一种砷、铬、镍复合污染土壤的修复方法技术

本发明专利技术涉及重金属污染土壤修复技术领域，具体涉及一种作物种植与化学药剂联合修复重金属污染土壤的方法，该方法通过芥菜和狼尾草轮耕，配合特定组成的重金属固定剂对重金属污染过的土壤加以处理，两种修复方式联合，能起到相互促进，协同增效的效果，实现重金属污染土壤中砷铬镍元素的高效去除的同时保护土壤的理化性质，无二次污染，可以直接用于作物种植等用途。植等用途。

【技术实现步骤摘要】
一种砷、铬、镍复合污染土壤的修复方法


[0001]本专利技术涉及污染土壤治理
，具体涉及一种砷、铬、镍元素复合污染土壤的修复方法。

技术介绍

[0002]随着人类活动范围不断扩大，生产活动所带来的土壤污染面积也不断扩大，土壤的重金属污染问题也逐渐突出。含重金属污水灌溉农田、污泥的农业利用、化肥农药的施用以及矿区飘尘的沉降，使地球上的许多土壤已经或即将被重金属污染。在诸多重金属、类金属污染土壤中，以砷、铬、镍为代表的元素污染土壤分布最为广泛，并且由于砷与镉镍在土壤中存在形式不同，很难将三者同时去除，亟需研发合适的土壤修复技术对砷铬镍污染场地土壤进行修复治理。
[0003]在土壤修复过程中，化学淋洗法具有适用范围广、方法手段多、见效快、处理容量大、效果显著等特点，但是化学淋洗需要用到大量的淋洗剂，还要投入大量的人工和设备成本，对土壤的菌群结构，营养成分等均会造成不同程度的破坏，使得修复后的土壤也无法在短时间内重新使用；对土壤破坏程度最小的植物修复又存在对多种重金属污染土壤修复效果较低、修复时间长的缺点。怎样才能高效地去除重金属污染土壤中的砷、铬、镍，且不破坏土壤理化性质，不对环境造成二次污染，是土壤修复领域面临的很棘手的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对以上技术问题，本专利技术提供一种砷、铬、镍复合污染土壤的修复方法，该方法将植物修复与化学药剂修复相结合，实现了重金属污染土壤中砷、铬、镍元素的高效去除，同时不会破坏土壤理化性质，无二次污染，修复后的土壤可直接用于作物种植等。
[0005]为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下技术方案：
[0006]一种砷、铬、镍复合污染土壤的修复方法，采用芥菜和狼尾草轮耕的方式，配合重金属固定剂对污染土壤进行修复，所述重金属固定剂由复合壳聚糖纳米颗粒、草木灰和硅酸盐组成，其中复合壳聚糖纳米颗粒是在壳聚糖纳米颗粒表面包裹有EDTA、淀粉和单宁酸而成；所述修复方法具体步骤为：
[0007]将砷、铬、镍污染土壤翻耕后施入所述重金属固定剂，在3～5月，5～8月和8～10月分别种植芥菜，狼尾草和芥菜，其中每种作物种植前，将前一种作物连根拔除，并将土壤重新翻耕重新施入所述重金属固定剂。
[0008]相对于现有技术，本专利技术所提供的修复方法采用植物修复与化学药剂联合修复的方式对重金属污染土壤进行处理，重金属固定剂中的EDTA和壳聚糖对土壤中铬、镍、砷等元素有着超强的吸附能力，能从复杂的土壤环境中将这些元素转化为离子形态后将其螯合固定；淀粉强大的吸附能力能进一步提高该重金属固定剂对重金属的固定能力，为芥菜和狼尾草对重金属离子的富集创造环境，并且淀粉的保水能力有助于保持土壤湿度，有利于芥菜和狼尾草的生长；草木灰、硅酸盐能减少固定重金属离子后的螯合固定剂纵向沉降损失，
便于重金属离子被芥菜和狼尾草吸收；此外，壳聚糖在吸水后对EDTA和单宁酸有很强的吸附作用，能将其固定吸附并缓慢释放，产生一定的缓释效果，避免其分散而过快降解，进而，通过利用缓慢、持续释放的EDTA和单宁酸，重金属离子能够被更有效地络合并被芥菜和狼尾草吸收；芥菜是一种土壤重金属超富集型植物，对As、Ni和Cr等重金属元素具有较强的清除能力，能通过根部将土壤中的重金属转移至地上茎叶部分，完成土壤中重金属的转移，狼尾草的As富集能力突出，对Ni和Cr元素也能产生一定的富集效果，且生命周期与芥菜完全错开，两种植物相互配合，能使植物修复覆盖整个土壤治理过程。本专利技术通过植物修复与化学药剂修复两种工艺相互配合，相互协同，可以保证土壤中砷铬镉元素的快速高效去除，此外，EDTA、淀粉、单宁酸和壳聚糖纳米颗粒均具有可降解的特性，草木灰是优质的钾肥，以上述组分为原料制成的重金属固定剂不会破坏土壤原有的结构和理化性质，不会产生二次污染，修复后的土壤可以直接用于作物种植等用途，具有很高的推广前景。
