一种土壤修复剂及土壤修复方法

技术领域

本申请涉及土壤调节材料领域，更具体地说，它涉及一种土壤修复剂及土壤修复方法。

背景技术

土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。污染土壤修复有以下两种主要方式：(1)改变污染物在土壤中的存在形态或同土壤的结合方式，降低其在环境中的可迁移性与生物可利用性；(2)降低土壤中有害物质的浓度。

土壤污染物大致可分为无机污染物和有机污染物两大类。无机污染物主要包括酸、碱、重金属，盐类、放射性元素铯、锶的化合物、含砷、硒、氟的化合物等。有机污染物主要包括有机农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂、3, 4-苯并芘以及由城市污水、污泥及厩肥带来的有害微生物等。

目前，解决土壤有机污染物的方法是采用单一的氧化剂，再利用投药设备对污染土壤进行修复，但单一氧化剂的氧化效果并不理想，氧化效果有待改进。

发明内容

为了改善氧化剂的氧化效果，本申请提供一种土壤修复剂。

第一方面，本申请提供一种土壤修复剂，采用如下的技术方案：

一种土壤修复剂，按质量份数计包括：过硫酸钠10-30份和重铬酸钠3-7份，且两者的质量比为（3-4）：1。

通过采用上述技术方案，过硫酸钠和重铬酸钠作为氧化剂，通过氧化作用，使土壤中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质，从而能够有效去除污染土壤中的苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘等有机污染物，两者复合使用的氧化效果要大于单一氧化剂的氧化效果。

优选的，还包括硫酸亚铁30-60份。

通过采用上述技术方案，硫酸亚铁作为固化剂/稳定化剂，在污染土壤的修复过程中，通过与污染土壤的充分混合，使硫酸亚铁与污染介质、污染物发生物理、化学作用，将污染土壤转化成化学性质不活泼形态，降低污染物在环境中的迁移和扩散，从而能够有效除去污染土壤中Ni的有效性。

其中，固化是将污染土壤中的有毒重金属包裹起来，形成相对稳定的形态，限制土壤重金属向环境释放；稳定化是通过对重金属的吸附、沉淀（共沉淀）、络合等作用来降低重金属在污染土壤中的迁移性和生物有效性。重金属污染物被固化稳定化后，不但可以减少其向土壤深层和地下水的迁移，而且可以降低重金属在作物中的积累，减少重金属通过食物链传递对生物和人体的危害。

优选的，还包括膨润土，所述膨润土的添加量为原料总质量的0-5%。

通过采用上述技术方案，膨润土的添加能够吸附土壤中的Cu，当膨润土的添加量为原料总质量的5%时，膨润土的吸附作用最强。

优选的，还包括电厂生物质灰，电厂生物质灰的添加量为原料总质量的0-5%。

通过采用上述技术方案，电厂生物质灰的添加也能够吸附土壤中的Cu和Cd，当电厂生物质灰的添加量为原料总质量的5%时，电厂生物质灰对Cu的吸附作用力最大。同时，将膨润土与电厂生物质灰同时添加，作为土壤的修复剂，对Cu和Cd的吸附作用更强。

优选的，所述膨润土与所述电厂生物质灰的质量比为（1-3）：1。

通过采用上述技术方案，当膨润土与电厂生物质灰的质量比在1：（1-3）的范围内，该复配修复剂对Cu和Cd的吸附作用较佳。

如果膨润土与电厂生物质灰的质量比低于1：（1-3），电厂生物质灰对Cu的吸附作用力不明显，导致该复配修复剂对Cu和Cd的吸附作用下降；如果膨润土与电厂生物质灰的质量比高于1：（1-3），复配修复剂中电厂生物质灰含量过高，修复效果反而下降。

优选的，所述膨润土与所述电厂生物质灰的质量比为1：2。

通过采用上述技术方案，当膨润土与电厂生物质灰的质量比为1：2时，该复配修复剂对Cu和Cd的吸附作用最佳。

第二方面，本申请提供一种土壤修复剂的修复方法，采用如下的技术方案：

一种土壤修复剂的修复方法，包括如下修复步骤：

S1、污染土壤清挖

将浅层污染土壤挖运至异位修复场；

S2、异位化学氧化修复

外运污染土壤进行化学氧化修复；

S3、异位固化/稳定化修复

复合污染土壤进行固定/稳定化修复。

通过采用上述技术方案，上述修复方法操作简单，耗时较短，且所使用的修复剂价格低廉，同时能够达到优异的修复效果，有效降低污染土壤中的重金属。

其中，异位氧化技术反应周期短且修复效果可靠。固化稳定化技术能够用于原位及异位修复，具有广泛的使用范围，且固化稳定化技术不需要设置长期运行的修复设施，修复周期短，同时不会产生废气、废气，也没有二次污染。

优选的，将S2和S3中修复后的土壤进行验收检测，验收合格土壤外运处置。

通过采用上述技术方案，对修复后的土壤进行验收检测，若不进行验收检测，则修复后的土壤可能存在不达标的情况，将不达验收指标的土壤重新进行相应的修复，直至达到验收指标。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于采用过硫酸钠和重铬酸钠复配作为本申请的氧化剂，与单一的氧化剂相比，提高了氧化效果，有效降低污染土壤中的苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘等有机污染物；

2、本申请中优选添加硫酸亚铁，由于硫酸亚铁能够与污染介质、污染物发生物理、化学作用，将污染土壤转化成化学性质不活泼形态，降低污染物在环境中的迁移和扩散，从而能够有效除去污染土壤中Ni在作物中的积累和通过食物链传递对生物和人体的危害；

