本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于鎘污染土壤修復(fù)的穩(wěn)定劑。
本發(fā)明還涉及上述穩(wěn)定劑在修復(fù)鎘污染土壤中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
鎘(Cd)廣泛應(yīng)用于電鍍工業(yè)、化工業(yè)、電子業(yè)和核工業(yè)等領(lǐng)域。鎘是煉鋅業(yè)的副產(chǎn)品，主要用在電池、染料或塑膠穩(wěn)定劑，它比其它重金屬更容易被農(nóng)作物所吸附。相當(dāng)數(shù)量的鎘通過廢氣、廢水、廢渣排入環(huán)境，造成污染，并通過土壤-植物系統(tǒng)，隨食物鏈富集到人體內(nèi)，危害人類健康。
鎘在自然環(huán)境中主要以正二價(jià)形式存在，其化合物有氧化鎘、硫化鎘、鹵化鎘、氫氧化鎘等，人類攝取的鎘主要來源于飲用水和食物。由于植物對(duì)鎘的富集作用，使其鎘含量高于水或土壤中的鎘污染水平，特別是在以水稻為主食的南亞和中國(guó)，水稻籽粒中積累的鎘顯著高于水稻土和灌溉水的鎘含量，這將給人類健康帶來很大風(fēng)險(xiǎn)。
常用的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)主要由固化/穩(wěn)定化技術(shù)、土壤淋洗技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)、原位電動(dòng)修復(fù)技術(shù)和土壤阻隔填埋技術(shù)。其中土壤淋洗成本高，容易造成土壤養(yǎng)分流失；原位電動(dòng)修復(fù)技術(shù)對(duì)土壤類型要求嚴(yán)格；生物修復(fù)技術(shù)對(duì)土壤要求高，耗時(shí)長(zhǎng)，易造成二次污染；土壤阻隔填埋技術(shù)能耗大，成本高。而穩(wěn)定化技術(shù)能有效、經(jīng)濟(jì)、快速地穩(wěn)定土壤中的重金屬有效態(tài)，且應(yīng)用較廣，技術(shù)成熟。
穩(wěn)定化技術(shù)是利用穩(wěn)定劑與土壤及其中的重金屬發(fā)生化學(xué)吸附、表面吸附、沉淀及共沉淀、氧化還原、螯合等物理化學(xué)作用，通過改變土壤重金屬的化學(xué)形態(tài)或降低其遷移率，從而達(dá)到修復(fù)治理的效果。迄今為止，在歐美及其他發(fā)達(dá)國(guó)家已有數(shù)百個(gè)重金屬污染土壤修復(fù)項(xiàng)目應(yīng)用到穩(wěn)定化技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種用于鎘污染土壤修復(fù)的穩(wěn)定劑，以克服現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，降低傳統(tǒng)的石灰類組分，處理后重金屬的浸出毒性明顯下降。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的穩(wěn)定劑，按占污染土壤質(zhì)量計(jì)：
改性凹凸棒土1％-2％、硫化鈉2％-3％、磷酸二氫鈣1％-3％。
所述的穩(wěn)定劑，其中，凹凸棒土的改性是在微波輻射下于85-95℃保持20-40分鐘。
所述的穩(wěn)定劑，其中，凹凸棒土晾干磨碎過篩200目，硫化鈉和磷酸二氫鈣細(xì)度為200目。
本發(fā)明的穩(wěn)定劑在修復(fù)鎘污染土壤中的使用方法是：
將穩(wěn)定劑加入鎘污染土壤先攪拌充分混合，再加水繼續(xù)攪拌，保持土壤田間含水量為65-75％，室溫下維護(hù)。其中，較佳的維護(hù)溫度為25℃±2℃，維護(hù)期間用稱重法補(bǔ)充水分。
本發(fā)明的穩(wěn)定劑中，凹凸棒土(又稱坡縷石(Palygorskite)或坡縷縞石)是廉價(jià)的重金屬吸附材料，具有陽(yáng)離子交換性；同時(shí)富含微孔結(jié)構(gòu)，具有很好的吸附效果。通過微波輻射改性，能增加凹凸棒土的比表面積，提高其靜電和表面吸附效果。此外，還能調(diào)節(jié)土壤pH值，降低其他穩(wěn)定劑對(duì)土壤的干擾。
磷酸二氫鈣可以和鎘形成絡(luò)合物，降低鎘的生物有效性和遷移率。
硫化鈉可以促進(jìn)重金屬沉淀生產(chǎn)，水解后的硫離子與鎘離子具有很強(qiáng)的結(jié)合能力，有利于沉淀物的長(zhǎng)期穩(wěn)定。
本發(fā)明的穩(wěn)定劑廉價(jià)易得，效果較好，不存在二次污染的問題，沒有大幅度改變污染土壤的pH值，還能增加土壤的保水通氣性能，有利于土壤的后續(xù)利用。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的用于鎘污染土壤修復(fù)的穩(wěn)定劑中，按占污染土壤質(zhì)量計(jì)，改性凹凸棒土為1％-2％、硫化鈉為2％-3％以及磷酸二氫鈣為1％-3％。
