本發(fā)明涉及重金屬污染土壤修復(fù)，更具體地說(shuō)，它涉及礦區(qū)土壤中鉛元素穩(wěn)定化修復(fù)方法。

背景技術(shù)：

1、由于不合理的礦產(chǎn)開(kāi)采和處理方式，礦區(qū)周邊土壤受到嚴(yán)重的重金屬污染，過(guò)去幾十年，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦產(chǎn)資源需求增加，但當(dāng)時(shí)的開(kāi)采技術(shù)相對(duì)落后，導(dǎo)致礦山開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，并且開(kāi)采完畢后，礦渣的隨意堆放和未及時(shí)處置，隨著風(fēng)化和長(zhǎng)期雨水的淋洗，必然導(dǎo)致周圍土壤環(huán)境的污染，進(jìn)而引起重金屬污染。

2、近年來(lái)，我國(guó)受重金屬污染的土地面積不斷增加，給經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重?fù)p失，其中大部分是農(nóng)業(yè)土地，農(nóng)田土壤的重金屬污染相對(duì)隱蔽，而且污染過(guò)程比較長(zhǎng)，短期內(nèi)不易表現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)土壤中的重金屬污染物難以有效去除。研究表明，在農(nóng)田土壤污染過(guò)程中，污染最嚴(yán)重的金屬元素包括鉛(pb)、鎘(cd)、汞(hg)、銅(cu)、鉻(cr)、砷(as)等，特別是在蔬菜種植的土地上，重金屬污染遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他類型的土地。這些污染物可以通過(guò)土壤-植物系統(tǒng)的傳遞，對(duì)人類產(chǎn)生危害。因此土壤中重金屬污染的治理成為近年來(lái)國(guó)際上的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。為解決這一難題，需要加強(qiáng)對(duì)農(nóng)田土壤污染的監(jiān)測(cè)和評(píng)估，發(fā)展適合本地土壤特點(diǎn)的重金屬治理技術(shù)，并采取預(yù)防為主的措施，避免新的污染源進(jìn)入土壤，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，合理利用農(nóng)業(yè)資源，選用耐重金屬植物，并注重農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的監(jiān)管，也是治理土壤重金屬污染的重要方向。

3、為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)采用土壤重金屬穩(wěn)定化方法對(duì)土壤內(nèi)金屬進(jìn)行穩(wěn)定，其中包括工程技術(shù)固定法、改良劑原位修復(fù)法和生物修復(fù)法，這些方法的原理主要是通過(guò)將重金屬?gòu)脑寥乐幸瞥蚋淖兤湫螒B(tài)，以固定在土壤中，降低其遷移能力和生物有效性。其中，改良劑原位修復(fù)法被廣泛應(yīng)用，它具有經(jīng)濟(jì)性好、容易實(shí)現(xiàn)大面積治理、對(duì)中輕度重金屬污染土壤的治理效果顯著等特點(diǎn)，該方法最早用于治理水體中的重金屬污染，隨后逐漸應(yīng)用于治理重金屬污染土壤，該方法主要通過(guò)添加改良劑(如石灰、無(wú)機(jī)肥料、有機(jī)肥料、黏土礦物等)來(lái)固定修復(fù)土壤中的重金屬污染物。

4、除了改良劑原位修復(fù)法，工程技術(shù)固定法和生物修復(fù)法也被應(yīng)用于土壤重金屬污染的治理，工程技術(shù)固定法主要包括土壤剝離、土壤蓋層和土壤固化/固化等方法，通過(guò)改變土壤的物理結(jié)構(gòu)和添加固化劑等手段來(lái)固定重金屬污染物；生物修復(fù)法利用植物的吸收和富集能力，通過(guò)植物的生物吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和固定，將重金屬穩(wěn)定在植物體內(nèi)或植物根系周圍土壤中。

