技术领域
[0001]本
发明属于
土壤修复领域，涉及一种原位固化-移除土壤重金属的方法。
背景技术
[0002] 土壤重金属污染具有隐蔽性、滞后性、累积性和不可逆转性等特点，因此其治理较为困难。目前，重金属超标土壤原位治理技术主要是固定
钝化技术和
植物修复技术。
[0003]固定钝化技术是指通过往土壤中加入
固定剂，调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质，使其产生沉淀、
吸附、离子交换、腐殖化和
氧化一还原等一系列反应，降低其在土壤环境中的
生物有效性和可迀移性，从而减少这些重金属元素对动植物的毒性。由于其成本低廉、操作方便、效果快速，使其在对污染土壤的治理中得到广泛应用。但无论施用哪种固定剂，最终被吸附钝化的重金属都留在土壤中，并可能随着环境条件的改变，生物有效性也可能恢复，造成土壤反复污染。
[0004]植物修复作为一种“绿色”的污染治理手段，既有较高的生态效益、易于被大众接受，又有成本低、甚至可以获得一定经济回报的优点。目前，对植物修复技术的研究主要集中在以下3个方面:超富集植物修复土壤重金属污染、基因植物修复土壤重金属污染、微
生物修复。但植物修复存在品种不足、耗时较长，农业减产的缺点。
[0005]以秸杆作为土壤重金属固定钝化材料，在国内外有关研究和应用。黄巧
云等(CN101722182A)将
含水量为5%的水稻秸杆
粉碎至小于或等于2厘米的秸杆，将所述秸杆与所述受重金属污染的0_20cm的表层土壤混合处理90天，按污染土壤中锦含量为4.55mg/kg为标准，在种植白菜的
地块秸杆使用量为15.4吨/公顷，在种植小麦的地块秸杆使用量为23.2吨/公顷，该发明为受重金属镉污染的农田土壤提供了一种节能、快速、环境友好的原位修复方法。Li等(SOIL & SEDIMENT CONTAMINAT1N Volume: 23 Issue: 3 Pages: 328-338，Published: JAN I 2014)将稻秸杆与
真菌黄霉素复合应用来修复含重金属的土壤，发现复合处理工艺降低了可被酸萃取的Cu和Cd的量，分别下降15.4-25.1%和20.2-27.3%,同时提高了可氧化的Cu和Cd的量，分别增加了 16.1-18.0%和72.1-98.4%，这种方法有望降低土壤重金属的生物有效性，改善土壤
微生物的性质。Cui等(GEODERMA Volume: 146Issue: 1-2 Pages: 370-377，Published: JUL 31 2008)研究了稻秸杆对土壤中重金属Cu和Cd物种形成的影响，将重6%的秸杆加入到重
金属化学分布的土壤中，考察1、3、6月放置后土壤中的可溶性重金属浓度，实验表明秸杆提高了土壤的pH值约0.4，
铜离子和镉离子的浓度分别下降93nmol/l和4nmol/l。已有的稻杆固定钝化重金属的方法能有效降低重金属的生物有效性，但一个根本性的问题并没有得以解决:那就是重金属依然还存留在土壤环境中，随着环境条件的改变，特别是留存土壤多年后秸杆的降解，重金属又迀移到土壤中，土壤安全威胁没有得到根本性的解除。
[0006]本发明的创新性在于:(I)针对传统土壤原位修复方法，不能避免土壤重金属污染反复的缺点，将改性稻麦秸杆绳作为重金属吸附材料，实现土壤重金属的原位固化-移除，从根本上解决土壤重金属污染反复的问题。(2)秸杆绳是可再生、可降解
生物质材料，在土壤修复工程中对土壤环境的干扰性小。(3)秸杆绳重金属吸附材料原材料来源广，加工及施用不依赖于大型机器设备，便于推广和应用。
发明内容
[0007]本发明属于土壤修复领域，涉及一种原位固化-移除土壤重金属的方法。本发明提出的方法是将秸杆绳改性，施布至重金属超标土壤中，再将吸附有重金属的秸杆绳从土壤中取出，完成土壤重金属的原位固化-移除。本发明提出的方法具有以下优点:(I)成本低；秸杆绳重金属吸附材料原材料来源广，加工及施用不依赖于大型机器设备，便于推广和应用；(2)绿色环保;秸杆绳是可再生、可降解生物质材料，在土壤修复工程中对土壤环境的干扰性小；(3)修复效果好:克服了传统原位固定-钝化技术仅仅将重金属生物有效性降低，但重金属仍然留存于土壤，重金属污染
风险始终存在的缺点；(4)
净化效率高;克服了植物修复法耗时数年，土壤闲置时间长的缺点。
[0008]本发明提出的原位固化-移除土壤重金属的方法，其特征在于:
[0009] I)改性秸杆绳制备:将秸杆绳置于改性溶液中I〜2小时，取出，置于烘箱中，于80〜100°C
烘烤5〜10分钟，得改性秸杆绳。其中，秸杆绳为稻秸杆绳、麦秸杆绳中的任意一种，秸杆绳的直径为5mm〜25mm;改性溶液的溶质为甲壳素、尿素、
氨水(
质量浓度为27%)中的任意一种;
溶剂为水、
醋酸水溶液(体积浓度为2%)中的任意一种;改性溶液的质量浓度为0.1%〜5% ；秸杆绳与改性溶液的固液比为lKg/1 OL。
