一种土壤重金属污染原位捕集治理方法技术

本发明专利技术公开了一种土壤重金属污染原位捕集治理方法。该方法包括：1）将重金属捕集剂封装于可透水装置；2）将可透水装置埋于含水污染土壤中；3）根据需要确定可透水装置埋于含水污染土壤中时间，装置埋于土壤水溶液时，土壤水溶液中重金属离子通过浓度扩散作用与重金属捕集剂发生离子交换、络合、吸附等反应而被捕集；4）取出埋于土壤中的可透水装置，移除装置内捕集重金属后的捕集剂，从而消除了土壤中重金属元素。本发明专利技术能够有效的移除重金属捕集产物，具有操作简单、不扰动土壤理化性质、保持土壤生态功能性、无二次环境风险、处理效果好、成本低廉等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土壤重金属污染治理领域，具体涉及一种土壤重金属污染原位捕集治理方法。
技术介绍
土壤是一个复杂多相的动态开放体系，主要包括固相、液相、气相及生物相。土壤生态功能是物质在土壤多相体系中相互联系、相互制约的动态过程的体现。土壤固相中所含的大量粘土矿物和有机质等，可有效吸持进入其内部的各种污染因子，进而在土壤中发生累积，当累积超过一定量时，土壤系统输出物将直接或间接地危害人体健康，即土壤污染。我国土壤重金属污染形势已相当严峻。据农业部统计，我国重金属污染的土壤面积已达上千万公顷，占耕地总面积的l0%以上，多数集中在经济较发达的地区。全国每年受重金属污染的粮食多达1.2×107吨，因重金属污染而导致粮食减产高达107吨，总计经济损失至少200亿元。土壤重金属污染已成为关系到经济尤其是农业的可持续发展和人体健康的重大环境问题，引起广泛的社会关注。农田、耕地土壤重金属污染治理首先应考虑重金属元素在土壤中的存在形态。Tessier等研究认为重金属元素在土壤中主要分为水溶态、交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态。土壤重金属污染风险传递的研究表明：水溶态、交换态和有机结合态重金属是最易传递的风险源，此三种形态重金属元素容易被生物吸收、吸附及累积等，产生环境风险效应；其次是碳酸盐结合态和铁锰结合态，此两类形态重金属元素容易受到土壤微环境条件影响，向土壤中释放上述三类形态重金属；最后是残渣态，此类重金属形态在土壤环境中基本不产生环境风险效应。可见，土壤重金属污染治理核心为消除土壤中水溶态、交换态和有机结合态重金属环境风险。农田、耕地土壤重金属污染治理第二方面应关注的内容是土壤质地、有机质、pH、氧化还原电位及生物体系等环境因子。重金属元素在土壤微环境系统中发生交换、吸附、络合、沉降等相互联系、相互制约的动态体系效应，这些动态体系效应直接或间接影响重金属元素在土壤中的存在形态，进而影响污染治理效果，特别是采用加药方式处理复合型重金属污染，可能会由于无法达到同时降低多种重金属环境风险的环境因子条件，而无法达到治理效果。农田、耕地土壤重金属污染治理第三方面应关注土壤的生态功能性。土壤的生态功能性如土壤结构、pH、有机质、氧化还原电位等均要达到一定条件，才能有效支持生物的生长。土壤生态功能性要求在土壤治理过程中应尽量避免少加或不添加过量或过激化学物质、尽可能不改变土壤结构等措施，以维持或改善土壤生态功能。目前重金属污染土壤治理主要包括三类治理策略：钝化、稀释和净化。土壤钝化治理策略主要是通过向土壤添加重金属稳定化药剂降低重金属活性，从而达到降低重金属环境风险的目的。土壤钝化策略治理技术处理后，由于污染因子仍然在土壤微环境中，重金属污染因子存在进一步活化的环境风险；另一方面，由于向土壤中添加了化学药剂，可能对土壤理化性质、生态功能性产生影响。土壤稀释治理策略主要是降低土壤中重金属污染浓度，达到降低重金属环境风险的目的，本策略仅适用于在表层30cm以上的轻度污染治理，对于中等污染程度以上土壤治理不存在竞争性意义。土壤净化治理策略是提取土壤中重金属因子，达到降低土壤重金属总量的目的，本策略治理技术（如植物提取）以消除土壤中重金属污染因子为最终目的。上述表明，土壤重金属污染治理采用净化治理策略是最佳、最彻底的治理策略。针对上述土壤重金属污染现状、重金属治理存在问题及土壤重金属治理最佳策略的论述，目前普遍认可的治理技术是土壤净化治理策略中的生物提取技术，即种植超富集植物进行提取净化，然后移除富集重金属后的超富集植物。生物提取技术未对土壤产生扰动，有效保持了土壤的生物功能性，但生物提取技术具有周期长、受生境条件影响大的局限。另外，超富集植物通常仅能针对某种重金属，主要应用于轻度、单一重金属污染区域修复，对于复合型及中等以上污染程度重金属污染治理难于达到理想修复效果。重金属捕集剂是一种与重金属离子强力螯合的化工药剂，能在常温和很宽的PH值条件范围内，与水体中的Cu2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+等各种重金属离子进行化学反应，并在短时间内迅速生成不溶性、容易过滤去除的絮状沉淀，达到从水中去除重金属离子的目的。