一种重金属镉污染耕地土壤修复的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于土壤污染控制与修复领域，进一步是指一种重金属镉污染耕地土壤修 复的方法。
【背景技术】
[0002] 随着人们采矿、冶炼技术及现代工业的发展，重金属污染已成为很严重且极难治 理的污染之一。在土壤环境中，重金属污染源主要有矿山开采过程中尾矿的堆放及洗矿水 直接排放，冶炼、电镀等行业"三废"未经处理随意排放，农业污水灌溉和汽油尾气排放等。 [0003] 镉是一种容易以危险的含量水平进入人体的高毒性重金属元素，半衰期超过20 年，其对人体的危害可分为急性中毒和慢性致癌两方面，引起慢性中毒的潜伏期可达10~ 30年。镉被人体吸收后主要分布在肝与肾中，与低分子蛋白质结合成金属蛋白。镉在骨骼 中富集后会逐渐取代骨骼中的钙，使骨骼严重软化。镉还会干扰人体和生物体内的酶系统， 引起内脏功能失调，进而引发癌变畸变。镉中毒主要表现为肾脏功能的损害和肺部的损伤， 导致肾皮质坏死、肾小管损害、肺气肿、肺水肿，还可以引起心脏扩张和高血压，长期摄入镉 将会导致骨质疏松、脆化、腰病、脊柱畸形。此外，镉还可以导致男性生殖系统损害，雄性激 素增高的发生率，随接触水平的升高而增加，前列腺特殊抗体的发生率也同时增加。土壤中 的镉主要是以交换态镉、专性吸附态镉、铁锰氧化结合态镉和残余态镉的形式存在，虽然土 壤镉污染对人体没有造成直接性的接触危害，但污染土壤中的镉可以通过食物链进入人体 造成严重的危害。
[0004] 目前，我国大米镉污染问题也比较严重，据调查，我国六个地区（华东、东北、华 中、华南和华北）县级以上市场的170多个大米样品中、有10%的市售大米存在着镉超标的 问题。近年来在我国由镉等重金属引起的土壤污染问题已有较多报道。20世纪80年代中期 对南方某省镉污染水灌溉导致的污染地区所做的研究表明，大米镉含量超标率为71. 69%， 肉禽蛋类未超限量。2005~2009年对南方某省食品镉污染情况进行的调查，镉的检出率 为64. 4%，超标率为7. 3% ;锦超标食品涉及粮食、水果、食用菌、水广品、动物内脏等，说明 在一些地区镉污染情况比较普遍，应该引起足够的重视。
[0005] 目前，重金属土壤修复技术包括以下几种：
[0006] 1.物理修复技术：物理修复技术包括土壤气提技术、稳定/固化修复技术、玻璃化 技术、热处理技术和电动力修复技术等。但这种技术存在的不足之处：修复成本昂贵、能耗 大、甚至存在二次污染。
[0007] 2.生物修复技术：生物修复技术包括微生物修复技术、植物修复技术、植物固化 技术等。但这种技术存在的不足之处：治理周期漫长，后期植物收集、处理技术较复杂，维护 管理周期长。
[0008] 3.化学修复技术：化学修复技术包括土壤淋洗技术、氧化还愿技术、化学脱卤技 术、溶剂提取技术等。但这种技术存在的不足之处：工程量大、投资费用高、破坏土壤结构、 引起肥力下降、重金属元素仍然保留在土壤中，容易再度危害植物，通过食物链进入动植物 和人体内。
[0009] 例如，专利申请201410519912公开了一种污染土壤修复方法，包括（1)集中堆集 污染土壤：将污染土壤挖出后，堆成堆，外边沿用遮挡封闭；（2)布置通气管道：在污染土壤 堆的内部埋设通气管道，所述的通气管道与气体源连通；（3)补充营养液：在污染土壤堆的 上部设置喷淋头，向污染土壤堆喷洒营养液；(4)设置排水系统：在污染土壤堆的底部设置 排水管。
[0010] 专利申请201510277745. 7公开了一种镉污染土壤的修复方法，属于土壤修复领 域。本发明提供了通过选择水稻秸杆和/或油菜秸制备得到的木醋液和生物炭，首先每年 的5月~10月在镉污染的土壤中种植水稻，并在水稻种植前施加生物炭，从而可以在镉污 染的土壤中制备得到符合国家标准的水稻（镉含量符合国家标准），水稻收获后到次年的5 月在该镉污染的土壤中种植油菜，通过选择特定时期施加木醋液，可以安全、有效的将镉污 染土壤中镉移除，从而有效的移除土壤中的镉。
[0011] 专利申请201410198948. 2公开了一种双氰胺在镉污染农田中的应用：用于促进 作物产量并降低作物中的镉含量。具体为：在氮肥中加入占 N(氮）重量12. 5~30%的双 氰胺均匀混合后，作为镉污染农田的肥料；所述氮肥为铵态氮肥、硝铵复合肥或尿素。
[0012] 专利201310462462. 0公开了一种镉污染土壤的植物修复方法，包括以下步骤：在 镉污染的土壤中种植黑麦草，在收获前添加有机酸；所述有机酸选自乙二胺四乙酸、草酸、 冰乙酸、丙二酸、酒石酸或苹果酸中的一种。
[0013] 可见，现有技术中关于重金属土壤污染或者关于镉污染的修复方法繁多，各有优 劣，本发明有针对性的研究一种适合镉污染耕地土壤的，简单实用且有效的方法很有必要。
【发明内容】
[0014] 针对以上技术的不足，本发明提供了一种重金属镉污染耕地土壤修复的方法。该 发明具有技术可行可靠，操作简单，治理成本低，不带入新的污染物，不产生二次污染的优 点。
[0015] 为了解决上述技术问题，本发明提供的方案是：
