一种重金属污染土壤修复剂和土壤修复方法技术

本发明专利技术提供了一种重金属污染土壤修复剂和土壤修复方法。所述重金属污染土壤修复剂包括如下组分：亚硒酸盐和硅烷偶联剂改性生物炭。本发明专利技术提供的重金属污染土壤修复剂不仅能够降低植物汞含量，而且还能够减少植物对镉的吸收，对于汞、镉污染的土壤均具有良好的修复作用。作用。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤修复剂和土壤修复方法


[0001]本专利技术属于重金属污染治理
，具体涉及一种重金属污染土壤修复剂和土壤修复方法。

技术介绍

[0002]土壤重金属污染是近年来日益严重的环境问题，其不仅对生态系统和农业生产有害，而且对人类健康构成严重威胁。在这些重金属污染中，汞(Hg)和镉(Cd)的毒性大，对人、动物和植物有诸多不良影响，因而受到广泛的关注。重金属污染综合防治规划也将这两种重金属元素都列为了重点污染物来治理。
[0003]汞的毒性与其化学形态密切相关，大部分汞化合物都具有毒性，土壤中的汞可转化为毒性更大、更易于生物富集的甲基汞，也可挥发到大气中再通过植物叶片吸收。甲基汞是毒性最强的汞化合物，具有高神经毒性、致癌性、心血管毒性、生殖毒性、免疫系统效应和肾脏毒性等。20世纪发生在日本的水俣病就是人体甲基汞中毒的典型案例。
[0004]镉对土壤的污染主要有两种形式，一是工业废气中的镉随风向四周扩散，经自然沉降，蓄积于工厂周围土壤中，另一种方式是含镉工业废水灌溉农田，使土壤受到镉的污染。慢性镉中毒的早期肾脏损害表现为尿中出现低分子蛋白(β2微球蛋白、维生素A结合蛋白、溶菌酶和核糖核酸酶等)，还可出现葡萄糖尿、高氨基酸尿和高磷酸尿。晚期患者出现慢性肾功能衰竭。日本报告因摄食被镉污染的水源引起的一种慢性镉中毒称"痛痛病"。临床表现为背和腿疼痛、腹胀和消化不良，严重患者发生多发性病理性骨折。
[0005]因此，针对土壤重金属Hg和Cd污染严峻情况，采用适当的手段来治理Hg和Cd的污染，进行有效的土壤修复尤为重要。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种重金属污染土壤修复剂和土壤修复方法。本专利技术提供的重金属污染土壤修复剂对汞和镉均具有良好的钝化效果，在减少植物汞含量的同时，能够降低植物镉含量。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种重金属污染土壤修复剂，包括如下组分：亚硒酸盐和硅烷偶联剂改性生物炭。
[0009]在本专利技术一些实施方式中，所述亚硒酸盐与所述硅烷偶联剂改性生物炭的质量比为1:(7500
‑
15000)；例如可以是1:7500、1:8000、 1:8500、1:9000、1:9500、1:10000、1:11000、1:12000、1:13000、1:14000 或1:15000等。
[0010]在本专利技术一些实施方式中，所述硅烷偶联剂改性生物炭中，硅烷偶联剂的含量为0.5
‑
1.5wt％；例如可以是0.5wt％、0.6wt％、0.7 wt％、0.8wt％、1wt％、1.2wt％、1.3wt％或1.5wt％等。
[0011]在本专利技术一些实施方式中，所述亚硒酸盐为亚硒酸钠。
[0012]在本专利技术一些实施方式中，所述硅烷偶联剂为γ
‑
巯丙基三甲氧基硅烷(KH590)或γ
‑
甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)。
[0013]在本专利技术一些实施方式中，所述生物炭选自秸秆类生物炭、壳类生物炭、木质类生物炭、烟杆生物炭和松塔生物炭中的一种或多种。
[0014]其中，松塔生物炭(PBC)具有较大的表面积、较高的孔隙率和丰富的含氧官能团，相对于其他生物炭而言，松塔生物炭通过孔隙结构固定汞、镉的能力相对较强。松塔生物炭除含有C、N和O元素之外，还含有少量的K、Ca、Mg金属元素和Cl元素，在降低重金属污染的同时还可以为水稻生长提供营养元素。因此，本专利技术中所述生物炭优选为松塔生物炭。
[0015]在本专利技术一些实施方式中，所述硅烷偶联剂改性生物炭的制备方法如下：
[0016]将生物炭浸润在硅烷偶联剂溶液中，超声分散，然后静置反应，反应结束后过滤，滤饼干燥后得到所述硅烷偶联剂改性生物炭。
[0017]其中，所述硅烷偶联剂溶液的浓度优选为3