[0009]优选地，该方法还包括10月份将芥菜拔除后将土壤用水淋洗的步骤。
[0010]EDTA、淀粉、单宁酸以及壳聚糖均具有一定的溶解性，作物种植后用水对土壤进行淋洗，一方面能进一步去除土壤中未被植物富集的重金属元素，还能回收部分重金属固定剂，实现重复利用，进一步降低处理成本。
[0011]优选地，重金属固定剂中各原料的质量份数为：复合壳聚糖纳米颗粒25～40份，草木灰10～20份和硅酸盐5～10份；进一步优选为：复合壳聚糖纳米颗粒25～30份，草木灰10～15份和硅酸盐5～10份。
[0012]所述复合壳聚糖纳米颗粒的制备方法优选为：
[0013]向壳聚糖纳米颗粒的水分散液中加入淀粉和单宁酸，超声波处理15～20min后加入EDTA，搅拌120min～150min，冷冻干燥，即得所述复合壳聚糖纳米颗粒。
[0014]优选地，壳聚糖纳米颗粒与淀粉、单宁酸和EDTA的质量比为1：10～20：10～20：30～40，壳聚糖纳米颗粒水分散液的液固比为50～100：1。
[0015]优选的原料比例，可以使制得的重金属固定剂更好的发挥作用，在避免向土壤中引入更多杂质的前提下完成对土壤中砷、铬和镍元素的活化与固定，避免这些重金属元素的纵向流失，提高去除率，最大限度地保证修复效果。
[0016]优选地，作物种植前重金属固定剂的施加量为200～250kg/亩。
[0017]优选地，翻耕过程中控制翻耕深度为30～50cm，土壤粒度≤5mm。
[0018]优选地，芥菜种植时控制株距为10～20cm；狼尾草种植时控制株距为5～10cm。
[0019]优选地，作物播种后用水灌溉，培育期间保持土壤含水量≥50％。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]实施例1
[0022]本实施例所提供的试验方案在河北省石家庄市某被重金属污染的耕地进行，土壤pH值大于7.5；土壤中As平均含量28.38mg/kg；Cr平均含量312.88mg/kg；Ni平均含量229.36mg/kg；均超过国家土壤环境质量标准(GB15618
‑
2018)中的风险筛选值；
[0023]共设置六个处理区：每区面积0.5亩；各实验区采取不同的处理策略，具体策略见表1。
[0024][0025][0026]其中，各步骤的具体操作为：
[0027]3～5月种植芥菜：
[0028]3月份对各区土壤进行翻耕，深度45cm，土壤颗粒直径≤15mm后，播种芥菜种子，距离10～20cm一穴，每穴3～5颗，在距离穴中心位置5cm～10cm处穴施重金属固定剂，控制重金属固定剂的施加量为200kg/亩，施加后灌溉，保持土壤水分≥50％，采用常规方式对芥菜苗进行培育。
[0029]重金属固定剂的组成包括：
[0030]EDTA、淀粉、单宁酸包裹的壳聚糖纳米颗粒：50本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种砷、铬、镍复合污染土壤的修复方法，其特征在于，采用芥菜和狼尾草轮耕的方式，配合重金属固定剂对污染土壤进行修复，所述重金属固定剂由复合壳聚糖纳米颗粒、草木灰和硅酸盐组成，所述复合壳聚糖纳米颗粒是在壳聚糖纳米颗粒表面包覆EDTA、淀粉和单宁酸而成；所述修复方法的具体步骤为：将砷、铬、镍污染土壤翻耕后施入所述重金属固定剂，在3～5月，5～8月和8～10月分别种植芥菜，狼尾草和芥菜，其中每种作物种植前，将前一种作物连根拔除，土壤重新翻耕后重新施入所述重金属固定剂。2.如权利要求1所述的砷、铬、镍复合污染土壤的修复方法，其特征在于，所述方法还包括10月芥菜拔除后将土壤用水淋洗的步骤。3.如权利要求1所述的砷、铬、镍复合污染土壤的修复方法，其特征在于，所述重金属固定剂中各原料的质量份数为：复合壳聚糖纳米颗粒25～40份，草木灰10～20份和硅酸盐5～10份。4.如权利要求3所述的砷、铬、镍复合污染土壤的修复方法，其特征在于，所述重金属固定剂中各原料的质量份数为：复合壳聚糖纳米颗粒25～30份，草木灰10～15份和硅酸盐5～10份。5.如权利要求1～4任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟雪娇，宋庆赟，张优，王磊，杨泽恩，陈亭亭，王恒钦，徐红彬，
申请(专利权)人：煜环环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：