土壤重金属淋洗剂、重金属污染土壤的淋洗方法及应用技术

本发明专利技术属于重金属污染土壤修复技术领域，公开了一种土壤重金属淋洗剂、重金属污染土壤的淋洗方法及应用，土壤重金属淋洗剂为硝酸铁和柠檬酸；收集重金属污染土壤样本，风干，并过筛；采用硝酸铁和柠檬酸去除污染土壤中的Cu、Zn、Pb和Cd；检测淋洗浓度、固液比和淋洗时间对淋洗效果的影响，利用傅里叶变换红外光谱确定硝酸铁和柠檬酸的淋洗机理；对土壤进行分析，检测硝酸铁或柠檬酸对土壤肥力的影响以及土壤淋洗后重金属的潜在生态风险。本发明专利技术可以为利用硝酸铁作为一种有效的土壤重金属淋洗剂的潜力提供见解，减少重金属对环境和人体健康危害的关键是选择合适的淋洗剂对重金属污染土壤进行修复。土壤进行修复。土壤进行修复。

【技术实现步骤摘要】
土壤重金属淋洗剂、重金属污染土壤的淋洗方法及应用


[0001]本专利技术属于重金属污染土壤修复
，尤其涉及一种土壤重金属淋洗剂、重金属污染土壤的淋洗方法及应用。

技术介绍

[0002]目前，重金属污染土壤是世界范围内的主要环境问题之一，主要是由于采矿业的发展、废水的灌溉以及化肥和农药的不合理使用造成的。有机化合物会随着时间的推移而生物降解，与有机物不同的是重金属是不可生物降解的，这使其对环境和人类健康产生威胁。在众多重金属中，Cu、Zn、Pb和Cd引起了广泛关注。锌和铜是生物代谢所必需的微量元素。然而，过量的铜和锌会对机体产生毒性作用。例如，铜可引起呕吐、腹泻、胃痉挛、恶心甚至死亡。而铅和镉的高毒性可导致肾功能不全、癌症、高血压等疾病。因此，迫切需要一种环保、成本低、更高效的重金属污染土壤修复方法。
[0003]重金属污染土壤的修复技术包括化学、物理和生物技术。在这些方法中，土壤淋洗被认为是去除土壤重金属最省时、经济和持久的技术之一。土壤中的重金属通常用螯合剂、无机淋洗剂或表面活性剂淋洗。但一些淋洗剂仍存在一些缺陷，这已被前人的研究证明。研究表明，1、2、3和6M HCl分别从污染土壤中提取了35％、57％、79％和83％的Pb，但淋洗后最终土壤pH值降至1以下，对土壤肥力、植物生产力、植被恢复和微观结构造成危害。EDTA在土壤中难以降解性，并可能造成地下水二次污染。表面活性剂如鼠李糖脂能去除重金属，而大多数表面活性剂相对昂贵，很难在大规模中应用。在无机淋洗剂中，硝酸铁具有以下优点而在土壤修复中受到广泛关注。(1)淋洗效果好、酸度适宜、二次污染小、价格低廉等优点。(2)在Ca-、Mg-、Na-、K-、Fe-盐中，三价铁(Fe(III))的pKa值较低。Fe(III)也可以形成富含铁(氧)的氢氧化物。(3)Fe(III))在沉淀过程中会产生氢离子，产生的氢离子可以降低溶液的pH值，提高金属提取率。(4)氮是水稻生长所必需的养分。此外，据报道，有机酸可以取代强酸和螯合剂。有机酸，尤其是柠檬酸，比HCl、EDTA和NTA更有益于植物生长。此外，作为一种低分子有机酸，柠檬酸在环境中容易降解，对土壤的危害较小，而且价格低廉。
[0004]土壤速效氮、磷、钾含量是土壤重要的肥力指标，其缺乏是限制作物产量的主要因素之一。值得注意的是，经过土壤淋洗后，重金属可能会从稳定组分转变为不稳定组分，这些不稳定组分具有很强的流动性、毒性和生物可利用性。 Duan认为土壤酶活性是对微生态条件最直接的反应之一。土壤生化特性的变化是土壤质量的良好指标。因此，重金属的去除率、重金属潜在的生态风险、土壤经淋洗后的理化性质是选择土壤淋洗剂的重要指标。
[0005]然而，硝酸铁和其他化学物质去除土壤中重金属的比较研究还未见报道。因此，初步探讨了硝酸铁和柠檬酸的淋洗机理，以及淋洗后土壤性质和重金属的潜在生态风险，是值得比较研究。
[0006]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：硝酸铁和其他化学物质去除土壤中重金属的比较研究还未见报道。
[0007]解决以上问题及缺陷的难度为：重金属污染土壤的处理中使用了很多淋洗剂，但
并不是所有洗涤后的土壤都能重复利用。一般来说,有以下问题:(1)淋洗剂在土壤中难以降解，导致土壤二次污染和地下水的污染。(2)容易导致土壤解体，以及大量的矿物溶解和营养损失。(3)价格昂贵不适合大面积使用。
[0008]解决以上问题及缺陷的意义为：寻找一种高效、低成本、环境友好的土壤淋洗剂。

