一种基于竞争吸附的镉污染稻田的原位快速修复方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种原位快速修复稻田镉污染，并利用竞争吸附的原理彻底去除土壤中的重金属镉并对络合剂实现循环再利用的方法，属于环境保护中重金属污染土壤原位修复技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来，随着中国快速工业化和城市化，大量重金属通过各种途径排放进环境中，增加了环境的重金属负担，造成了严重的土壤重金属污染问题。《全国土壤污染状况调查公报》表明，我国土壤受重金属污染问题突出，超标率为13.3%，中重度污染耕地达5000万亩左右，而且呈现不断加剧的趋势。在污染环境的诸多重金属中，镉污染最严重，据报道，排放到环境中的镉有82%?94%进入了土壤。镉含量在全国范围内普遍增加，不仅导致农产品的品质和质量下降，而且严重威胁人体健康，因此，重金属镉污染的治理与修复已成为我国目前急需解决的一个重大战略问题。异位修复是将受污染的土壤转移集中处理，由于该类方法工程量大，处理成本高，不适合大面积重金属污染土壤修复。原位修复因其操作和成本上的优越性，在面临重金属污染治理中是首要选择。电动修复法是研宄较多的一种原位土壤修复方法，该法操作简单、处理效率高，但只适用于小面积污染，现场操作难度大。目前，有关生物法的报道也较多，该方法实施简便，投资较少，环境友好，但是采用植物修复所需时间较长，对于突发性土壤重金属污染，高浓度污染水平不利于植物生长，因此效果不理想，还需考虑菌株的筛选，环境对微生物的变异作用等。原位化学土壤清洗法是在污染土壤中加入清洗材料，以液态混合而浸出除去重金属的修复技术，由于是化学的方法，所以具有除去效率高，能够在短期内修复的优点。但是，在使用这样的药剂水溶液、水来清洗土壤的方法中，产生含有重金属的大量废液，为了对其进行处理，需要排水处理装置、脱水装置。设置这种装置时存在花费极多、成本变高这样的问题。另外，也会发生因净化对象土壤的场所而无法设置排水处理装置等设备的情况。
[0003]公告号为CN103143557的中国发明专利，公开了“一种用于稻田土壤的铅镉复合改良剂及其制备和应用方法”，该发明以碳酸钙、羟基磷灰石、海泡石、沸石为原料，制备出一种铅镉复合改良剂，根据不同污染程度施用不同剂量的改良剂。该发明属于传统的原位固定一钝化技术，仅仅降低重金属生物有效性，但重金属依然留存于土壤，存在二次污染风险的不足。
[0004]公告号为CN103894407A的中国发明专利，公开了 “一种修复重金属污染土壤的方法”，该发明是通过加入轻质改性矿物粘土吸附剂进行吸附，吸附后捞出浮在水面的完成吸附的吸附剂，但是，该吸附剂仅对土壤上层水溶液中的重金属离子有较好的吸附效果，对于与土壤颗粒结合紧密的重金属离子很难去除。
[0005]公告号为CN103143561A的中国发明专利，公开了 “一种低成本清除土壤重金属污染的方法”，该发明通过向稻田水中施加重金属清除剂，促进土壤中重金属的溶解洗脱，重金属从土壤颗粒表面解吸/溶解，释放到水里，含有重金属的水被集中排放到储水区，短时间内完成中高浓度重金属污染土壤的治理。但是该方法难以一次性将土壤中的重金属完全去除，造成工作量大且需处理大量的重金属废水，储水区还会造成临近稻田的重金属污染。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有稻田镉污染严重，处理困难，修复工程量大，修复成本高以及存在后续风险等的问题，提出镉污染稻田中重金属镉离子从污染土壤中原位络合溶出到稻田水中，螯合功能非织造布从水中竞争吸附去除，络合剂再生释放循环应用的原位快速修复新方法，其具体技术方案如下:
[0007]一种基于竞争吸附的镉污染稻田的原位快速修复方法，包括如下步骤:
[0008]a)在镉污染稻田水中喷洒0.01?2mol/L的络合剂水溶液，添加络合剂的量为土壤镉含量的I?1000质量倍，添加络合剂水溶液或水使耕盘到水面的深度为10?45cm，使络合剂与土壤中的重金属镉络合，将镉从固相土壤转移到液相水溶液中；
[0009]b)使用安装有旋耕机的拖拉机将土壤及水溶液旋耕混合，使土壤中的重金属镉充分溶出，旋耕搅拌时间为I?30min ；
[0010]c)迅速在稻田中投入螯合功能非织造布并不断移动使其充分竞争吸附，吸附时间为I?lOmin，每次投入的螯合功能非织造布的质量为I?10g/m2，重金属镉从液相水溶液中转移到非织造布上，之后将非织造布取出；
[0011]d)液相水溶液中与络合剂结合的重金属镉被具有更强螯合作用的螯合功能非织造布竞争吸附，络合剂同时得到释放再生；
[0012]e)进行下一次循环，即重复步骤b)_d)，直至土壤中镉含量达到土壤环境质量标准；
[0013]f)通过静置分离成土壤和上清水溶液，含有络合剂的上清水溶液可用于修复其他镉污染稻田。
[0014]本发明所用络合剂，可举出腐殖酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、草酸、乙酸、聚天冬氨酸等，根据不同污染土壤所含重金属种类及含量不同，可以对络合剂的种类、浓度、处理时间、淋洗次数等参数进行一定的调整，所用络合剂可以将土壤中镉离子快速转移到上层水中，而且环境友好。选用环保、高效且经济实用的络合剂，使用后不会造成二次污染。络合剂可多次循环利用，大大降低处理成本，减轻环境压力，具有重要的环境和经济意义。
[0015]本发明所用非织造布为具有氨基、羧基、羟基、酰胺基、酰胺基、硫脲基、季铵基、偕胺肟基、巯基、氨基咪唑、硫代酰胺、氨基硫脲、氨基磺胺、磺酰咪唑中的一种或几种基团的螯合非织造布，该非织造布可以将稻田水中络合状态镉快速吸附，饱和吸附量可达5?
100mg/go
[0016]本发明可将土壤中的重金属镉彻底去除，应用于镉污染稻田具有操作简单、成本低、修复效果高、修复周期短、适用范围广、无二次污染等特点，简化土壤修复程序，降低土壤修复成本，提高土壤质量。应用本发明技术处理一天后的稻田即可进行农业种植，本发明为受重金属镉污染的稻田土壤提供了一种节能、快速、环境友好的原位修复方法。
【具体实施方式】
:
[0017]实施例1:
[0018]在镉污染稻田(土壤中总镉含量为3.lmg/kg)