一种汞污染土壤修复剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种汞污染土壤修复剂及其制备方法，属于土壤修复技术领域。

背景技术：

土壤重金属污染是指土壤中重金属元素含量明显高于自然背景值，并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。具有隐蔽性和滞后性，不可逆性和长期性，区域性和严重性、不可逆性和长期性，治理难且周期长等特点，由于重金属能进入所有生态系统中，对生态系统构成潜在的巨大威胁。特别是在土壤环境中，不但会导致农作物减产和品质下降，还会通过土壤-植物系统，经食物链进入人体，危害人体健康和生命安全。

汞是一种毒性很强的重金属污染物，2011年已将汞列为重点管控的重金属之一。大部分汞化合物具有毒性，尤其是甲基汞，具有高神经毒性、致癌性、心血管毒性等(冯新斌等，2013)，并且甲基汞还具有隐蔽性和突发性，一旦发生重大污染事件或出现人群病变，将产生灾难性后果。20世纪发生在日本的水保病就是人体甲基汞中毒的典型案例。无机汞的毒性相对较弱，但无机汞进入环境后会转化成高毒性的甲基汞。有色金属冶炼和燃煤等大气排放或汞矿山活动等均会把汞释放到环境中，可能会导致土壤汞污染，使稻田土壤中稻米汞浓度超标(袁晓博等，2011)。水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全球一半以上的人口以稻米为主食，我国水稻种植面积约占全球50％，近2/3的人口以稻米为主食。汞污染地区居民食用汞污染的大米是导致汞暴露在人体中的主要途径，长期食用汞污染大米会对当地居民健康产生严重的威胁(qiu等2008；feng等2008；zhang等2010)。

虽然目前对土壤中重金属的修复技术有很多，如植物提取技术、热脱附技术及原位钝化等其它物理化学技术。到目前为止，还未发现汞的超富集植物，并且筛选抗性植物或超积累植物周期较长，对于汞污染地区迫切需要解决的大面积农田汞污染而言，植物修复难以在短时间内得到有效运用，而热脱附技术由于经济成本高昂，更适合于高含量汞污染土壤的治理。目前钝化剂的研究大多针对其它重金属，对汞的很少，并且效果都不太理想。

因此，研发一种高效的汞污染土壤修复剂及其制备方法具有重要的现实和经济意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种汞污染土壤修复剂的制备方法。本发明具有能将土壤中的汞进行有效的钝化和固定，抑制汞在土壤农作物可食用部分中的迁移，并有效降低稻田土壤中稻米汞的浓度，降低比例达80％以上，有广泛的社会效益。

本发明的技术方案：一种汞污染土壤修复剂，该土壤修复剂是将泥炭土进行巯基化处理制得的巯基化泥炭土。

前述的汞污染土壤修复剂，所述泥炭土为草炭土。

前述的汞污染土壤修复剂的制备方法，该土壤修复剂的制作方法包括有以下步骤：

a、将泥炭土粉碎干燥，过筛,得a品；

b、将巯基络合物、乙醇和水混合均匀，制成巯基混合溶液，再向巯基混合溶液中加入a品，放入恒温水浴锅中加热搅拌后，静置，离心取固体，得到b品；

c、将b品采用无水乙醇洗涤后，烘干，即得巯基化泥炭土。

前述的汞污染土壤修复剂的制备方法中，所述步骤a中，过50-100目筛。

前述的汞污染土壤修复剂的制备方法中，所述步骤b中，巯基络合物为3-巯丙基三甲氧基硅烷。

前述的汞污染土壤修复剂的制备方法中，所述步骤b中，按重量份计，是将巯基络合物1-2份、乙醇6-10份和水0.5-1份混合均匀，制成巯基混合溶液，再向巯基混合溶液中加入a品1-4份。

前述的汞污染土壤修复剂的制备方法中，所述步骤b中，是放入60-70℃的恒温水浴锅中加热搅拌6-12h。

前述的汞污染土壤修复剂的制备方法中，所述步骤c中，是将b品采用无水乙醇洗涤2-4次。

前述的汞污染土壤修复剂的制备方法中，所述步骤c中，烘干的温度为60-80℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:

