫土原位修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于資源環(huán)境
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及重金屬污染土壤的物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)。
背景技術(shù)：
：隨著工農(nóng)業(yè)的迅猛增長(zhǎng)，土壤重金屬污染的問題越來越嚴(yán)重。據(jù)國(guó)家環(huán)?？偩謭?bào)道，目前我國(guó)受Cd、As、Cr、Pb等重金屬污染的耕地面積近2000萬hm、約占總耕地面積的1/5。由于重金屬污染同時(shí)具有普遍性、隱蔽性、長(zhǎng)期性等特點(diǎn)，治理重金屬污染土壤仍是當(dāng)今世界的一大難題。土壤重金屬污染一方面會(huì)通過污染食物鏈或污染大氣而危害人畜的健康，引發(fā)癌癥或慢性疾病等；另一方面可能導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)或絕收。目前土壤重金屬污染治理方法可歸納為物理工程措施、生物措施、改良措施、農(nóng)業(yè)措施四種。每種方法都存在其優(yōu)缺點(diǎn)用工程措施來治理重金屬污染土壤，具有效果徹底、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但工程量大、治理費(fèi)用高和易引起土壤肥力減弱。生物措施實(shí)施較簡(jiǎn)便、投資較少和對(duì)環(huán)境攏動(dòng)少，但治理效率低(如超積累植物通常都矮小、生物量低、生長(zhǎng)緩慢且周期長(zhǎng))，不能治理重污染土壤(因高耐重金屬植物不易尋找)。而加入到修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)土壤環(huán)境中的微生物抗性差、難以很快適應(yīng)，在土壤環(huán)境中的移動(dòng)性能差，易受污染物毒性效應(yīng)的抑制。用農(nóng)業(yè)措施來治理重金屬污染土壤，具有可與常規(guī)農(nóng)事操作結(jié)合起來進(jìn)行、費(fèi)用較低、實(shí)施較方便等優(yōu)點(diǎn)。但存在有些方法周期長(zhǎng)和效果不顯著等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的改良劑是磷酸鹽、石灰、黏土礦物、粉煤灰、泥炭等，成本較高，在修復(fù)過程中對(duì)單一重金屬污染土壤的修復(fù)效果比較顯著，而對(duì)于幾種元素伴生的污染現(xiàn)象處理效果并不突出。傳統(tǒng)的固定劑能夠產(chǎn)生二次污染，在土壤條件改變時(shí)，穩(wěn)定性受到影響。例如，申請(qǐng)?zhí)枮?00510002116.x(公開號(hào)為CN1631561A)的申請(qǐng)文件公開了一種名稱為"重金屬污染土壤原位修復(fù)劑"，其主要由鈉基膨潤(rùn)土、海泡石、凹凸棒石、粉煤灰及微生物菌根按一定比例混合加入土壤中，雖然能夠達(dá)到一定的效果，但由于其中的粉煤灰是工業(yè)原料，粉煤灰中的有害成分是未燃盡炭粒，其吸水性大，強(qiáng)度低，易風(fēng)化，可能會(huì)改變土壤的團(tuán)聚結(jié)構(gòu)，影響土壤的保肥和蓄肥能力。在這四種修復(fù)劑存在的條件下微生物菌根能發(fā)揮的作用也可能受到制約。蒙脫土是土壤中比表面積大、分布很廣的一種粘土礦物，也是土壤中主要的活性組分之一，具有典型的2:1型層狀結(jié)構(gòu)，為少量堿及堿土金屬的含水鋁硅酸鹽礦物，層間域存在著大量可交換的親水性無機(jī)陽(yáng)離子。其理想的化學(xué)式為(Na，Ca)。.33(Al，Mg，F(xiàn)e)2[(Si，A1)401Q](0H)2*n1120。蒙脫土晶體化學(xué)特點(diǎn)是類質(zhì)同象種類多，使之化學(xué)成分復(fù)雜，變化大。