一種固定土壤重金屬以保護地下水的方法
【專利摘要】本發明公開了一種固定土壤重金屬以保護地下水的方法，采用氫氧化鉀(KOH)固定劑在重金屬污染土壤表面進行施加，并通過灌水和自然擴散來實現垂直滲透分布，從而形成垂直的堿性固定帶或在土壤下層形成堿性固定帶來固定土壤重金屬，以達到保護地下水的目的。用氫氧化鉀(KOH)固定帶技術保護地下水，克服了石灰擴散慢、固定范圍小的問題，也比地下水泵出處理技術具有明顯的經濟優勢，在酸性污染土壤上是一種高效低成本治理技術。
【專利說明】-種固定土壤重金屬以保護地下水的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及修復重金屬污染土壤的化學治理【技術領域】，尤其是指一種固定土壤重 金屬以保護地下水的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著工農業生產的發展，土壤-植物-水系統中重金屬污染問題日趨嚴重。2014 年4月17日公布的全國土壤污染狀況調查公報表明，我國耕地土壤點位超標率為19.4%。 我國每年被重金屬污染的糧食多達1200萬噸，由農產品的重金屬污染導致的經濟損失在 逐年增加，2000年已達到320億元人民幣；而且可通過雨水的淋洗作用污染地下水，惡化水 文環境，并可能通過接觸、食物鏈等途徑直接或間接地危害人類。在許多重點地區，土壤及 地下水污染已經導致癌癥等疾病的發病率和死亡率明顯高于沒有污染的對照區數倍到10 多倍。土壤重金屬污染已成為限制社會經濟可持續發展和中國農產品國際貿易的重大障礙 之一，污染土壤迫切需要修復治理。
[0003] 重金屬污染土壤的治理方法多種多樣，其中化學淋洗是修復重金屬污染土壤的有 效技術手段之一。大多情況下，原位修復能顯示出其修復效率和成本上的優越性，但是原位 化學淋洗面臨的問題是土壤淋洗產生的淋出液的處理，淋出液處理不當，將造成地下水污 染。目前國際上淋出液常采用泵出處理（P&T)技術，但成本高。
[0004] 第二種是土壤重金屬鈍化/固定技術，針對酸性污染土壤多采用石灰等作為鈍化 齊IJ，但石灰水溶性和擴散性差，如果要固定深層土壤重金屬，必須挖開表層土壤，施入到深 層，從而增加成本。因此，為了保護地下水，有必要開發能低成本深層次固定土壤重金屬的 治理修復方法。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于克服現有技術的不足與缺點，提供一種成本較低、操作簡單、重 金屬不會下滲污染地下水的方法。
[0006] 為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種固定土壤重金屬以保護地下 水的方法，采用氫氧化鉀固定劑在重金屬污染土壤表面進行施加，并通過灌水和自然擴散 來實現垂直滲透分布，從而形成垂直的堿性固定帶或在土壤下層形成堿性固定帶來固定土 壤重金屬，以達到保護地下水的目的。
[0007] 所述氫氧化鉀固定劑的用量為〇? 5?2kgnT2。
[0008] 所述堿性固定帶為中堿性固定帶或高堿性固定帶。
[0009] 本發明與現有技術相比，具有如下優點與有益效果：
[0010] 1、與常用的石灰相比，本發明所選用的氫氧化鉀（K0H)固定劑可擴散到深層土壤 固定重金屬，固定范圍大，更有效地控制了對地下水的可能風險；
[0011] 2、本發明所選用的氫氧化鉀（K0H)固定劑，環境友好，能附帶給農田施用K肥，且 成本不高；
[0012] 3、與常用的地下水泵出處理（P&T)技術相比，本發明使用固定技術，成本明顯較 低；
[0013] 4、與常規表層土壤固定重金屬、減少作物吸收相比，本發明可將重金屬固定在根 系很少的深層土壤，安全系數更高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖la為實施例1中室內試驗表面加K0H后0-20cm土壤pH值隨時間的變化圖（圖 中Tl、T2和T3分別在表面加K0H0、0. 75和1. 5kgnT2)。
[0015] 圖lb為實施例1中室內試驗表面加K0H后20-40cm土壤pH值隨時間的變化圖 (圖中Tl、T2和T3分別在表面加K0H0、0? 75和1. 5kgnT2)。
[0016] 圖lc為實施例1中室內試驗表面加K0H后40-60cm土壤pH值隨時間的變化圖 (圖中Tl、T2和T3分別在表面加K0H0、0? 75和1. 5kgnT2)。
[0017] 圖2a為實施例2中甘蔗壟溝表面施加K0H處理后0-20cm土壤pH值隨時間的變 化圖。
[0018] 圖2b為實施例2中甘蔗壟溝表面施加K0H處理后20-40cm土壤pH值隨時間的變 化圖。
[0019] 圖3為實施例3中污染試驗田、地下水水樣采樣井和K0H注堿井的平面分布簡圖。
[0020] 圖4為實施例3中污染農田化學淋洗前后地下水pH值的變化圖。
[0021] 圖5為實施例3中污染農田化學淋洗前后地下水Cd濃度的變化圖。
