專利名稱：一種用于治理土壤砷污染的組合物及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土壤砷污染治理領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種用于治理土壤砷污染的組合物及其使用方法。
背景技術(shù)：
砷的化合物具有致癌、致畸、致突變等性質(zhì)。砷中毒是以皮膚為主的全身性疾病， 它可以危害人體的皮膚、呼吸、消化、泌尿、心血管、神經(jīng)、造血系統(tǒng)等。由于砷污染地下水的開采、含砷農(nóng)藥化肥的使用、金屬冶煉以及礦山開采導(dǎo)致我國(guó)大量土地出現(xiàn)嚴(yán)重的砷污染。 土壤環(huán)境中的砷通過食物、飲用水和呼吸進(jìn)入人體，超過限量會(huì)引起人體砷中毒。近年來我國(guó)湖南、廣西、云南等地，均出現(xiàn)過砷污染和砷中毒事件，土壤砷污染問題已成為我國(guó)重要的環(huán)境問題之一。目前，砷污染土壤的治理已成為各國(guó)的研究熱點(diǎn)問題。而對(duì)砷污染土壤中的砷進(jìn)行穩(wěn)定化處理是治理土壤砷污染的有效技術(shù)手段之一。申請(qǐng)?zhí)枮?00510136982. 8的專利公開了一種用于處理砷污染土壤的方法，能夠使砷化合物(有機(jī)形式或者三價(jià)或五價(jià)無機(jī)形式)不溶解，由此使它們的浸出程度低于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值。所述方法為砷污染土壤在200-700°C下加熱，然后加熱后的土壤再與鈣化合物和水混合，達(dá)到固定土壤砷的目的。該方法需要將污染土壤加熱到200-700°C，能耗太高，大大增加治理的成本。申請(qǐng)?zhí)枮?00910272496. 7的專利公開了一種適用于固定土壤中的砷的化學(xué)固定材料及其用途，該發(fā)明制備的化學(xué)固定材料能夠有效對(duì)砷污染土壤、砷污染的沉積物及砷污染的尾礦等進(jìn)行砷的固定處理，降低其生物有效性，抑制農(nóng)作物對(duì)砷的吸收和積累。但是該發(fā)明以納米銳態(tài)型二氧化鈦、納米金紅石型二氧化鈦、零價(jià)鐵粉為固體材料，制備比較復(fù)雜，原料成本較高，不適合大面積的推廣應(yīng)用。申請(qǐng)?zhí)枮?01010204184. 5的專利公開了一種治理砷污染土壤的方法，該方法是向砷污染土壤中加入鐵鹽溶液，使得鐵鹽溶液與砷反應(yīng)，形成鐵的砷酸鹽!^AsO3或!^eAsO4, 從而達(dá)到固定土壤砷的目的。但是鐵鹽溶液在使用上不夠方便，其對(duì)農(nóng)田土壤理化性質(zhì)及農(nóng)作物的生長(zhǎng)也會(huì)造成不良的影響。因此，有必要提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)不足的、新型的治理土壤砷污染的組合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種環(huán)境友好，費(fèi)用低，不影響耕地生產(chǎn)而且能夠促進(jìn)作物生長(zhǎng)的化學(xué)穩(wěn)定化方法，使砷污染的農(nóng)田土壤中生長(zhǎng)出安全的農(nóng)產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)恢復(fù)污染土地的生態(tài)功能的目標(biāo)。因此，第一方面，本發(fā)明提供了一種用于治理土壤砷污染的組合物，所述組合物包含以下各成份PH值調(diào)節(jié)劑；
鋁氧化物單質(zhì)鐵；金屬硫化物。在第一方面的組合物中，所述pH值調(diào)節(jié)劑可以為碳酸鈣、氫氧化鈣及氧化鈣中的一種或多種。在第一方面的組合物中，所述鋁氧化物可以為赤泥、鋁土礦渣、煤矸石及粉煤灰中的一種或多種。在第一方面的組合物中，所述單質(zhì)鐵包括鐵屑。在第一方面的組合物中，所述金屬硫化物可以為硫化鈉、硫化鈣、多硫化鈣中的一種或多種。多硫化鈣是一類統(tǒng)稱，分子式為CaSx，χ以5為常見。在第一方面的組合物中，各成份的重量百分比含量為pH 值調(diào)節(jié)劑 20%-30%;鋁氧化物10%-40%;單質(zhì)鐵10%-40%;金屬硫化物 15%-30%。在第一方面的組合物中，還可以包含有機(jī)肥。在包含有機(jī)肥的實(shí)施方案中，各成份的重量百分比含量為PH值調(diào)節(jié)劑20%-30%
鋁氧化物10%-40%
單質(zhì)鐵10%-40%