5、上述方案實(shí)現(xiàn)了在一定程度上能夠有效治理土壤重金屬污染；但該上述方法仍存在一些缺陷：一是盡管改良劑原位修復(fù)法在治理中輕度重金屬污染土壤方面取得了顯著效果，但對(duì)于重度重金屬污染土壤效果可能不太理想，并且某些改良劑對(duì)于特定重金屬的吸附效果較好，但對(duì)其他重金屬可能效果不佳，同時(shí)在重金屬穩(wěn)定化過(guò)程中施入物對(duì)土壤本身肥力也有降低作用；二是生物修復(fù)法需要合適的植物來(lái)吸收和富集重金屬，并存在植物種類選擇、適應(yīng)性和生長(zhǎng)周期長(zhǎng)等限制因素，此外生物修復(fù)法較為緩慢，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)理想的修復(fù)效果；三是工程技術(shù)固定法通常需要對(duì)污染地區(qū)進(jìn)行土壤剝離、蓋層或固化處理，這些方法會(huì)破壞原有土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境，造成土地資源浪費(fèi)，長(zhǎng)期維持這些工程的成本也較高。

6、研究認(rèn)為黏土礦物在應(yīng)用于治理受鎘、鉛、銅、鋅污染土壤時(shí)，效果顯著，本發(fā)明結(jié)合礦區(qū)主要伴生污染元素鉛的污染特點(diǎn)，選用鉬礦區(qū)農(nóng)田土壤為研究對(duì)象，提供一種采用麥飯石、蒙脫石結(jié)合磷酸鉀對(duì)礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤中重金屬鉛的吸附性能以及為礦區(qū)土壤中鉛污染的阻斷，提高土壤鉀肥和磷肥，尋找到合適的修復(fù)方法、修復(fù)材料及增加土壤肥力提供一定的理論依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供礦區(qū)土壤中鉛元素穩(wěn)定化修復(fù)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中吸附能力低效、破壞原有生態(tài)等問(wèn)題。

2、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：礦區(qū)土壤中鉛元素穩(wěn)定化修復(fù)方法，包括準(zhǔn)備重金屬鉛污染土壤，在重金屬鉛污染土壤中加入麥飯石、蒙脫石和磷酸鉀所組成的混合礦物修復(fù)材料并混合均勻，其中以重金屬鉛污染土壤為基準(zhǔn)，所述混合礦物修復(fù)材料的加入量為重金屬鉛污染土壤質(zhì)量的0.5％-3％，所述麥飯石、蒙脫石和磷酸鉀的比例為1：1：x，其中，x的值為0.5、2，加入的量占土壤總質(zhì)量為1％-8％。

3、進(jìn)一步地，所述重金屬鉛污染土壤中有機(jī)結(jié)合態(tài)約占總量的18％-54％，殘?jiān)鼞B(tài)含量約占總量的15％-41％。

4、進(jìn)一步地，所述混合礦物修復(fù)材料的加入量為重金屬鉛污染土壤質(zhì)量的2％。

5、進(jìn)一步地，所述穩(wěn)定化修復(fù)方法處理重金屬鉛污染土壤10-60天。

6、進(jìn)一步地，所述混合礦物修復(fù)材料加入后的重金屬鉛污染土壤保持土壤濕度始終維持在田間最大持水量的60％，保持溫度范圍為20℃-30℃。

7、進(jìn)一步地，所述混合礦物修復(fù)材料加入后的重金屬鉛污染土壤保持的溫度為25℃。

8、進(jìn)一步地，所述混合礦物修復(fù)材料加入后的重金屬鉛污染土壤保持土壤濕度以及溫度主要通過(guò)稱重法和恒溫恒濕箱保持。

9、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過(guò)在重金屬鉛污染土壤中加入麥飯石和蒙脫石所組成的非金屬礦物材料，該非金屬礦物材料具有穩(wěn)定土壤ph值的作用，施入麥飯石能提高鉛污染土壤的ph值，這主要因?yàn)辂滐埵旧沓蕢A性，通過(guò)吸附作用，降低土壤中游離h+、al3+等離子的含量，而蒙脫石施入后在短時(shí)間內(nèi)降低了重金屬鉛污染土壤ph值，因?yàn)槊擅撌癁樗嵝?，其表面酸性離子已飽和，但隨著其與土壤的作用，其理化性狀發(fā)生改變，為達(dá)到離子平衡，土壤ph值升高。而磷酸鉀中的磷酸鹽又可快速與重金屬結(jié)合，增加反應(yīng)速度，使得重金屬的各種形態(tài)在混合礦物修復(fù)材料作用下，快速向著穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化；

