专利名称：一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法
技术领域：
本发明涉及环境治理领域，尤其涉及一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法。
背景技术：
环境污染中的有毒物包括有重金属元素、无机物和有机物。随着全球经济化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤严重污染。土壤重金属污染可影响农作物产量和质量的下降，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此引起世界各国的广泛重视。目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，而且随着今后中国经济社会的发展如生态退耕、农业结构调整及自然灾害损毁等，土壤资源将进一步减少。因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染，改良土壤质量，将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。土壤的重金属污染较为普遍，是目前我国面临的较为严重的问题，污染主要来自于农药、大气沉降、污水等，治理工艺分为工程治理措施和物理化学修复两大类。工程治理措施主要包括客土、换土、去表土和深耕翻土等措施；物理化学修复主要包括固化/稳定化、电动修复、络合淋洗、蒸汽浸提、氧化还原、农业修复、生物修复等，但这些方法不能从根本上解决问题，不仅操作繁琐、投入巨大，而且效果甚微，易造成二次污染，所以研究和开发一种环保、高效、低成本的环境布阵治理方法是关系到国计民生的重大举措。本发明一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法简称为“王氏布阵法”，其全面彻底的解决目前相关重金属污染的最有效方法，经过多年的研究，提出了将凝胶材料运用到重金属吸附领域，形成了一套完备的科学体系和实践方案，必将为我国重金属污染治理领域作出重大贡献。重金属系指密度4. O以上约60种元素或密度在5. O以上的45种元素。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。重金属污染原理重金属，特别是汞、镉、铅、 铬等具有显著和生物毒性。它们在水体中不能被微生物降解，而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程(即迁移)。重金属污染的特点是(I)除被悬浮物带走的外，会因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成为长期的次生污染源；(2)水中各种无机配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子等)和有机配位体(腐蚀质等)会与其生成络合物或螯合物，导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来；(3)重金属的价态不同，其活性与毒性不同。其形态又随PH和氧化还原条件而转化。(4)在其危害环境方面的特点是微量浓度即可产生毒性(一般为I 10晕克/升,萊、镉为O. 01 O.001毫克/升)；在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物(如洋一甲基汞); 可被生物富集，通过食物链进入人体，造成慢性路线。亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、 铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力，能抑制酶的活性，亲铁元素 (铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，可能致癌，过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能土壤中重金属污染物来源与分布土壤中重金属的来源是多途径的，首先是成土母质本身含有重金属，不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。此外，人类工农业生产活动，也造成重金属对大气、水体和土壤的污染
I、大气中重金属沉降大气中的重金属主要来源于工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等。它们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧。大气中的大多数重金属是经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的。公路、铁路两侧土壤中的重金属污染，主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染为主。它们来自于含铅汽油的燃烧，汽车轮胎磨损产生的含锌粉尘等。它们成条带状分布，以公路、铁路为轴向两侧重金属污染强度逐渐减弱；随着时间的推移，公路、铁路土壤重金属污染具有很强的叠加性。经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染，主要以工矿烟囱、废物堆和公路为中心，向四周及两侧扩散；由城市一郊区一农区，随距城市的距离加大而降低，特别是城市的郊区污染较为严重。此外，还与城市的人口密度、城市土地利用率、机动车密度成正相关；重工业越发达，污染相对就越严重。此外，大气汞的干湿沉降也可以引起土壤中汞的含量增高。大气汞通过干湿沉降进入土壤后，被土壤中的粘土矿物和有机物的吸附或固定，富集于土壤表层，或为植物吸收而转入土壤，造成土壤汞的浓度的升高。 2、农药、化肥和塑料薄膜使用施用含有铅、汞、镉、砷等的农药和不合理地施用化肥，都可以导致土壤中重金属的污染。一般过磷酸盐中含有较多的重金属Hg、Cd、As、Zn、Pb，磷肥次之，，氮肥和钾肥含量较低，但氮肥中铅含量较高，其中As和Cd污染严重。农用塑料薄膜生产应用的热稳定剂中含有Cd、Pb，在大量使用塑料大棚和地膜过程中都可以造成土壤重金属的污染。3污
