[发明专利]一种治理工业污染场地土壤的重金属稳定剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于重金属稳定剂领域，特别涉及一种治理工业污染场地土壤的重金属稳定剂及其使用方法。

背景技术

数十年的经济增长、工业化高速发展严重地破坏了中国的生态环境，包括日益恶化的土壤重金属污染，全国许多地方“癌症村”频出。环境中重金属污染不但影响农作物和水产品的质量，并通过食物链危害人类的生命和健康，且带给人们生活重大隐患和威胁。重金属于环境中“沉积性污染”但具迁移性和滞留性，有可能流入周边毗邻而造成新的土地污染，对动植物和人体的危害则具有长期性、潜在性和不可逆性。中国内地的土壤重金属污染已危害到民生命脉中的粮食食品安全，并已严重恶劣地威胁公共安全、和社会稳定、以及国家全体经济福祉以及可持续发展、严重危及后代子孙的利益，情况令人堪忧。

有毒害性的重金属污染来源主要是由于污水灌溉、大气沉降物和施肥等因素带入。而大气沉降的重金属则主要来自能源如燃煤发电、运输、冶金和建筑材料生产所排放出的气体和粉尘。其中，尤其是工业城市和冶炼企业周边，气体和粉尘经过自然沉降和下雨和灌溉水带入土壤中重金属是土壤主要积累性重金属污染来源。根据2014年五月一文章报导，目前我国受重金属污染的耕地面积近2000万公顷，约占耕地总面积的1/5。受矿区污染土地达200万公顷，石油污染土地约500万公顷，固体废弃物堆放堆放污染约5万公顷，“工业三废”污染耕地近1000万公顷，污水灌溉的农田面积达330多万公顷。土壤污染使全国农业粮食减产已超过1300万吨，使得本来就紧张的耕地资源更加短缺。其中，其中矿业和工业固体废弃物最为严重。这类废弃物如工业生产所产生的废渣以及选矿所生产出的尾砂在堆放或处理过程中，由于日晒、雨淋、水洗冲刷，溶解性重金属极易移动，以辐射状迁移扩散流向周围土壤、水体，严重污染农田以及井水、地下水和地表水。

目前国內规模化重金属污染土壤修复采用的技术主要有两种，一是降低土壤重金属活性，使其钝化的稳定化技术；二是植物修复技术。化学钝化/稳定化技术是于土壤中添加改良药剤使改变、转化重金属形态，并反应生成溶解度极低且无毒性的复合式矿物质，即降低其在土壤环境中的可迁移性并达到非生物可利用且降低环境风险的方法。稳定化技术的优点是原位处理，可同时处理多元素复合重金属，修复过程中土壤结构不受扰动，成本较低，缺点是重金属未能自污染土壤清除出而仍滞留在土壤中。植物修复技术是指利用特殊植物吸收土壤中的重金属，然后将该植物收割去除而达到移除土壤中污染物的一种方法。 植物修复技术优点是实施简便，缺点是修复周期过长，后期植物收集与处理的问题复杂。

由上可见，目前国內规模化重金属土壤污染的修复技术符合经济效益适用于重金属土壤污染，尤其是工业生产厂如炼钢厂所造成厂区重金属污染地,往往含废渣,以及矿山和矿厂以及相关选矿、冶炼加工厂区重金属污染地甚至其生产出来大量的矿渣以及尾砂与应仅是稳定化技术。常见应用于重金属稳定化药剂可分为无机药剂和有机药剂，有机类药剂主要采用高分子作为螯合剂，主要有吡酪烷系、亚胺系、硫脲、氨基甲酸系和二硫代氨基甲酸盐系等，其作用原理是将重金属包容于分子内部，生成不溶性反应物，从而达到重金属稳定化目的。无机类药剂主要有石灰、硫化物(硫化钠、硫氢化钠、硫化钙)、磷酸盐、铁盐等物质，主要通过调节pH值、吸附、离子交换以及生成沉淀物等方法稳定重金属。

一般言，应用有机螯合剂存在以下缺点：

·有机螯合剂多具有臭味，pH值较高，具有腐蚀性，在储存和使用过程中对设备要求较高，操作和管理也较复杂，有机螯合剂价格昂贵，导致处理成本较高，难以适应我国国情，且硫系螯合剂存放时易发生氧化而变质，并产生硫化氢等有毒气体；

·有机螯合剂形成的重金属反应产物为「多键聚合物」但不是矿物,在长期的湿度、温度、pH多变化填埋过程中，存在氧化产生变质或与酸雨反应，结果是最后会分解，重金属再溶出，进而失去稳定化效果的可能。

一般常用的有机螯合剂，如二硫代氨基甲酸盐，即Dithiocarbamate类重金属螯合剂(硫系DTC类衍生物螯合剂)，包括Sodium Dimethyl DithioCarbamate(SDDC,二乙基二硫代氨基甲酸钠)，亲水性都较强，与重金属反应生成之多键聚合物可能因遇雨水经过一段时间，甚至短短数个月，即很可能分解成二硫化碳(亟具毒性)、甲胺(具毒性并易燃性)、以及其它胺类。