金屬硫化物15%-30%
有機(jī)肥5% -15%。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物可以通過將各成份粉碎后均勻混合制備而成。在一個(gè)實(shí)施方案中，各成份的細(xì)度為80-100目。第二方面，本發(fā)明提供了一種用于治理土壤砷污染的組合物的使用方法，包括下述步驟(1)將所述組合物均勻地撒到砷污染土壤的表面上；(2)使所述組合物與砷污染土壤均勻混合；(3)將水噴灑到混合有所述組合物的砷污染土壤中并均勻混合。在本發(fā)明的方法中，步驟(1)中的組合物的用量為砷污染土壤的重量的 0. 5% _4%，其中砷污染土壤的重量是由砷污染土壤的體積乘以砷污染土壤的容重計(jì)算得到的。在本發(fā)明的方法中，步驟(3)中的水的用量為使得土壤的含水率為30% -40%的量。在本發(fā)明的方法中，當(dāng)所述組合物在農(nóng)田使用時(shí)，步驟(2)和步驟(3)中的均勻混合是通過使用農(nóng)業(yè)機(jī)械將砷污染土壤翻耕實(shí)現(xiàn)的。第三方面，本發(fā)明提供了本發(fā)明所述的組合物在治理農(nóng)田土壤砷污染、工業(yè)場(chǎng)地土壤砷污染和尾礦砷污染中的用途。本發(fā)明的組合物主要是利用各種成份的不同功效，通過它們的協(xié)同作用，來達(dá)到穩(wěn)定土壤砷的作用。具體而言，pH值調(diào)節(jié)劑不僅可以提高土壤的pH值，使得土壤表面負(fù)電荷增加，從而使得土壤對(duì)重金屬的親和性增加，而且對(duì)重金屬也有一定的鈍化作用，其鈣鹽可以與砷生成穩(wěn)定的砷酸鈣。由于鋁氧化物含有表面活性位點(diǎn)，因此土壤中的砷可以與鋁氧化物結(jié)合，使重金屬被固定，從而形成難以被植物所吸收利用的鋁氧化物結(jié)合態(tài)砷。換言之，砷在土壤中的移動(dòng)性受到鋁氧化物的控制。因此，砷進(jìn)入鋁氧化物晶格是固化/穩(wěn)定化砷的另一條重要途徑。赤泥、鋁土礦渣、煤矸石及粉煤灰等工業(yè)材料中，都含有一定量的鋁氧化物，因此， 在實(shí)際應(yīng)用中，可以采用上述工業(yè)材料作為本發(fā)明提出的組合物中的組分。具體而言，例如，鋁土礦是一種以氧化鋁為主要組成的礦石，鋁土礦浮選尾礦渣是鋁土礦制鋁浮選過程中產(chǎn)生的殘?jiān)?，含有一定量的鋁氧化物，具有良好的吸附和穩(wěn)固砷的作用。例如，赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)排出的廢渣，赤泥的鋁氧化物重量百分含量為15% -20%。含鐵物質(zhì)進(jìn)入土壤后，通過吸附作用或共沉淀穩(wěn)定化土壤中的砷，土壤中的 AsO43-和AsO:容易與佝生成難溶的沉淀化合物，這是鐵粉穩(wěn)定砷的主要機(jī)理。硫化鈣、多硫化鈣、硫化鈉等可以同不穩(wěn)定的砷酸鹽形成硫化砷沉淀，硫化砷是砷元素在自然界中最常見的礦物晶體，即雄黃，可以在較大的酸度范圍內(nèi)穩(wěn)定存在。同時(shí)，石灰石的加入可以有效抑制氫離子與硫離子產(chǎn)生硫化氫氣體，從而有效的避免了二次污染的問題。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少具有以下的優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明以常見工業(yè)原料或廢料為主要材料，它們都具有來源廣泛、成本低廉、 使用方便、制備方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，因而能被廣泛推廣應(yīng)用。(2)本發(fā)明提高了穩(wěn)定化效率，研制出的組合物能有效的降低有效態(tài)砷含量，減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)不產(chǎn)生二次污染。(3)本發(fā)明研制的組合物既能治理土壤污染，又能促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為使用本發(fā)明組合物處理前后土壤砷的浸出量變化的柱狀圖；圖2為本發(fā)明組合物對(duì)油菜植株的生長(zhǎng)的影響的柱狀圖；圖3為本發(fā)明組合物對(duì)油菜植株中砷含量的影響的柱狀圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，以下各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。實(shí)施例1本發(fā)明組合物的制備組合物1
