一种修复重金属镉污染农田土壤的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污染土壤的修复方法，具体涉及一种修复重金属镉污染农田土壤的方法。
【背景技术】
[0002]近年来我国土壤镉污染事件频发，如湖南“镉大米”事件，在社会上引起了广泛关注，重金属污染农田土壤的修复治理已迫在眉睫。镉是重金属毒害作用最大的“五毒”之一，具有潜伏性、持久性和不可逆性，生物毒性大，在土壤中比其它重金属更易于被农作物吸收，进入食物链，危害人体健康。
[0003]目前，对镉污染农田土壤的修复治理主要包括两个研究方向:一是通过化学淋洗、植物萃取等方式将土壤中的镉转移去除，从而达到降低土壤中镉含量的目的；二是通过固化/稳定化的方式，将土壤中镉的存在形态从水溶态、可交换态等活性形态转化为残渣态等稳定形态，降低镉的活性，减少农作物对镉的吸收。
[0004]现有的对镉污染农田土壤的修复治理方法很多，如:公开号为CN 102513340 A的发明专利公开了一种修复重金属镉污染土壤的方法，具体采用植物与微生物联合修复方法处理镉污染土壤，结果表明镉去除率为64.2%，该方法存在修复周期长、后期植物收集与处理工艺复杂等不足。公开号为CN 102615098 A的发明专利公开了一种镉铅复合污染石灰性土壤的修复方法，具体是采用A12(S04)3.18H20和聚合硫酸铁(PFS)对镉污染土壤进行淋洗，实施例的结果表明污染土壤中有效态镉的去除率达到84%，但是修复后土壤中有效态镉的含量为0.93mg/kg，仍处于中度污染水平。公开号为CN 104650921 A的发明专利公开了一种降低土壤镉、铅有效态含量的修复剂及其使用方法与应用，其中采用生石灰、硫酸钙、木炭、氯化铁和水配制钝化剂对镉污染土壤进行固化，实施例的结果表明修复后土壤中镉有效态含量从0.73mg/kg下降至0.28mg/kg，下降率为61.6%。公开号为CN 103143556A的发明专利公开了一种降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂及其使用方法，该发明使用石灰、腐殖酸和稻壳碳作为钝化剂对镉污染土壤进行固化，实施例的结果表明修复后镉的固化率为30?40%，但按该发明所述方法修复后的土壤中镉的含量并未减少，而只是改变了镉在土壤中的存在形态，在自然环境多变的情况下存在再次转化成镉有效态的风险。因此，采用高效的淋洗剂对镉污染农田土壤进行淋洗，降低土壤中镉的含量，使其满足土壤环境质量标准，才能从根本上解决镉污染农田土壤的问题。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种操作简易且镉去除率高的修复重金属镉污染农田土壤的方法。当采用本发明所述方法对镉含量小于或等于1.lmg/kg的重金属镉污染农田土壤进行修复时，可以使修复后土壤中的镉含量符合GB 15618-1995(《土壤环境质量标准》)二级标准(0.3mg/kg)。
[0006]本发明所述的修复重金属镉污染农田土壤的方法，具体是采用化学淋洗的方式将污染土壤中的镉转移去除，在化学淋洗时所采用的淋洗剂为氯化铁和氯化铵的混合水溶液，其中，氯化铁的质量浓度为0.8?2.0%，氯化铵的质量浓度为0.5?1.5%。
[0007]更为具体的修复重金属镉污染农田土壤的方法，是将干燥的污染土壤破碎后置于反应容器中，加入淋洗剂进行淋洗，淋洗完成后进行固液分离，得到淋洗后的土壤；向淋洗后的土壤中加入石灰石粉末，混合均匀，静置保湿养护，得到清洁土壤。
[0008]上述方法中，当重金属镉污染土壤中镉的含量小于或等于1.lmg/kg时，淋洗剂中氯化铁的质量浓度优选为0.8?1.5%，氯化铵的质量浓度优选为0.5?1.0% ;进一步优选淋洗剂中氯化铁的质量浓度为0.8?1.0%，氯化铵的质量浓度为0.5?0.8%。采用上述配比的淋洗剂对镉含量小于或等于1.10mg/kg的重金属镉污染土壤中进行修复时，镉去除率达到80%以上，且修复后土壤中的镉含量符合GB 15618-1995 二级标准。
[0009]上述方法中，所述淋洗剂的加入量通常按每克干燥的污染土壤加入3?10毫升淋洗剂计算，优选是按每克干燥的污染土壤加入4?6毫升淋洗剂计算。所述淋洗通常在搅拌条件下进行，搅拌的速度与现有技术相同，通常为150?180r/min。
