[发明专利]一种土壤固定剂及其在含有重金属污染的土壤中的应用

说明书

本发明公开了一种土壤固定剂及其在含有重金属污染的土壤中的应用。一种土壤固定剂，包括磷矿或其排出废渣和草木灰。本发明提出的土壤固定剂采用天然可得且成本低的原料，通过降低或防止金属在土壤中的迁移，增加土壤容纳金属的能力，同时提高土壤的肥力，尤其适用于轻污染的农业用地，同时完成施肥和金属土壤固定。

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种土壤固定剂及其在含有重金属污染的土壤中的应用。

背景技术

资源开采和工业发展造成污染物向大气和水体中的排放加剧，污染物随着这些流动媒介最终部分汇聚于土壤中，尤其是矿区及周边土壤、废弃物丢弃地及填埋场及其周边土壤，严重时会在农业用地中分布，最终还会进入地下水，造成饮水安全问题，并可能进入食物链、危害人体及家禽家畜健康。金属类污染物是涉及资源开发和工业化生产的主要污染源，除少量金属为植物、作物、人、家禽家畜所必须外，均为有害物质，过量时直接产生毒害作用。据报道，金属污染可导致多种疾病，包括心血管疾病、癌症、认知障碍、慢性贫血和对肾脏、神经系统、大脑、皮肤和骨骼造成损害。

目前的治理方法主要涉及两大类，一是改变污染元素在土壤中的赋存形态，强化其与土壤作用而固定，从而降低其在环境中的迁移性和生物有效性，元素的土壤固定是目前实际修复土壤中应用较多的技术之一，该方案的主要问题是受土壤条件、污染物容量及环境条件变化等因素制约。二是从土壤中移除元素污染物，常采用的方法是土壤淋洗办法，见效快、去除彻底、满足特定法规和环保标准的方法；同时，还可将有价值如稀土元素、通过淋洗回收以利于再利用。因此，对需要彻底清除、或有价和应用广的元素应采取淋洗方法处理，但通常成本高。土壤治理又分为原位和异位两种分类，原位是指治理过程中不对土壤着任何机械性加工、转移，也不使用任何封闭系统对土壤与源环境隔离，但原位处理可能受限于处理效率、现场空间、场所封闭要求等，难度相对较大，是土壤修复技术技术开拓的前沿。异位即需对需处理的土壤全部转移到封闭的系统当中，因此原位较异位法成本更低，为土壤处理的首选方案。土壤修复实际众多原理，如加热挥发、蒸汽清洗、溶剂清洗和抽提等，前三种方法尤其对土壤中有机污染物最为有效且常用，后两种方法经常在金属污染的土壤修复中采用。异位、彻底移除等方法涉及高成本、高能耗、大资源消耗量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种土壤固定剂及其在含有重金属污染的土壤中的应用，本发明涉及金属在土壤中低成本的原位固定方法，提出的土壤固定剂采用天然可得且成本低的原料，通过降低或防止金属在土壤中的迁移，增加土壤容纳金属的能力，同时提高土壤的肥力，尤其适用于轻污染的农业用地，同时完成施肥和金属土壤固定。

本发明的目的在于提供一种土壤固定剂，包括磷矿或其排出废渣和草木灰。

在自然环境或人为因素的影响下，土壤固相、液相和气相之间不断地发生着相互作用及变化，改变外界某一个因素会影响整个土壤系统，直至达到一个新的物理、化学、及生物过程的动态平衡状态，且土壤溶液在土壤化学反应的过程中起着关键的媒介作用。土壤矿物的溶解和沉淀反应基本控制着土壤溶液的化学组成。土壤溶液相对于某种矿物处于欠饱和状态会使该矿物溶解，直至土壤溶液中该矿物的离子活度积与其溶度积相等为止；反之，则相应的矿物将沉淀直至达到平衡。土壤矿物的溶解和沉淀过程相当缓慢，在短时间内一般难以得到平衡状态，处于动态迁移状态。

金属在土壤中的迁移转化形式复杂多样，关联各种基本化学反应，如溶解作用、沉降作用、吸附作用、离子交换作用、氧化还原作用、络合作用等，迁移途径可以是物理迁移，如通过地表径流、地下土壤渗透水，也可以是生物迁移，主要涉及植物通过根系从土壤中吸收或向土壤中释放某些化学形态的金属，一部分金属被植物吸收并在植物体内进行再分配，被吸收的部分也会随植物的收割、动物的移动而迁移，或者动植物的代谢死亡将金属回归土壤。因此，迁移速率直接影响土壤剖面-金属有规律的分布及一定的形态组合。研究表明，土壤可以很好阻挡金属迁移，所以外源金属大都富集在土壤表层，较难向下迁移，因而造成土壤表层一般金属含量最高。