水灌溉污水灌溉一般指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商业污水和工业废水。由于城市工业化的迅速发展,大量的工业废水涌入河道，使城市污水中含有的许多重金属离子，随着污水灌溉而进入土壤。在分布上，往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重，远离污染源头和城市工业区，土壤几乎不污染。近年来污水灌溉已成为农业灌溉用水的重要组成部分，中国自60年代至今，污灌面积迅速扩大，以北方旱作地区污灌最为普遍，约占全国污灌面积的90%以上。南方地区的污灌面积仅占6%,其余在西北和青藏。污灌导致土壤重金属Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb等含量的增加。4、污泥施肥污泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等营养元素，但同时污泥也含有大量的重金属，随着大量的市政污泥进入农田，使农田中的重金属的含量在不
断增高。污泥施肥可导致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb含量的增加，且污泥施用越多， 污染就越严重，Cd、、Cu、Zn引起水稻、蔬菜的污染；Cd、Hg可引起小麦、玉米的污染；污泥增加，青菜中的Cd、Cu、Zn、Ni、Pb也增加]。Anthony研究表明，用城市污水、污泥改良土壤, 重金属Hg、Cd、Pb等的含量也明显增加。5、含重金属废弃物堆积含重金属废弃物种类繁多，不同种类其危害方式和污染程度都不一样。污染的范围一般以废弃堆为中心向四周扩散。重金属在土壤中的含量和形态分布特征受其垃圾中释放率的影响，且随距离的加大重金属的含量而降低。由于废弃物种类不同，各重金属污染程度也不尽相同，如铬渣堆存区的Cd、Hg、Pb为重度污染，Zn为中度污染，Cr、Cu为轻度污染。 6、金属矿山酸性废水污染金属矿山的开采、冶炼、重金属尾矿、冶炼废渣和矿渣堆放等，可以被酸溶出含重金属离子的矿山酸性废水，随着矿山排水和降雨使之带入水环境(如河流等)或直接进入土壤，都可以间接或直接地造成土壤重金属污染。矿山酸性废水重金属污染的范围一般在矿山的周围或河流的下游，在河流中不同河段的重金属污染往往受污染源(矿山)控制，河流同一污染源的下段自上游到下游，由于金属元素迁移能力减弱和水体自净化能力的适度恢复，金属化学污染强度逐渐降低。同一区域土壤中重金属污染物的来源途径可以是单一的，也可以是多途径的。 工业化程度越高的地区污染越严重，市区高于远郊和农村，地表高于地下，污染区污染时间越长重金属积累就越多，以大气传播媒介土壤重金属污染土壤的具有很强的叠加性，熟化程度越高重金属含量越高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法，具有治理土地环境，使土地、水资源可再利用，将重金属变废为宝和治理效果好等优点。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案
一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法，其步骤为
A、布阵阶段
Al)分析受治理环境的环境条件；
A2)确定投放吸附物的布阵点密度、布阵点的深度、布阵点的吸附物用量；
A3)制作带有吸附物的吸附物投放单体；
B、吸附阶段
BI)将带有吸附物的吸附物投放单体投放至布阵点；
B2)等待吸附物通过物理或化学反应将环境中的有毒元素吸附到吸附物投放单体中；
C、移除阶段
Cl)检测环境条件
C2)通过分析环境条件来判断是否可移除吸附物投放单体，如果判断结果为可移除吸附物投放单体，那么转至下一个步骤“C3” ；
C3)移除布阵点的吸附物投放单体；
D、回收阶段
为了防止二次污染的情况发生，采用步骤“D1”或“D2” ；
Dl)通过物理、化学或生物的方法将吸附物投放单体中的有毒元素解析出来再利用； D2)将吸附了有毒元素的吸附物投放单体填埋；
E、再利用阶段
El)将有毒元素、土地资源或水资源再利用达到变废为宝的目的。所述布阵点可由打孔制成。
所述吸附物投放单体为携带有吸附物的锚筒，或网袋，或钢线，或樑。所述吸附物为凝胶吸附物。所述凝胶吸附物为非金属矿物环保凝胶，或为由传统SAP经过加工的环保凝胶， 或含螯合剂及纳米活性炭材料制成的环保凝胶。进一步，所述环境为土地，或水环境，或底泥等环境。进一步，所述布阵点的布阵方法可以多种多样，但一般类似统计学中的采样方法， 如矩阵排列布阵、环形排列布阵等。进一步，如果所述布阵点由打孔制成，那么在布阵阶段中的“A2”步骤即需确定打孔密度、深度和孔的吸附物用量。进一步，所述含螯合剂及纳米活性炭材料制成的环保凝胶中还可添加有针对性的材料。还包括步骤“E2”，该步骤“E2”在步骤“EI”之后，其为将“DI”步骤解析出来的重金属做原来重新使用；将治理好的土地资源恢复原来的使用，或做建筑添加料、土壤改良料等其它用途；将水资源恢复原来的使用，或灌溉等其它用途。 所述凝胶吸附物为复合凝胶吸附物。所述吸附物投放单体可通过一种能将吸附物投放单体投放入布阵点的布阵装置进行布阵投放，或通过人工投放进行布阵投放。本发明通过上述步骤，具有治理土地环境，使土地、水资源可再利用，将重金属变废为宝和治理效果好等优点。
图I为本发明的步骤示意图。现结合附图和实施例对本发明作进一步说明。具体实施
如附图I所示，本发明一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法， 其特征在于步骤为