技术实现思路

[0009]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种土壤重金属淋洗剂、重金属污染土壤的淋洗方法及应用。
[0010]本专利技术是这样实现的，一种土壤重金属淋洗剂，所述土壤重金属淋洗剂为硝酸铁和柠檬酸。
[0011]本专利技术另一目的在于提供一种土壤重金属淋洗剂对土壤中Cu、Zn、Pb和Cd 的去除上的应用。
[0012]本专利技术另一目的在于提供一种重金属污染土壤的淋洗方法，所述硝酸铁和柠檬酸对重金属污染土壤的淋洗方法包括以下步骤：
[0013]步骤一，从0-20cm的表层收集重金属污染土壤样本，风干，并通过2mm筛网。
[0014]步骤二，采用硝酸铁和柠檬酸去除污染土壤中的Cu、Zn、Pb和Cd。
[0015]步骤三，检测淋洗浓度、液固比和淋洗时间对淋洗效果的影响，利用傅里叶变换红外光谱确定硝酸铁和柠檬酸的淋洗机理。
[0016]步骤四，对土壤进行分析，检测硝酸铁或柠檬酸对土壤肥力的影响以及土壤淋洗后重金属的潜在生态风险。
[0017]进一步，步骤三中，所述检测淋洗浓度、液固比和淋洗时间对淋洗效果的影响的方法均在100毫升锥形瓶中，在恒温震荡仪中进行。
[0018]进一步，所述震荡条件是：25℃室温，150转/分，然后以4000rpm离心20min。离心后，排出上清液。
[0019]进一步，步骤三中，所述检测淋洗浓度、液固比和淋洗时间对淋洗效果的影响的方法中，淋洗实验按以下参数进行：
[0020](1)在浓度实验中，柠檬酸和硝酸铁的浓度分别为0、0.01、0.03、0.05、 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、1mol/L。
[0021](2)在液固比实验中，将液固比设为3、5、7、9、11、13、15、17、20、 25、30v/w。
[0022](3)在时间实验中，处理时间设定为5、30、90、150、180、240、300、 360、720、1440分钟。
[0023]进一步，步骤三中，所述检测淋洗浓度、液固比和淋洗时间对淋洗效果的影响的方法还包括：
[0024](1)用蒸馏水以1:10(w/v)的固液比淋洗土壤。淋洗过程重复两次，然后在室温下风干淋洗后的土壤。
[0025](2)所有实验都是平行进行的，一式三份，有两个空白对照。最后用火焰原子吸收分光光度计测定淋洗前后土壤中Cu、Zn、Pb和Cd的浓度。
[0026]进一步，步骤三中，所述红外光谱分析是将最佳条件下土壤淋洗的上清液以及最佳浓度的淋洗剂溶液在冻干机中干燥，用perkinelmer580B获得了样品的傅里叶变换红外
光谱FTIR。
[0027]进一步，步骤四中，所述对土壤进行分析的方法，包括：
[0028](1)用HF-HNO
3-HClO4消解后，用火焰原子吸收分光光度计测定总金属含量。用pH计在土壤/水比为1:2.5的条件下测量土壤pH值。
[0029](2)采用重铬酸钾-硫酸加热法测定有机质含量，碱解扩散法测定土壤速效氮含量；采用钼锑抗比色法测定速效磷含量，火焰原子吸收分光光度法测定速效钾含量。
[0030](3)用标准方法测定了土壤酶活性如土壤脲酶、转化酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶。
[0031](4)用3，5-二硝基水杨酸比色法测定转化酶活性；采用KMnO4滴定法测定土壤中过氧化氢酶活性；用比色法测定酸性磷酸酶活性；用铵比色法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土壤重金属淋洗剂，其特征在于，所述土壤重金属淋洗剂为硝酸铁和柠檬酸。2.一种土壤重金属淋洗剂对土壤中Cu、Zn、Pb和Cd的去除上的应用。3.一种重金属污染土壤的淋洗方法，其特征在于，所述重金属污染土壤的淋洗方法包括：从0-20cm的表层收集重金属污染土壤样本，风干，并过筛；采用硝酸铁和柠檬酸去除污染土壤中的Cu、Zn、Pb和Cd；检测淋洗浓度、固液比和淋洗时间对淋洗的影响，利用傅里叶变换红外光谱确定硝酸铁和柠檬酸的淋洗机理；对土壤进行分析，检测硝酸铁或柠檬酸对土壤肥力的影响以及分析土壤淋洗后重金属的毒性和迁移性。4.如权利要求3所述的重金属污染土壤的淋洗方法，其特征在于，所述检测淋洗浓度、液固比和淋洗时间对淋洗效果的影响的方法均在100毫升锥形瓶中，在恒温震荡仪中进行；所述震荡条件是：25℃室温，150转/分，然后以4000rpm离心20min；离心后，排出上清液。5.如权利要求1所述的重金属污染土壤的淋洗方法，其特征在于，所述检测淋洗浓度、液固比和淋洗时间对淋洗效果的影响的方法中，淋洗实验按以下参数进行：(1)在浓度实验中，柠檬酸和硝酸铁的浓度分别为0、0.01、0.03、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、1mol/L；(2)在液固比实验中，将液固比设为3、5、7、9、11、13、15、17、20、25、30v/w；(3)在时间实验中，处理时间设定为5、30、90、150、180、240、300、360、720、1440分钟。6.如权利要求1所述的重金属污染土壤的淋洗方法，其特征在于，所述检测淋洗浓度、液固比和淋洗时间对淋洗效果的影响的方法还包括：(1)用蒸馏水以1∶10(w/v)的土液比淋洗土壤。淋洗过程重复两次，然后在室温下风干淋洗后的土壤；(2)所有实验都是平行进行的，一式三份，有两个空白对照；最后用火焰原子吸收分光光度计测定淋洗前后土壤中Cu、Zn、Pb和Cd的浓度。7.如权利要求1所述的重金属污染土壤的淋洗方法，其特征在于，所述红外光谱分析是将最佳条件下土壤淋洗的上清液以及最佳浓度的淋洗剂溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淑琴，郭志红，王莎，任大军，张晓晴，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：