權(quán)利要求
1.一種用于治理土壤砷污染的組合物，所述組合物包含以下各成份 PH值調(diào)節(jié)劑；鋁氧化物； 單質(zhì)鐵； 金屬硫化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述PH值調(diào)節(jié)劑為碳酸鈣、氫氧化鈣及氧化鈣中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述鋁氧化物為赤泥、鋁土礦渣、煤矸石及粉煤灰中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述單質(zhì)鐵包括鐵屑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述金屬硫化物為硫化鈉、硫化鈣、多硫化鈣中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中各成份的重量百分比含量為 PH值調(diào)節(jié)劑 20%-30%;鋁氧化物 10% -40% ； 單質(zhì)鐵10% -40% ；金屬硫化物 15%-30%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，還包含有機(jī)肥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合物，其中各成份的重量百分比含量為PH值調(diào)節(jié)劑20%-30%鋁氧化物10%-40% ；單質(zhì)鐵10%-40% ；金屬硫化物15%-30% ；有機(jī)肥5% -15%。
9 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述組合物是通過將各成份粉碎后均勻混合制備而成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合物，其中各成份的細(xì)度為80-100目。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的組合物的使用方法，包括下述步驟(1)將所述組合物均勻地撒到砷污染土壤的表面上；(2)使所述組合物與砷污染土壤均勻混合；(3)將水噴灑到混合有所述組合物的砷污染土壤中并均勻混合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，步驟(1)中的組合物的用量為砷污染土壤的重量的 0. 5% _4%，其中砷污染土壤的重量是由砷污染土壤的體積乘以砷污染土壤的容重計(jì)算得到的；步驟(3)中的水的用量為使得土壤的含水率為30% -40%的量。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，步驟(2)和步驟(3)中的均勻混合是通過使用農(nóng)業(yè)機(jī)械將砷污染土壤翻耕實(shí)現(xiàn)的。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的組合物在治理農(nóng)田土壤砷污染、工業(yè)場(chǎng)地土壤砷污染和尾礦砷污染中的用途。
全文摘要
本發(fā)明屬于土壤砷污染治理領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種用于治理土壤砷污染的組合物及其使用方法。本發(fā)明的組合物包含pH值調(diào)節(jié)劑、鋁氧化物、單質(zhì)鐵和金屬硫化物。其中各成份的重量百分比含量為pH值調(diào)節(jié)劑20％-30％；鋁氧化物10％-40％；單質(zhì)鐵10％-40％；和金屬硫化物15％-30％。將制備好的組合物按重量百分比0.5％-4％的用量施加到砷污染土壤中。本發(fā)明制備的組合物能夠固定土壤中的砷，使土壤砷的生物有效性顯著降低，抑制農(nóng)作物對(duì)砷的吸收，促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)。本發(fā)明的原料豐富、價(jià)格低廉，制備及使用方法簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，適合大面積推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)B09C1/08GK102513350SQ20111043756
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者鄭犁 申請(qǐng)人:盛世紹普(天津)環(huán)保科技有限公司