[0010]上述方法中，所述石灰石的加入量通常按每克干燥的污染土壤加入0.05?0.1克石灰石计算，优选是按每克干燥的污染土壤加入0.05?0.8克石灰石计算。
[0011]上述方法中，所述淋洗的时间与现有技术相同，通常为0.5?2小时。
[0012]上述方法中，石灰石粉末的粒度通常是小于100目。
[0013]上述方法中，所述静置保湿养护的时间通常为大于或等于1天，优选为1?4天。所述静置保湿养护是在塑料薄膜或其它材质的薄膜覆盖的条件下进行静置，这样可以保证土壤的湿度，有效调节土壤pH。
[0014]与现有技术相比，本发明采用氯化铁与氯化铵复配作为淋洗剂，组成简单，进行土壤修复时具有较高的镉去除率，特别是对镉含量小于或等于1.lmg/kg的重金属镉污染土壤中进行修复时，可以使修复后土壤中的镉含量符合GB 15618-1995 二级标准，彻底消除镉污染农田土壤的环境污染风险，确保农产品的安全生产；另一方面，利用氯化铵的缓冲协调作用以避免氯化铁的强氧化性对土壤结构的直接破坏，有效保护土壤结构的完整性，确保修复后的土壤能够用于农耕的可能性。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述，以更好地理解本发明的内容，但本发明并不限于以下实施例。
[0016]实施例1
[0017](1)将采自广西桂林某铅锌矿区周边农田土壤(Cd的含量为1.lmg/kg,pH = 6.5)自然风干，研磨通过10目分析筛，去除土壤中的大颗粒石头、植物根系等非土杂质；
[0018](2)取氯化铁与氯化铵加水配制成淋洗剂，其中，氯化铁与氯化铵的浓度分别为1.0% (w/w)和 0.5% (w/w)；
[0019](3)称取20g污染土壤放入250ml三角瓶中，按照液固比为5ml: lg的比例加入100ml配制好的淋洗剂，在室温下使用搅拌器进行搅拌反应1.0h，搅拌速率控制在150r/min ；
[0020](4)对淋洗土壤进行抽滤，完成固液分离，待土壤与淋洗液完成分离后，边抽滤边向土壤中缓慢加入30ml蒸馏水，清洗残留在土壤表面的淋洗剂；
[0021](5)在淋洗后的土壤中加入l.0g石灰石粉末(100目)，多次搅拌进行混匀，静置保湿养护Id。
[0022]对比例1
[0023](1)将采自广西桂林某铅锌矿区周边农田土壤(Cd的含量为1.10mg/kg，pH =6.5)自然风干，研磨通过10目分析筛，去除土壤中的大颗粒石头、植物根系等非土杂质；
[0024](2)取氯化铁加水配制成淋洗剂，其中氯化铁的浓度为1.0% (w/w)；
[0025](3)称取20g污染土壤放入250ml三角瓶中，按照液固比为5ml: lg的比例加入100ml配制好的淋洗剂，在室温下使用搅拌器进行搅拌反应1.0h，搅拌速率控制在180r/min ；
[0026](4)对淋洗土壤进行抽滤，完成固液分离，待土壤与淋洗液完成分离后，边抽滤边向土壤中缓慢加入30ml蒸馏水，清洗残留在土壤表面的淋洗剂；
[0027](5)在淋洗后的土壤中加入1.0g石灰石粉末，多次搅拌进行混匀，静置保湿养护
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[0028]按实施例1所述方法修复后的土壤镉含量为0.19mg/kg，镉去除率达到82.73%,土壤pH为6.3。而对比例1中，修复后的土壤镉含量为0.25mg/kg，镉去除率达到77.27%,但是土壤pH为4.3，土壤呈酸性。虽然两种方法都能使土壤中镉的含量达到《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995) 二级标准(0.3mg/kg)，但是从土壤pH来看，实施例1中，修复后的土壤能够满足土壤酸碱度要求出?9)，而对比例1中，土壤严重偏酸性，土壤作为农耕的正常使用受到了影响。因此，实施例1中，使用氯化铁与氯化铵复配作为淋洗剂，不仅能够提高土壤中镉的去除率，还能在氯化铵的缓冲协调作用下，使修复后的土壤能够直接用于农作物种植，不影响农田土壤的正常使用功能。
[0029]实施例2
[0030](1)将采自广西阳朔某矿区周边农田土壤(Cd的含量为0.83mg/kg，pH = 6.5)自然风干，研磨通过10目分析筛，去除土壤中的大颗粒石头、植物根系等非土杂质；
[0031](2)取氯化铁与氯化铵加水配制淋洗剂，其中，氯化铁与氯化铵的浓度分别为1.0% (w/w)和 0.5% (w/w)；
[0032](3)称取20g