八面體空隙中的Al3+常被低價(jià)的Mg2+、Fe2+置換；四面體空隙中的Si4+被Al3+置換，由于低價(jià)陽(yáng)離子替代高價(jià)陽(yáng)離子，使結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生多余的負(fù)電價(jià)。為了保持電中性，在結(jié)構(gòu)層之間，除水分子外，存在較大半徑的陽(yáng)離子Na+、C^+、Mg"等。這些陽(yáng)離子是可交換的，使蒙脫土具有離子交換性、吸水性、膨脹性、觸變性、粘結(jié)性、吸附性等一系列很有價(jià)值的特性，廣泛用于農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)及化妝品、藥品等領(lǐng)域，是一種用途廣泛的天然礦物材料。3蒙脫土是膨潤(rùn)土礦的目的礦物，世界膨潤(rùn)土資源豐富，分布甚廣，總儲(chǔ)量約為25億噸，其中美國(guó)、原蘇聯(lián)和中國(guó)的儲(chǔ)量占世界儲(chǔ)量的3/4，其次是意大利、希臘、澳大利亞和德國(guó)。我國(guó)膨潤(rùn)土礦產(chǎn)遍布全國(guó)23個(gè)省，大型礦床20多個(gè)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種重金屬?gòu)?fù)合污染土壤的蒙脫土原位修復(fù)方法，具有成本低(可以用很低的價(jià)格大批量買到)、效果好、應(yīng)用范圍廣、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是直接將納米鈉基蒙脫土添加到重金屬污染土壤中混勻，納米鈉基蒙脫土添加比例《8%wt，粒度為《100目。有益效果(1)本方法采用的蒙脫土是天然的納米材料，體現(xiàn)了天然自凈化作用的特色，可以有效固定土壤中的多種重金屬，土壤中有效態(tài)Cu、Zn、Cd的含量顯著降低，可以有效防止重金屬在土壤中遷移進(jìn)入植物體內(nèi)，從而減少了重金屬對(duì)植物的毒害作用，植物的生物量顯著增加，植株的重金屬含量顯著降低，從根本上防止重金屬進(jìn)入食物鏈。(2)應(yīng)用蒙脫土修復(fù)重金屬污染土壤適合于原位修復(fù)，與工程措施、電動(dòng)修復(fù)等方法相比，操作簡(jiǎn)單，便于實(shí)施。與活性炭(20-22$kg-"、沸石(15.4$kg—"、納米零價(jià)鐵(40$kg-1)等常用修復(fù)劑相比，蒙脫土(0.04-0.12$kg-1)成本低，且蒙脫土化學(xué)性能穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，能夠在短時(shí)間內(nèi)降低污染程度，減少植物對(duì)重金屬的吸收，是一種安全、有效的重金屬污染修復(fù)材料，有利于大面積重金屬污染土壤的修復(fù)。(3)應(yīng)用蒙脫土修復(fù)重金屬污染土壤，可同時(shí)固定土壤中多種重金屬，特別是Cu、Zn、Cd，能在短時(shí)間內(nèi)降低污染程度。由于蒙脫土是土壤粘土礦物，，用它來修復(fù)污染土壤，不會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生二次污染。本發(fā)明通過向重金屬污染土壤中添加蒙脫土，通過蒙脫土對(duì)重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用，以降低重金屬的生物有效性，從而改善植物生長(zhǎng)條件，來實(shí)現(xiàn)重金屬污染土壤的修復(fù)是一個(gè)可行的途徑。本發(fā)明對(duì)于蒙脫土的開發(fā)研究以及重金屬污染土壤的修復(fù)具有重大的意義。圖1為蒙脫土的掃描電鏡照片。具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例采用的蒙脫土，粒度小于或等于100目。其性質(zhì)見表1。蒙脫土主要礦物成分為蒙脫石(84%wt)，含少量石英(16%wt)。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>實(shí)施例l本實(shí)例采用室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，恒溫恒濕下，在江西貴溪重金屬污染紅壤中添加蒙脫土。