[0022] 圖6為實施例3中污染農田化學淋洗前后地下水Pb濃度隨時間的變化圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合三個具體實施例對本發明作進一步說明。
[0024] 實施例1
[0025] 本發明所述的固定土壤重金屬以保護地下水的方法，其具體情況是：采用氫氧化 鉀（K0H)固定劑在重金屬污染土壤表面進行施加，并通過灌水和自然擴散來實現垂直滲透 分布，從而形成垂直的堿性固定帶（中堿性固定帶或高堿性固定帶）或在土壤下層形成堿 性固定帶（中堿性固定帶或高堿性固定帶）來固定土壤重金屬，以達到保護地下水的目的； 其中，所述氫氧化鉀固定劑的用量為〇. 5?2kgnT2。
[0026] 本發明所選用的氫氧化鉀（K0H)，為水溶性的堿性物質，擴散性好，能夠形成大范 圍的堿性帶，而中堿性土壤能夠固定重金屬，減低重金屬的可移動性和植物有效性。
[0027] 下面我們對室內試驗土壤表面進行實驗，以得出施加氫氧化鉀（K0H)對不同深度 土壤pH值的影響，其具體情況如下：
[0028] 供試土壤采自上壩村重金屬污染土壤，分別采上層土（0-20cm)、中層土 (20-40〇11)和下層土（40-60〇11)。試驗采用塑料管（直徑〇 = 16.6〇11，高11=70〇11)，0-20、 20-40、40-60cm各裝土 6kg(風干重計），底部用80目的尼龍網包住，架空放置大口塑料盆 上，收集淋濾液。從每個處理的土壤表面淋雙蒸水或者K0H溶液，K0H分2個用量，相當于 0. 75 和 1. 5kgKOHnT2,每周淋 1. 5L，并取不同深度（0-20,20-40,40-60cm) 土壤測定其pH 值。
[0029] 如圖la至圖lc所示，測定結果表明，在土壤表面施用K0H的T2和T3處理的 0-20cm層的土壤pH值在施加K0H后升高；施加K0H1. 5kgnT2的T3處理使表層土壤pH值 升得更高。20-40cm土壤pH值在施加K0H后逐漸也升高，且用量增加，20-40cm層的土壤pH 值更高。40-60cm土壤pH值在施加K0H后也逐漸升高，但升高的幅度小于20-40cm層。綜 上所述，在土壤表面施加K0H0. 75或1. 5kgm_2,不僅能使表層（0-20cm) 土壤pH升高，也能 使中層（20-40cm)和底層（40-60cm)的土壤pH升高，升高幅度隨K0H用量增加而增加，K0H 表現出較好的擴散性。
[0030] 實施例2
[0031] 與實施例1不同的是對甘蔗田壟溝進行實驗，以得出施加K0H對不同深度土壤pH 值的影響，其具體情況如下：
[0032] 試驗在某重金屬污染的甘蔗田進行。在甘蔗田里選取5條溝，壟高45cm，溝長18m， 寬40cm，在每條溝中均勻撒KOHlkgnT2 ;另選取3條溝不做任何處理，作為空白對照，導入灌 溉水使試驗田處于一段時間淹水狀態，而后按正常田間管理管理甘蔗。在試驗進行過程中， 每月采集一次土樣，即在溝中隨機選取3點，表層采樣深度0-20cm，深層土樣（20-40cm)用 土鉆采集，多點土樣混合為lkg左右土樣。拿回實驗室風干，粉碎，過20目的尼龍篩，樣品 貯存于封口袋中，測定土壤pH值。
[0033] 如圖2a和圖2b所示，在甘蔗田的種植溝中施加K0H后，0_20cm層土壤pH值呈現 先緩慢上升后緩慢下降的趨勢，四個月內pH值保持在6. 2?7之間。K0H能較好地擴散到 20-40cm層土壤，提高土壤pH值。壟經翻耕整平后，原表層0-20cm土壤變成20-40cm土層， 20-40cm層土壤變成40-60cm土層，從而實現深層土壤pH值提高。
[0034] 實施例3
[0035] 與實施例1不同的是研究堿性物質擴散形成堿性阻隔墻對地下水的影響，其具體 情況如下：
[0036] 試驗田位于某酸性礦山廢水污染農田，全年平均氣溫20. 6°C，年均降雨量 1694mm，屬中亞熱帶季風氣候。土壤基本理化性質和重金屬含量如下表1所示。
[0037] 表1 土壤基本理化性質
[0038]
【權利要求】
1. 一種固定土壤重金屬以保護地下水的方法，其特征在于：采用氫氧化鉀固定劑在重 金屬污染土壤表面進行施加，并通過灌水和自然擴散來實現垂直滲透分布，從而形成垂直 的堿性固定帶或在土壤下層形成堿性固定帶來固定土壤重金屬，以達到保護地下水的目 的。
2. 根據權利要求1所述的一種固定土壤重金屬以保護地下水的方法，其特征在于：所 述氫氧化鉀固定劑的用量為〇. 5?2kgnT2。
3. 根據權利要求1所述的一種固定土壤重金屬以保護地下水的方法，其特征在于：所 述堿性固定帶為中堿性固定帶或高堿性固定帶。
【文檔編號】B09C1/08GK104399741SQ201410567182
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】吳啟堂, 衛澤斌, 陳誠, 朱朗 申請人:華南農業大學