[发明专利]重金属污染土壤的蒙脱土原位修复方法

说明书

技术领域

本发明属于资源环境技术领域，具体涉及重金属污染土壤的物理化学修复技术。

背景技术

随着工农业的迅猛增长，土壤重金属污染的问题越来越严重。据国家环保总局报道，目前我国受Cd、As、Cr、Pb等重金属污染的耕地面积近2000万hm²，约占总耕地面积的1/5。由于重金属污染同时具有普遍性、隐蔽性、长期性等特点，治理重金属污染土壤仍是当今世界的一大难题。

土壤重金属污染一方面会通过污染食物链或污染大气而危害人畜的健康，引发癌症或慢性疾病等；另一方面可能导致农作物减产或绝收。目前土壤重金属污染治理方法可归纳为物理工程措施、生物措施、改良措施、农业措施四种。每种方法都存在其优缺点：用工程措施来治理重金属污染土壤，具有效果彻底、稳定等优点，但工程量大、治理费用高和易引起土壤肥力减弱。生物措施实施较简便、投资较少和对环境拢动少，但治理效率低(如超积累植物通常都矮小、生物量低、生长缓慢且周期长)，不能治理重污染土壤(因高耐重金属植物不易寻找)。而加入到修复现场土壤环境中的微生物抗性差、难以很快适应，在土壤环境中的移动性能差，易受污染物毒性效应的抑制。用农业措施来治理重金属污染土壤，具有可与常规农事操作结合起来进行、费用较低、实施较方便等优点。但存在有些方法周期长和效果不显著等缺点。

传统的改良剂是磷酸盐、石灰、黏土矿物、粉煤灰、泥炭等，成本较高，在修复过程中对单一重金属污染土壤的修复效果比较显著，而对于几种元素伴生的污染现象处理效果并不突出。传统的固定剂能够产生二次污染，在土壤条件改变时，稳定性受到影响。例如，申请号为200510002116.x(公开号为CN1631561A)的申请文件公开了一种名称为“重金属污染土壤原位修复剂”，其主要由钠基膨润土、海泡石、凹凸棒石、粉煤灰及微生物菌根按一定比例混合加入土壤中，虽然能够达到一定的效果，但由于其中的粉煤灰是工业原料，粉煤灰中的有害成分是未燃尽炭粒，其吸水性大，强度低，易风化，可能会改变土壤的团聚结构，影响土壤的保肥和蓄肥能力。在这四种修复剂存在的条件下微生物菌根能发挥的作用也可能受到制约。

蒙脱土是土壤中比表面积大、分布很广的一种粘土矿物，也是土壤中主要的活性组分之一，具有典型的2:1型层状结构，为少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物，层间域存在着大量可交换的亲水性无机阳离子。其理想的化学式为：(Na，Ca)_0.33(Al，Mg，Fe)₂[(Si，Al)₄O₁₀](OH)₂·n H₂O。蒙脱土晶体化学特点是类质同象种类多，使之化学成分复杂，变化大。八面体空隙中的Al³⁺常被低价的Mg²⁺、Fe²⁺置换；四面体空隙中的Si⁴⁺被Al³⁺置换，由于低价阳离子替代高价阳离子，使结构层产生多余的负电价。为了保持电中性，在结构层之间，除水分子外，存在较大半径的阳离子Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等。这些阳离子是可交换的，使蒙脱土具有离子交换性、吸水性、膨胀性、触变性、粘结性、吸附性等一系列很有价值的特性，广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品等领域，是一种用途广泛的天然矿物材料。

蒙脱土是膨润土矿的目的矿物，世界膨润土资源丰富，分布甚广，总储量约为25亿吨，其中美国、原苏联和中国的储量占世界储量的3/4，其次是意大利、希腊、澳大利亚和德国。我国膨润土矿产遍布全国23个省，大型矿床20多个。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术的不足之处，提供一种重金属复合污染土壤的蒙脱土原位修复方法，具有成本低(可以用很低的价格大批量买到)、效果好、应用范围广、无二次污染的优点。

本发明的技术方案是直接将纳米钠基蒙脱土添加到重金属污染土壤中混匀，纳米钠基蒙脱土添加比例≤8％wt，粒度为≤100目。

有益效果：

(1)本方法采用的蒙脱土是天然的纳米材料，体现了天然自净化作用的特色，可以有效固定土壤中的多种重金属，土壤中有效态Cu、Zn、Cd的含量显著降低，可以有效防止重金属在土壤中迁移进入植物体内，从而减少了重金属对植物的毒害作用，植物的生物量显著增加，植株的重金属含量显著降低，从根本上防止重金属进入食物链。