[发明专利]一种Hg污染土壤的微胶囊复合材料、制备方法及修复方法

说明书

本发明公开了一种Hg污染土壤的微胶囊复合材料、制备方法及修复方法，按重量百分比计，包括：改性粘土矿物30％‑50％、钙镁基复合材料30％‑50％、pH调节剂10％‑30％。本发明对土壤环境亲和友好，无二次污染，不会破坏土壤原有的团粒结构，一定程度上可以提升土壤的酸碱缓冲能力，提高土壤的保水性；对于土壤中的Hg污染的治理效果较为明显，且持续时间长久，对外界环境因素变化的适应能力较强，施工简单。

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种Hg污染土壤的微胶囊复合材料、制备方法及修复方法。

背景技术

汞(Hg)会对土壤健康产生有害影响。汞会破坏微生物群落的结构和多样性；造成土壤中原生动物物种的减少、多样性下降，进而影响到土壤生态系统物质的循环和能量流动。此外，汞通过影响植物的生理生化过程影响植物生长。经过根系吸收的汞在高等植物体内积累，能与硫醇类蛋白质结合，改变ADP和ATP中的磷酸盐，进而影响细胞膜透性、抑制线粒体活性。汞会损伤根冠细胞膜的完整性，造成细胞中K⁺的急剧减少。高等植物汞暴露，将使叶片光合作用和蒸腾作用减弱，叶绿素合成和吸水能力降低，生物量明显降低，且蛋白质的合成速度减慢，根系活力严重下降。土壤汞污染除影响土壤理化性质、抑制植物生长外，土壤中的汞会随食物链进入人体，造成汞中毒。汞摄入量过多会影响生殖和发育，有致畸、致癌、致突变作用，严重的还会产生精神异常。

现有Hg污染土壤的修复方法包括物理修复法、热处理修复法、化学修复法、生物修复法和植物修复法：其中，

物理修复法最常用的包括：客土覆盖、深耕、污染土壤移除、水泥固化、土壤淋洗物理分离法等。其主要通过减少汞含量，降低汞迁移率来防治土壤汞污染。目前水泥固化法是至今处理汞渣废弃物最有效的技术，仅在美国，重污染场地实地修复总量的24％由水泥固化法修复。土壤淋洗物理分离法是通过粒度分离、重选、浮选、水力旋流和磁选等利用汞和土壤密度的显著差异进行分离。但其不适合于粘度和腐殖质较高的土壤。

热处理修复法则是通过高温(600～800℃)使化合物分解，使得土壤中的汞以汞元素的形式挥发，降低土壤汞浓度。但当温度达到550℃时，Cu、Ni、Cr的移动性降低，影响后续的重金属去除；且高温会对土壤结构和理化性质造成损害。

化学修复最常用的包括：化学固化、土壤淋洗、电动修复等。其主要目的是减少土壤汞含量，降低汞迁移性。土壤淋洗化学萃取技术是用浸提剂把土壤中的污染物分离出来。根据皮尔森的软硬酸碱原则，汞容易与含硫官能团、卤化物、氰化物等反应。目前常用的萃取液有:KI、HCl、柠檬酸、EDTA、HNO₃等。其中KI在50％HCl(V/V)添加MnO₂、NaNO₃、CuSO₄后浸提效果最显著，浸提剂用铁屑处理后可重复使用，但这些浸提剂可能影响土壤理化性质。电动修复是通过在土壤介质中通入电流，经过电泳/电迁移和电解去除土壤中有毒物质的修复技术。这种技术主要针对带电荷的离子、络合物以及胶体。土壤中汞的附存形态多样，部分为难溶性物质，因而增强土壤中汞的可移动性是这一技术的关键。目前常用的方法是添加化学药剂，常见的有：EDTA、Cl^－、I^－、OH^－等。电动修复容易受到土壤pH、养分等其他因素的影响。传统的物理化学修复方法受环境制约较大，会影响土壤理化性质造成二次污染。

生物修复法利用生物特性修复污染土壤，其基本原理为动植物和微生物对污染物的吸收、富集或者降解。生物修复法以其副作用小、成本低、生态友好等优点，受到学界广泛关注。生物修复包括植物修复、微生物修复。