[0010] 2) 土壤重金属原位固化:将改性秸杆绳以平行排列的方式施用至重金属超标土壤中，放置15〜45天。其中，重金属为Cu、Zn、Pb中的任意一种，稻杆绳埋入土壤地表深度为10〜20cm，稻杆绳间隔距离为10〜20cm，改性稻杆绳的施用量为300〜400Kg/亩;土壤质量含水量为20%〜40%，土壤pH值为6〜7。
[0011] 3)土壤重金属移除:将吸附重金属的改性秸杆绳从土壤中取出，完成土壤重金属原位固化-移除。
[0012]本发明提出的原位固化-移除土壤重金属的方法既可用于重金属超标农田的净化，也可用于工业区、
尾矿区以及城市垃圾填埋区的土壤净化，市场前景广阔。
附图说明
[0013]图1为秸杆绳重金属吸附材料的实物照片。
具体实施方式
[0015] 实施例1
[0016]将直径为5mm的稻秸杆绳置于改性溶液(溶质为甲壳素，溶剂为体积浓度为2%的醋酸水溶液，甲壳素质量浓度为0.1%)中，秸杆绳与改性溶液的固液比为lKg/10L，改性反应I小时后取出，置于烘箱中，于80°C烘烤5分钟，得改性秸杆绳。将改性秸杆绳以平行排列的方式施用至重金属Cu超标土壤中，秸杆绳埋入土壤地表深度为10cm，秸杆绳间隔距离为10cm，改性秸杆绳的施用量为300Kg/亩，控制土壤质量含水量为20%〜40%，土壤pH值为6〜7，15天后将改性秸杆绳从土壤中取出，完成土壤重金属原位固化-移除，改性秸杆绳的重金属吸附量为11.3g(重金属)/kg(稻杆)。
[0017] 实施例2
[0018]将直径为25mm的麦秸杆绳置于改性溶液(溶质为尿素，溶剂为水，尿素质量浓度为5%)中，秸杆绳与改性溶液的固液比为lKg/10L，改性反应2小时后取出，置于烘箱中，于100°C烘烤10分钟，得改性秸杆绳。将改性秸杆绳以平行排列的方式施用至重金属Zn超标土壤中，稻杆绳埋入土壤地表深度为20cm，稻杆绳间隔距离为20cm，改性稻杆绳的施用量为400Kg/亩，控制土壤质量含水量为20%〜40%，土壤pH值为6〜7，45天后将改性秸杆绳从土壤中取出，完成土壤重金属原位固化-移除，改性秸杆绳的重金属吸附量为10.lg(重金属)/kg(秸杆)。
[0019] 实施例3
[0020]将直径为15mm的麦秸杆绳置于改性溶液(溶质为氨水，溶剂为水，氨质量浓度为3%)中，秸杆绳与改性溶液的固液比为lKg/10L，改性反应1.5小时后取出，置于烘箱中，于100°C烘烤5分钟，得改性秸杆绳。将改性秸杆绳以平行排列的方式施用至重金属Pb超标土壤中，稻杆绳埋入土壤地表深度为1cm，稻杆绳间隔距离为20cm，改性稻杆绳的施用量为300Kg/亩，控制土壤质量含水量为20%〜40%，土壤pH值为6〜7，30天后将改性秸杆绳从土壤中取出，完成土壤重金属原位固化-移除，改性秸杆绳的重金属吸附量为9.9g(重金属)/kg(秸杆)。[0021 ] 实施例4
[0022]将直径为1mm的稻秸杆绳置于改性溶液(溶质为尿素，溶剂为体积浓度为2%的醋酸水溶液，尿素质量浓度为2%)中，秸杆绳与改性溶液的固液比为lKg/10L，改性反应I小时后取出，置于烘箱中，于80°C烘烤10分钟，得改性秸杆绳。将改性秸杆绳以平行排列的方式施用至重金属Cu超标土壤中，秸杆绳埋入土壤地表深度为15cm，秸杆绳间隔距离为15cm，改性秸杆绳的施用量为350Kg/亩，控制土壤质量含水量为20%〜40%，土壤pH值为6〜7，40天后将改性秸杆绳从土壤中取出，完成土壤重金属原位固化-移除，改性秸杆绳的重金属吸附量为11.6g(重金属)/kg(稻杆)。
[0023] 实施例5
[0024]将直径为20mm的麦秸杆绳置于改性溶液(溶质为尿素，溶剂为体积浓度为2%的醋酸水溶液，尿素质量浓度为3%)中，秸杆绳与改性溶液的固液比为lKg/10L，改性反应2小时后取出，置于烘箱中，于100°C烘烤10分钟，得改性秸杆绳。将改性秸杆绳以平行排列的方式施用至重金属Pb超标土壤中，秸杆绳埋入土壤地表深度为12cm，秸杆绳间隔距离为18cm，改性秸杆绳的施用量为380Kg/亩，控制土壤质量含水量为20%〜40%，土壤pH值为6〜7，20天后将改性秸杆绳从土壤中取出，完成土壤重金属原位固化-移除，改性秸杆绳的重金属吸附量为13.3g(重金属)/kg(稻杆)。
[0025] 实施例6
[0026]将直径为15mm的麦秸杆绳置于改性溶液(溶质为甲壳素，溶剂为体积浓度为2%的醋酸水溶液，甲壳素质量浓度为1%)中，秸杆绳与改性溶液的固液比为lKg/10L，改性反应2小时后取出，置于烘箱中，于100°C烘烤8分钟，得改性秸杆绳。将改性秸杆绳以平行排列的方式施用至重金属Zn超标土壤中，秸杆绳埋入土壤地表深度为20cm，秸杆绳间隔距离为15cm，改性秸杆绳的施用量为340Kg/亩，控制土壤质量含水量为20%〜40%，土壤pH值为6〜7，25天后将改性秸杆绳从土壤中取出，完成土壤重金属原位固化-移除，改性秸杆绳的重金属吸附量为11.8g(重金属)/kg(秸杆)。