本發(fā)明所用納米納基蒙脫土來自浙江安吉縣，掃描電鏡照片如圖l所示，圖1中顯示蒙脫土有著不規(guī)則表面，表明其具有較高的比表面積。試驗(yàn)用的培養(yǎng)器皿為250ml的聚乙烯塑料瓶。試驗(yàn)用污染土壤為過2mm篩的重金屬污染土壤600g，將污染土壤分成三等分裝瓶，每瓶中添加不同含量的蒙脫土，添加量為《8%wt。將蒙脫土與土壤混勻，然后再加水調(diào)節(jié)至土壤最大田間持水量的70%wt，放入培養(yǎng)箱，25t:恒溫培養(yǎng)1個(gè)月后，用0.1M的HC1浸提，計(jì)算經(jīng)過處理的土壤中有效態(tài)重金屬的含量。施入蒙脫土的土壤其有效態(tài)重金屬的含量顯著降低，以添加4%wt為例，有效態(tài)Cu、Zn、Cd分別降低了44.6%wt、37.2%wt、34.9%wt。實(shí)施例2本實(shí)例采用盆栽試驗(yàn)，溫室條件下，在重金屬污染土壤中添加蒙脫土，種植黑麥草。本實(shí)例所采用的供試植物為一年生黑麥草(LoliummultiflorumLam)。每公斤土添加不同含量的蒙脫土，添加量為不超過8%wt。污染土加入蒙脫土培養(yǎng)兩周后，施入基肥。通過稱重法澆水保持土壤的含水量為田間持水量的60%wt70%wt。收獲兩茬黑麥草，兩茬的生長(zhǎng)期均為50天。與對(duì)照相比，例如，添加量為4%wt時(shí)，第一茬地上部份生物量增加了113%wt，第二茬地上部份生物量增加了99.3%wt。測(cè)定并計(jì)算植株地上部地上部重金屬含量及土壤中有效態(tài)重金屬含量，其結(jié)果參見表2所示。計(jì)算公式為K=l—禁上式中K=重金屬總量降低效率；Ce=污染土壤固定后植株或土壤中的重金屬含量(mg/kg);Ci=污染土壤固定前植株或土壤中的重金屬含量(mg/kg)。表2為蒙脫土添加量為4%時(shí)重金屬在植物和土壤中的降低效率。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表3為蒙脫土添加量為8%時(shí)重金屬在植物和土壤中的降低效率。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表2及表3中可以對(duì)比看出，添加8%wt蒙脫土對(duì)污染土壤Cu、Zn、Cd同時(shí)具有很好的固定效果，其中對(duì)Cu的固定效果最好，與對(duì)照相比，第一茬、第二茬黑麥草地上部的Cu含量分別降低了75.2%wt、76.7%wt，土壤中有效態(tài)Cu含量降低了33.3%wt。權(quán)利要求一種重金屬污染土壤的蒙脫土原位修復(fù)方法，其特征在于，將納米鈉基蒙脫土直接添加到重金屬污染的土壤中混勻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒙脫土原位修復(fù)方法，其特征在于，添加納米鈉基蒙脫土的比例《8%wt。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蒙脫土原位修復(fù)方法，其特征在于，納米鈉基蒙脫土的粒度為《100目。全文摘要本發(fā)明公開了一種重金屬污染土壤的蒙脫土原位修復(fù)方法，在重金屬污染的土壤中添加比例不超過8％的蒙脫土混勻，蒙脫土粒度為過100目篩。該修復(fù)方法可以有效固定土壤中的多種重金屬，尤其是Cu、Zn、Cd，防止重金屬在土壤中遷移進(jìn)入植物體內(nèi)，從根本上防止重金屬進(jìn)入食物鏈，操作簡(jiǎn)單，治理成本低，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，能夠在短時(shí)間內(nèi)降低污染程度，減少植物對(duì)重金屬的吸收，是一種安全、有效的重金屬污染土壤修復(fù)方法。文檔編號(hào)B09C1/00GK101722184SQ20091023256公開日2010年6月9日申請(qǐng)日期2009年12月7日優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日發(fā)明者孫波,林云青,章鋼婭申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所