10、本發(fā)明中麥飯石和蒙脫石對(duì)鉛污染土壤均有吸附作用，且吸附后大部分以有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)存在，麥飯石作用速度快，在30天時(shí)吸附效果非常顯著，但其對(duì)高濃度鉛處理吸附效果相對(duì)較弱，而蒙脫石對(duì)鉛污染土壤吸附作用較慢，在30天到60天仍有顯著吸附效果，且對(duì)高濃度鉛也具有良好的吸附效果，這表明麥飯石和蒙脫石按照特定比例混合，可以優(yōu)化吸附、結(jié)合和沉淀作用，形成穩(wěn)定殘?jiān)鼞B(tài)的鉛化合物，吸附和結(jié)合后的鉛化合物相對(duì)穩(wěn)定，在這一過(guò)程中磷酸鉀快速與重金屬反應(yīng)，形成穩(wěn)定的重金屬結(jié)合態(tài)，增加了反應(yīng)速度，減少了鉛的遷移和釋放，使修復(fù)效果具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。

11、本發(fā)明的另一目的是提供上述礦區(qū)土壤中鉛元素穩(wěn)定化修復(fù)方法用于礦區(qū)土壤中鉛元素穩(wěn)定化修復(fù)的應(yīng)用。

12、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明針對(duì)礦區(qū)土壤中的鉛元素進(jìn)行修復(fù)，通過(guò)添加麥飯石和蒙脫石等非金屬礦物材料在磷酸鉀的作用下，將鉛元素轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的殘?jiān)鼞B(tài)鉛化合物。這樣可以降低土壤中鉛的溶出風(fēng)險(xiǎn)，減輕對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害，同時(shí)又提升土壤肥力水平；本發(fā)明可有效去除土壤中的鉛元素，并將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定化的殘?jiān)鼞B(tài)鉛化合物，從而減少了鉛的遷移和釋放，保護(hù)了礦區(qū)周圍的土壤、地下水和生物的健康與安全；本發(fā)明中使用的麥飯石、蒙脫石具有較高的吸附和結(jié)合能力，能夠持久地穩(wěn)定化鉛元素，并降低其生物可利用性，同時(shí)磷酸鉀又增加了反應(yīng)速度，修復(fù)效果相對(duì)穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期的環(huán)境保護(hù)和持續(xù)修復(fù)效果。

13、通過(guò)本發(fā)明可以有效修復(fù)礦區(qū)土壤中的鉛元素，恢復(fù)和保護(hù)礦區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，減少鉛元素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人體健康的潛在影響，但為了確保修復(fù)效果的可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，具體實(shí)施時(shí)需要根據(jù)實(shí)地情況和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，并進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估。

14、綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

15、1.通過(guò)本發(fā)明的穩(wěn)定化修復(fù)方法，采用麥飯石、蒙脫石和磷酸鉀等復(fù)合礦物修復(fù)材料，能夠有效吸附和結(jié)合土壤中的鉛元素，將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的殘?jiān)鼞B(tài)鉛化合物，該方法修復(fù)效果穩(wěn)定，并能夠持久地穩(wěn)定化鉛元素，降低其生物可利用性，減少鉛的遷移和釋放；

16、2.本發(fā)明修復(fù)方法能夠降低土壤中鉛的溶出風(fēng)險(xiǎn)，減輕對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害。通過(guò)將土壤中的鉛元素轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的殘?jiān)鼞B(tài)鉛化合物，可以保護(hù)周圍土壤、地下水和生物的健康與安全；

17、3.本發(fā)明通過(guò)吸附和結(jié)合后的鉛化合物相對(duì)穩(wěn)定，修復(fù)效果具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性，麥飯石和蒙脫石能夠持久地穩(wěn)定化鉛元素，保持修復(fù)效果的長(zhǎng)期持續(xù)性。