1、泥炭土具有机质含量高，密度小，吸水性强，纤维素含量丰富，疏松多孔，通气透气性好，含有氨基酸、腐殖酸和氮磷钾等多种养分，并且泥炭比表面积大，吸附螯合能力强，有较强的离子交换能力和盐分平衡能力，是优良的土壤改良剂。本发明以泥炭土为原料，用巯基材料进行巯基化处理制得巯基化泥炭土。与泥炭土相比，巯基化泥炭土利用巯基材料将巯基官能团负载到泥炭土上，提高了与汞的络合能力，因为巯基材料中含有的巯基属软碱性质，重金属汞属于软酸，利用软硬酸碱理论，即软酸与软碱有很强的亲和力，使得结合更加牢固，能显著提高材料对土壤中汞的吸附钝化效果。

2、以泥炭土为原料，巯基化处理制得巯基化泥炭土，具有良好的重金属汞钝化效果，制备方法简单，技术新颖；本发明制得巯基化泥炭土是无毒的，并且对施用后的土壤不会带来新的污染，使用安全且无二次污染。

3、本发明在投加量较少的情况下即可获得明显效果，能减少土壤中汞的生物有效性和迁移性，有效降低稻田土壤中稻米汞的浓度。

4、目前，现有的农田汞污染土壤修复剂很少，在汞污染地区，即使污染的土壤也承担着粮食生产任务，本发明有效的降低了汞污染农田中稻米汞的浓度，能在发展农业生产的同时保障当地居民的健康安全，具有广泛的社会效益。

实验证明：

申请人采用本发明实施例1制得的土壤修复剂(巯基化泥炭土)过60目筛，按质量比2％添加到在农田汞污染地区采集过10目尼龙筛的污染土壤中进行水稻盆栽实验，作为巯基化泥炭土组；将泥炭土(草炭土)过60目筛，按质量比2％添加到在农田汞污染地区采集过10目尼龙筛的污染土壤中进行水稻盆栽实验，作为泥炭土组；将农田汞污染地区采集过10目尼龙筛的污染土壤中进行水稻盆栽实验，作为对照组。水稻种植120天后，分别对对照组、泥炭土组和巯基化泥炭土组采集稻米，剥壳磨碎后测定稻米中总汞的含量。结果如图1所示，对照组中稻米中总汞浓度为202.93ug/kg；泥炭土组稻米中总汞浓度为147.24ug/kg，与对照组相比，降低率为27.44％；巯基化泥炭土组稻米中总汞浓度为25.33ug/kg，与对照组相比，降低率为87.51％。

综上所述，本发明具有能将土壤中的汞进行有效的钝化和固定，抑制汞在土壤农作物可食用部分中的迁移，并有效降低稻田土壤中稻米汞的浓度，降低比例达80％以上，有广泛的社会效益。

附图说明

图1是本发明的农田汞污染土壤实验结果图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1。一种汞污染土壤修复剂，采用草炭土为原料，该土壤修复剂的制作方法包括有以下步骤：

a、将泥炭土粉碎干燥，过50目筛得a品；

b、将3-巯丙基三甲氧基硅烷1kg、乙醇6kg和水0.5kg混合均匀，制成巯基混合溶液，再向巯基混合溶液中加入a品1kg，放入60℃的恒温水浴锅中加热搅拌6h，静置，离心取固体，得到b品；

c、将b品采用无水乙醇洗涤2次，在60℃下烘干，即得巯基化泥炭土。

实施例2。一种汞污染土壤修复剂，采用草炭土为原料，该土壤修复剂的制作方法包括有以下步骤：

a、将泥炭土粉碎干燥，过80目筛得a品；

b、将3-巯丙基三甲氧基硅烷1.5kg、乙醇8kg和水0.8kg混合均匀，制成巯基混合溶液，再向巯基混合溶液中加入a品3kg，放入65℃的恒温水浴锅中加热搅拌9h，静置，离心取固体，得到b品；

c、将b品采用无水乙醇洗涤3次，在70℃下烘干，即得巯基化泥炭土。

实施例3。一种汞污染土壤修复剂，采用草炭土为原料，该土壤修复剂的制作方法包括有以下步骤：

a、将泥炭土粉碎干燥，过100目筛得a品；

b、将3-巯丙基三甲氧基硅烷2kg、乙醇10kg和水1kg混合均匀，制成巯基混合溶液，再向巯基混合溶液中加入a品4kg，放入70℃的恒温水浴锅中加热搅拌12h，静置，离心取固体，得到b品；

c、将b品采用无水乙醇洗涤4次，在80℃下烘干，即得巯基化泥炭土。