一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法，其步骤为
A、布阵阶段
Al)分析受治理环境的环境条件；
A2)确定投放吸附物的布阵点密度、布阵点的深度、布阵点的吸附物用量；
A3)制作带有吸附物的吸附物投放单体；
B、吸附阶段
BI)将带有吸附物的吸附物投放单体投放至布阵点；
B2)等待吸附物通过物理或化学反应将环境中的有毒元素吸附到吸附物投放单体中；
C、移除阶段
Cl)检测环境条件
C2)通过分析环境条件来判断是否可移除吸附物投放单体，如果判断结果为可移除吸附物投放单体，那么转至下一个步骤“C3” ；
C3)移除布阵点的吸附物投放单体；D、回收阶段
为了防止二次污染的情况发生，采用步骤“D1”或“D2” ；
Dl)通过物理、化学或生物的方法将吸附物投放单体中的有毒元素解析出来再利用； D2)将吸附了有毒元素的吸附物投放单体填埋；
E、再利用阶段
El)将有毒元素、土地资源或水资源再利用达到变废为宝的目的。所述布阵点可由打孔制成。所述吸附物投放单体为携带有吸附物的锚筒，或网袋，或钢线，或樑。所述吸附物为凝胶吸附物。所述凝胶吸附物为非金属矿物环保凝胶，或为由传统SAP经过加工的环保凝胶， 或含螯合剂及纳米活性炭材料制成的环保凝胶。进一步，所述环境为土地，或水环境，或底泥等环境。进一步，所述布阵点的布阵方法可以多种多样，但一般类似统计学中的采样方法， 如矩阵排列布阵、环形排列布阵等。进一步，如果所述布阵点由打孔制成，那么在布阵阶段中的“A2”步骤即需确定打孔密度、深度和孔的吸附物用量。进一步，所述含螯合剂及纳米活性炭材料制成的环保凝胶中还可添加有针对性的材料。还包括步骤“E2”，该步骤“E2”在步骤“EI”之后，其为将“DI”步骤解析出来的重金属做原来重新使用；将治理好的土地资源恢复原来的使用，或做建筑添加料、土壤改良料等其它用途；将水资源恢复原来的使用，或灌溉等其它用途。所述凝胶吸附物为复合凝胶吸附物。所述吸附物投放单体可通过一种能将吸附物投放单体投放入布阵点的布阵装置进行布阵投放，或通过人工投放进行布阵投放。本发明通过上述步骤，具有治理土地环境，使土地、水资源可再利用，将重金属变废为宝和治理效果好等优点。
权利要求
1.一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法，其特征在于步骤为A、布阵阶段Al)分析受治理环境的环境条件；A2)确定投放吸附物的布阵点密度、布阵点的深度、布阵点的吸附物用量；A3)制作带有吸附物的吸附物投放单体；B、吸附阶段BI)将带有吸附物的吸附物投放单体投放至布阵点；B2)等待吸附物通过物理或化学反应将环境中的有毒元素吸附到吸附物投放单体中；C、移除阶段Cl)检测环境条件C2)通过分析环境条件来判断是否可移除吸附物投放单体，如果判断结果为可移除吸附物投放单体，那么转至下一个步骤“C3” ；C3)移除布阵点的吸附物投放单体；D、回收阶段为了防止二次污染的情况发生，采用步骤“D1”或“D2” ；Dl)通过物理、化学或生物的方法将吸附物投放单体中的有毒元素解析出来再利用；D2)将吸附了有毒元素的吸附物投放单体填埋；E、再利用阶段El)将有毒元素、土地资源或水资源再利用达到变废为宝的目的。
2.根据权利要求I所述的一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法，其特征在所述布阵点可由打孔制成。
3.根据权利要求I所述的一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法，其特征在所述吸附物投放单体为携带有吸附物的锚筒，或网袋，或钢线，或樑。
4.根据权利要求I所述的一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法，其特征在所述吸附物为凝胶吸附物。
5.根据权利要求4所述的一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法，其特征在所述凝胶吸附物为非金属矿物环保凝胶，或为由传统SAP经过加工的环保凝胶，或含螯合剂及纳米活性炭材料制成的环保凝胶。
6.根据权利要求I所述的一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法，其特征在还包括步骤“E2”，该步骤“E2”在步骤“E1”之后，其为将“D1”步骤解析出来的重金属做原来重新使用；将治理好的土地资源恢复原来的使用，或做建筑添加料、土壤改良料等其它用途；将水资源恢复原来的使用，或灌溉等其它用途。
7.根据权利要求4所述的一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法，其特征在所述凝胶吸附物为复合凝胶吸附物。
8.根据权利要求I所述的一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法，其特征在所述吸附物投放单体可通过一种能将吸附物投放单体投放入布阵点的布阵装置进行布阵投放，或通过人工投放进行布阵投放。
全文摘要
本发明公开了一种受有毒重金属、无机物及有机物污染的环境布阵治理方法。其为原位吸附法，仅将有毒重金属、无机物及有机物吸附移除的方法，其步骤如下A、布阵阶段，投放吸附物之前的分析准备；B、吸附阶段，投放吸附物；C、移除阶段，通过吸附物移除有毒元素；D、回收阶段，将有毒元素解析出来再利用或填埋，以避免二次污染；E、再利用阶段。本发明具有治理土地环境，使土地、水资源可再利用，将重金属变废为宝和治理效果好等优点。
文档编号C02F1/28GK102601104SQ201210061268
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者王海波, 王虎 申请人:珠海国佳高分子新材料有限公司, 珠海武大凝胶研究院有限公司