‑
4wt％。
[0018]所述硅烷偶联剂溶液的溶剂优选为甲醇。
[0019]所述超声分散的时间优选为15
‑
30min；例如可以是15min、18 min、20min、22min、25min、28min或30min等。
[0020]所述静置反应的时间优选为4
‑
6h；例如可以是4h、4.2h、4.5h、 4.8h、5h、5.2h、5.5h、5.8h或6h等。
[0021]第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的重金属污染土壤修复剂在修复汞和镉污染的土壤中的应用。
[0022]第三方面，本专利技术提供一种重金属污染土壤修复方法，所述方法包括：将第一方面所述的重金属污染土壤修复剂以土壤质量1
‑
2％(例如可以是1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％等)的添加量施加到土壤中。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术通过采用亚硒酸盐联合硅烷偶联剂改性生物炭作为重金属污染土壤修复剂，利用二者的协同配合，不仅能够降低植物汞含量，而且还能够减少植物对镉的吸收，对于汞、镉污染的土壤具有良好的修复作用。
附图说明
[0025]图1A为本专利技术盆栽实验中不同浓度亚硒酸钠处理组水稻茎的总汞含量图；
[0026]图1B为本专利技术盆栽实验中不同生物炭处理组水稻茎的总汞含量图；
[0027]图1C为本专利技术盆栽实验中改性生物炭联合亚硒酸钠处理组水稻茎的总汞含量图；
[0028]图2A为本专利技术盆栽实验中不同浓度亚硒酸钠处理组水稻叶的总汞含量图；
[0029]图2B为本专利技术盆栽实验中不同生物炭处理组水稻叶的总汞含量图；
[0030]图2C为本专利技术盆栽实验中改性生物炭联合亚硒酸钠处理组水稻叶的总汞含量图；
[0031]图3A为本专利技术盆栽实验中不同浓度亚硒酸钠处理组水稻壳的总汞含量图；
[0032]图3B为本专利技术盆栽实验中不同生物炭处理组水稻壳的总汞含量图；
[0033]图3C为本专利技术盆栽实验中改性生物炭联合亚硒酸钠处理组水稻壳的总汞含量图；
[0034]图4为本专利技术盆栽实验中各组水稻籽实的总汞含量图；
[0035]图5为本专利技术盆栽实验中各组水稻籽实的总镉含量图。
kg
‑
1，硒含量为2.65mg kg
‑
1， pH＝7.68。
[0055]将过筛的土壤装盆(使用直径17cm，高25cm的盆)，每盆4.5 kg土壤，装盆后按照表1所示组别和添加量添加修复材料，每个样品设计三个平行。其中，组2～7添加修复材料后，土壤于室温下保持 60％的持水量，稳定20天；组8～13先添加改性生物炭，在室温下保持60％的持水量，稳定10天，然后再加入亚硒酸钠溶液，稳定10 天。
[0056]表1
[0057][0058][本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于，包括如下组分：亚硒酸盐和硅烷偶联剂改性生物炭。2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述亚硒酸盐与所述硅烷偶联剂改性生物炭的质量比为1:(7500
‑
15000)。3.根据权利要求1或2所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性生物炭中，硅烷偶联剂的含量为0.5
‑
1.5wt％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述亚硒酸盐为亚硒酸钠。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ
‑
巯丙基三甲氧基硅烷或γ
‑
甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述生物炭选自秸秆类生物炭、壳类生物炭、木质类生物炭、烟杆生物炭和松塔...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟理，晏智，
申请(专利权)人：贵州黔大生态环境与健康研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：