將凹凸棒土晾干，磨碎，過篩200目，投入微波改性，于90℃保持30分鐘；硫化鈉和磷酸二氫鈣細(xì)度為200目。
將上述穩(wěn)定劑加入鎘污染土壤先攪拌，使其充分混合，在加水繼續(xù)攪拌，保持土壤田間含水量為70％，25℃維護(hù)15-20天。
實(shí)施例1
凹凸棒土過200目，備用。供試圖樣是湖南株洲冶煉廠區(qū)的土壤(見表1)，鎘含量9.57mg/kg。樣品經(jīng)自然風(fēng)干，挑除石礫和植物殘?bào)w，研磨過100目篩，并充分混勻，待用。取凹凸棒土5g，硫化鈉6g，磷酸二氫鈣2.5g，加到250g鎘污染土壤中，先用玻璃棒干拌勻，再加入160ml去離子水，攪拌，在(25±2)℃恒溫下培養(yǎng)，每隔1d用稱重法補(bǔ)充水分，使土壤水分保持在田間持水量的70％。維護(hù)15d和20d后檢測(cè)(見表2)。
本實(shí)施例采用美國(guó)環(huán)保局的毒性特性浸出程序(EPA method,toxicity characteristic leaching precede，TCLP)對(duì)處理后鎘的穩(wěn)定化效果進(jìn)行分析，測(cè)試結(jié)果見表3。
實(shí)施例2
凹凸棒土過200目，備用。供試圖樣是湖南祁東縣清水塘鉛鋅礦周邊的土壤(見表4)，鎘含量10.20mg/kg。樣品經(jīng)自然風(fēng)干，挑除石礫和植物殘?bào)w，研磨過100目篩，并充分混勻，待用。取凹凸棒土3g，硫化鈉5g，磷酸二氫鈣4.5g，加到250g鎘污染土壤中，先用玻璃棒干拌勻，再加入160ml去離子水，攪拌，在(25±2)℃恒溫下培養(yǎng)，每隔1d用稱重法補(bǔ)充水分，使土壤水分保持在田間持水量的70％。維護(hù)15d和20d后檢測(cè)(見表5)。
本實(shí)施例采用美國(guó)環(huán)保局的毒性特性浸出程序(EPA method,toxicity characteristic leaching precede，TCLP)對(duì)處理后鎘的穩(wěn)定化效果進(jìn)行分析，測(cè)試結(jié)果見表6。
實(shí)施例3
凹凸棒土過200目，備用。供試圖樣是江西貴溪縣冷水坑鉛鋅銀礦周邊的土壤(見表7)，鎘含量21.15mg/kg。樣品經(jīng)自然風(fēng)干，挑除石礫和植物殘?bào)w，研磨過100目篩，并充分混勻，待用。取凹凸棒土5g，硫化鈉5g，磷酸二氫鈣2.5g，加到250g鎘污染土壤中，先用玻璃棒干拌勻，再加入160ml去離子水，攪拌，在(25±2)℃恒溫下培養(yǎng)，每隔1d用稱重法補(bǔ)充水分，使土壤水分保持在田間持水量的70％。維護(hù)15d和20d后檢測(cè)(見表8)。
本實(shí)施例采用美國(guó)環(huán)保局的毒性特性浸出程序(EPA method,toxicity characteristic leaching precede，TCLP)對(duì)處理后鎘的穩(wěn)定化效果進(jìn)行分析，測(cè)試結(jié)果見表9。
綜上三個(gè)實(shí)施技術(shù)案例，與現(xiàn)有技術(shù)相比，都具備的有益效果為：
1、采用廉價(jià)的凹凸棒土、磷酸二氫鈣、硫化鈉對(duì)鎘污染土壤進(jìn)行穩(wěn)定化修復(fù)處理，操作簡(jiǎn)單、修復(fù)效率高、經(jīng)濟(jì)有效。
2、使用改性凹凸棒土作為吸附材料調(diào)價(jià)，一方面增加重金屬穩(wěn)定吸附，另一方面增加土壤空隙度，提高土壤保水通氣的能力。
3、使用硫化鈉作為主要穩(wěn)定劑，一方面平衡土壤pH值，另一方面增加重金屬沉淀生產(chǎn)。
表1供試土壤和穩(wěn)定劑的基本理化性質(zhì)
注：“—”表示未檢測(cè)出.
表2穩(wěn)定劑對(duì)土壤pH的影響
注：平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差(n＝3)；同列不同字母表示不同處理組之間存在顯著差異(P<0.05)，下同
表3鎘污染土壤浸出試驗(yàn)結(jié)果(mg/L)
表4供試土壤和穩(wěn)定劑的基本理化性質(zhì)
注：“—”表示未檢測(cè)出.
表5穩(wěn)定劑對(duì)土壤pH的影響
注：平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差(n＝3)；同列不同字母表示不同處理組之間存在顯著差異(P<0.05)，下同
表6鎘污染土壤浸出試驗(yàn)結(jié)果(mg/L)
表7供試土壤和穩(wěn)定劑的基本理化性質(zhì)
注：“—”表示未檢測(cè)出.
表8穩(wěn)定劑對(duì)土壤pH的影響
注：平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差(n＝3)；同列不同字母表示不同處理組之間存在顯著差異(P<0.05)，下同
表9鎘污染土壤浸出試驗(yàn)結(jié)果(mg/L)