重金属捕集剂种类繁多，按形态分有粉体态、固体态和液体态；按成分分有无机捕集剂和有机捕集剂；按捕集方式分有吸附捕集剂、离子交换捕集剂、络合捕集剂；按所能捕集重金属分类可分为广谱型重金属捕集剂、单一型重金属捕集剂等。重金属捕集剂处理水体中重金属已在水处理行业得到广泛应用，具有可处理复合型重金属污染、速度快、效率高及成本低等特点。另外，采用固体态重金属捕集剂处理高浓度、复合污染电镀废水技术已有研究报道，该重金属捕集技术有效地处理了复杂电镀废水基质中的复合重金属，而不溶入电镀废水中，这对复杂基质体系的土壤复合型重金属污染治理具有巨大的启发意义。针对土壤基质复杂、复合型重金属污染及需保持土壤生态功能性的特点，选用适合的重金属捕集剂，采用适当的方式方法，将重金属捕集技术引入至土壤重金属污染治理是一种潜在的策略。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，提出本专利技术。本专利技术提出一种土壤重金属污染原位捕集治理方法。本方法包括：1）将重金属捕集剂封装于可透水装置，透水装置达到重金属捕集剂与土壤隔离，但土壤溶液能在无需压力条件下自由进入装置内的目的。2）将可透水装置埋于含水污染土壤中，达到重金属捕集剂完全浸润于含污染土壤的水溶液中的目的。3）根据需要确定可透水装置埋于含水污染土壤中时间。装置埋于土壤水溶液时，土壤水溶液中重金属离子通过浓度扩散作用与重金属捕集剂发生离子交换、络合、吸附等反应而被捕集；同时，土壤动态平衡体系中其他形态重金属，因溶解态重金属浓度的降低，而向溶解态转化，最终被捕集；4）取出埋于土壤中的可透水装置，移除装置内捕集重金属后的捕集剂，从而消除了土壤中重金属元素。本专利技术所用透水装置：装置主要包括内网筒体、中间膜网、外网筒体及侧盖四大部分，重金属捕集剂置于内网筒体中，两侧盖通过螺纹与内网筒体扣紧，中间膜网采用外网筒体与内网筒体夹紧。本专利技术选用不溶性重金属捕集剂，包括但不限于各种二硫代胺基甲酸盐类重金属螯合剂及其衍生物、黄原酸酯类重金属螯合剂及其衍生物、重金属离子交换树脂、重金属吸附树脂及其他各种类型重金属螯合树脂等。本专利技术所述捕集剂在装置内填充率为50%~80%。本专利技术方法中所述重金属元素包括：铜、铅、锌、镉、镍、汞、砷、锑、铬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土壤重金属污染原位捕集治理方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将重金属捕集剂封装于可透水装置，透水装置达到重金属捕集剂与土壤隔离，但土壤溶液能在无需压力条件下自由进入装置内的目的；（2）将可透水装置埋于含水污染土壤中，达到重金属捕集剂完全浸润于含污染土壤的水溶液中的目的；（3）根据需要确定可透水装置埋于含水污染土壤中时间，装置埋于土壤水溶液时，土壤水溶液中重金属离子通过浓度扩散作用与重金属捕集剂发生离子交换、络合、吸附等反应而被捕集；同时，土壤动态平衡体系中其他形态重金属，因溶解态重金属浓度的降低，而向溶解态转化，最终被捕集；（4）取出埋于土壤中的可透水装置，移除装置内捕集重金属后的捕集剂，从而消除了土壤中重金属元素。

【技术特征摘要】
1.一种土壤重金属污染原位捕集治理方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将重金属捕集剂封装于可透水装置，透水装置达到重金属捕集剂与土壤隔离，但土
壤溶液能在无需压力条件下自由进入装置内的目的；
（2）将可透水装置埋于含水污染土壤中，达到重金属捕集剂完全浸润于含污染土壤的
水溶液中的目的；
（3）根据需要确定可透水装置埋于含水污染土壤中时间，装置埋于土壤水溶液时，土壤
水溶液中重金属离子通过浓度扩散作用与重金属捕集剂发生离子交换、络合、吸附等反应
而被捕集；同时，土壤动态平衡体系中其他形态重金属，因溶解态重金属浓度的降低，而向
溶解态转化，最终被捕集；
（4）取出埋于土壤中的可透水装置，移除装置内捕集重金属后的捕集剂，从而消除了土
壤中重金属元素。
2.如权利要求1所述的土壤重金属污染原位捕集治理方法，其特征在于采用透水装置
封装重金属捕集剂，透水装置可有效隔离重金属捕集剂与土壤，但土壤溶液能在无需压力
条件下自由进入装置内与重金属捕集剂接触。
3.如权利要求1所述的土壤重金属污染原位捕集治理方法，其特征在于透水装置由外
网筒体、中间膜网、内网筒体三部分组成，外网孔径10mm~20mm，网孔均匀平铺，覆盖率为外
网筒体表面积的100%；中间膜网孔径0.01mm~1mm，网孔均匀平铺，覆盖率100%；内网孔径3mm
~6mm，网孔均匀平铺，覆盖率为内网筒体表面积的60%~80%，外...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘胜强，
申请(专利权)人：深圳多元拓展环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44