[0016] -种重金属镉污染耕地土壤修复的方法，包括以下步骤：
[0017] (1)向受镉污染的耕地中充水，使得水覆盖耕地深度为300mm-500mm;
[0018] (2)向步骤（1)所述的耕地中投加复混配修复药剂水溶液进行反应，得到反应水； 每IL复混配修复药剂水溶液中的配方配比为：
[0019] 铁剂 7OOmg-8OOmg ;
[0020] 娃藻土 50mg/_IOOmg ;
[0021] pH值调节剂，用量以使得复混配修复药剂水溶液的pH值控制在5-6之间为准；
[0022] 所述铁剂为三氯化铁和七水合硫酸亚铁中的一种或两种；
[0023] (3)加药后，对受镉污染的耕地土壤进行翻耕搅拌，翻耕深度为300mm-500mm ;
[0024] (4)翻耕后静止 30min_60min ;
[0025] (5)在耕地一角开挖栗坑，将所述反应水引入栗坑，再反应水抽吸至移动车载式絮 凝沉降设备，先进行絮凝处理再进行沉降处理，得上清液和底泥，所述上清液回用；所述絮 凝处理过程中加入50mg/L-60mg/L的聚合硫酸铁以及lmg/L-2mg/L的聚丙稀酰胺；
[0026] (6)向经药剂修复过的耕地土壤播散复混配土壤改良剂，所述复混配土壤改良剂 的配方及其质量百分含量为：
[0028] ⑦微量元素8% -12%，且各组分的质量百分含量之和为100% ;
[0029] 所述土壤改良剂为粉煤灰和石灰中的一种或两种；
[0030] 所述氧化物选自氧化硅、氧化钙和氧化镁中的两种以上。
[0031] 优选方案，步骤（2)所述pH值调节剂为石灰乳。
[0032] 优选方案，步骤（2)采用移动车载式加药设备配置和投加复混配修复药剂水溶 液，所述移动车载式加药设备包括运输设备以及设置在运输设备上的工作平台，所述工作 平台包括多个原料罐、与原料罐连通的配药罐以及与配药罐连通的计量栗和加药管。
[0033] 优选方案，步骤（2)所述复混配修复药剂水溶液的投加量根据所需修复的土地污 染情况而定，一般为50L/亩-200L/亩。
[0034] 优选方案，步骤（5)采用移动车载式絮凝沉降设备对引出的反应水进行絮凝沉 淀，所述移动车载式絮凝沉降设备包括运输设备，在所述运输设备上设有工作平台，所述工 作平台包括依次连通的絮凝槽、沉淀槽和底泥回收槽。
[0035] 进一步优选方案，所述絮凝槽顶部设有泥水进入口，所述絮凝槽内部设有搅拌装 置；所述沉淀槽顶部设有沉淀槽出水管，所述沉淀槽内部设有斜管，所述沉淀槽底部设有底 泥排放管，所述底泥排放管与所述底泥回收槽连通。
[0036] 优选方案，步骤（6)所述微量元素选自铜、铁、锌、硼和钼中的两种以上。
[0037] 优选方案，步骤（6)所述复混配土壤改良剂为100目-200目的颗粒状粉末。
[0038] 优选方案，步骤（6)所述复混配土壤改良剂的施加量根据所需要改良的土地状况 而定，一般为为50kg/亩-IOOkg/亩。
[0039] 复混配土壤改良剂的功能是对修复过的耕地土壤进行深度处理、改善耕地的性能 和提高农作物产量。
[0040] 本发明的机理是：通过向受镉污染的耕地土壤中加入复混配修复药剂和复混配土 壤改良剂，使土壤中的镉产生吸附、络合、沉淀、离子交换和氧化还原等一系列反应，降低镉 在土壤中的活性和可迀移性，从而减少农作物对镉的吸收，使土壤中镉含量达标，使农作物 增产的土壤修复方法。
[0041] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0042] 该方法可以对受镉污染的耕地土壤进行修复，能做到深度处理，并能提高农作物 的产量，不引起其他重金属、有机物等的二次污染，土壤肥力有所提高。再引入车载移动式 加药和絮凝沉降设备，可以处理完一片耕地后可以直接移动到另一片耕地进行处理，免去 人工搬运，多次组装设备等缺陷，其可操作性及机动性强。
[0043] 本发明由于具有投入较低、速度快、操作可行可靠简单、机动性强的特点，对大面 积中、低浓度污染的耕地土壤修复具有很好的效果，其推广和应用前景广阔。
【附图说明】
[0044] 图1是本发明的修复方法平面关联图；
[0045] 图2是本发明实施例的移动车载式加药设备平面图；
[0046] 图3是图2的A-A剖面图；
[0047] 图4是本发明实施例的移动车载式絮凝沉淀设备平面图；
[0048] 图5是图4的B-B剖面图；
[0049] 图6是本发明的工艺流程图；
[0050] 在图中
[0051] 1-受镉污染的耕地土壤
[0052] 2-移动车载式加药设备[内含2a_石灰乳溶液罐，2b_三氯化铁溶液罐，2c-硅藻 土溶液罐，2d-配药罐，2e_计量栗，2f_加药管]
[0053] 3-旋耕搅拌设备
[0054] 4-栗坑[内含4a_潜水栗，4b_输水管]
[0055] 5-移动车载式絮凝沉淀设备[内含5a_絮凝槽，5a(l)_搅拌机，5b_沉淀槽， 5b (1)-斜管，5c-沉淀槽出水管，5d-底泥排放管，5e-底泥回收槽]。
【具体实施方式】
[0056] 为了使本发明的目的、技术方案及优点