3、本申请中优选添加膨润土和电池生物质灰，两者复配后，对污染土壤中的Cu和Cd具有良好的吸附作用；

4、本申请的方法，通过不同污染情况采用不同修复方法的方式，有效降低了污染土壤中的污染物，达到验收指标。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请中膨润土选自上海麦克林生化科技有限公司，电厂生物质灰为电厂中生物质燃烧后的灰烬。

实施例

实施例1

一种土壤修复剂，按质量份数计，包括20份过硫酸钠和5份重铬酸钠。

一种土壤修复方法，包括如下修复步骤：

S1、污染土壤清挖

将浅层污染土壤挖运至异位修复场；

S2、污染土壤预处理

将污染土壤破碎、筛分，筛除建筑垃圾及其他杂物；

S3、异位化学氧化修复

A1、检测污染土壤苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘浓度；

A2、称取500g污染土壤预处理；

A3、添加5g土壤修复剂；

A4、将土壤修复剂与土壤搅拌均匀；

A5、置于阴凉通风处自然养护3天；

A6、检测土壤中苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘浓度；

S4、验收及处置

S3中修复后的土壤进行验收检测，验收合格土壤外运处置。

实施例2

一种土壤修复剂，按质量份数计，包括20份过硫酸钠、5份重铬酸钠和45份硫酸亚铁。

一种土壤修复方法，包括如下修复步骤：

S1、污染土壤清挖

将浅层污染土壤挖运至异位修复场；

S2、污染土壤预处理

将污染土壤破碎、筛分，筛除建筑垃圾及其他杂物；

S3、异位化学氧化修复

A1、检测污染土壤苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘浓度；

A2、称取500g经S2预处理后的污染土壤；

A3、添加5g土壤修复剂；

A4、将土壤修复剂与土壤搅拌均匀；

A5、置于阴凉通风处自然养护3天；

A6、检测土壤中苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘浓度；

S3、异位固化/稳定化修复

B1、检测污染土壤Ni浸出浓度；

B2、称取500g经S2预处理后的污染土壤；

B3、添加15g稳定化剂；

B4、将药剂与土壤搅拌均匀；

B5、置于阴凉通风处自然养护3天；

B6、检测土壤中Ni浸出浓度；

S4、验收及处置

S2和S3中修复后的土壤进行验收检测，验收合格土壤外运处置。

实施例3

一种土壤修复剂，按质量份数计，包括10份过硫酸钠、3份重铬酸钠和30份硫酸亚铁。

本实施例中土壤修复方法与实施例2相同。

实施例4

一种土壤修复剂，按质量份数计，包括30份过硫酸钠、7份重铬酸钠和60份硫酸亚铁。

本实施例中土壤修复方法与实施例2相同。

实施例5

一种土壤修复剂，按质量份数计，包括20份过硫酸钠、5份重铬酸钠、45份硫酸亚铁和3份膨润土。

一种土壤修复方法，包括如下修复步骤：

S1、污染土壤清挖

将浅层污染土壤挖运至异位修复场；

S2、污染土壤预处理

将污染土壤破碎、筛分，筛除建筑垃圾及其他杂物；

S3、异位化学氧化修复

A1、检测污染土壤苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘浓度；

A2、称取500g经S2预处理后的污染土壤；

A3、添加5g土壤修复剂；

A4、将土壤修复剂与土壤搅拌均匀；

A5、置于阴凉通风处自然养护3天；

A6、检测土壤中苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘浓度；

S3、异位固化/稳定化修复

B1、检测污染土壤Ni、Cu和Cd浸出浓度；

B2、称取500g经S2预处理后的污染土壤；

B3、添加15g稳定化剂；

B4、将药剂与土壤搅拌均匀；

B5、置于阴凉通风处自然养护3天；

B6、检测土壤中Ni、Cu和Cd浸出浓度；

S4、验收及处置

S2和S3中修复后的土壤进行验收检测，验收合格土壤外运处置。

实施例6

一种土壤修复剂，按质量份数计，包括20份过硫酸钠、5份重铬酸钠、45份硫酸亚铁、1份膨润土和2份电厂生物质灰。

本实施例中土壤修复方法与实施例5相同。

实施例7

一种土壤修复剂，按质量份数计，包括20份过硫酸钠、5份重铬酸钠、45份硫酸亚铁、3.9份膨润土和3.9份电厂生物质灰。

本实施例中土壤修复方法与实施例5相同。

实施例8

一种土壤修复剂，按质量份数计，包括20份过硫酸钠、5份重铬酸钠、45份硫酸亚铁、2份膨润土和2份电厂生物质灰。

本实施例中土壤修复方法与实施例5相同。

实施例9

一种土壤修复剂，按质量份数计，包括20份过硫酸钠、5份重铬酸钠、45份硫酸亚铁、1份膨润土和3份电厂生物质灰。

本实施例中土壤修复方法与实施例5相同。

对比例

对比例1

本对比例中土壤修复方法与实施例1中相同，区别仅在于土壤修复剂中仅为过硫酸钠。

对比例2

本对比例中土壤修复方法与实施例1中相同，区别仅在于土壤修复剂中过硫酸钠为17份，重铬酸钠为8份，无其余组分。

对比例3

本对比例中土壤修复方法与实施例1中相同，区别仅在于土壤修复剂中过硫酸钠为21份，重铬酸钠为4份，无其余组分。

实施例1-9和对比例1-3中土壤修复剂的组分及用量如表1所示。

表1 实施例1-9和对比例1-3中土壤修复剂的组分及用量

土壤修复试验

在土壤污染区域采集土壤样品，取样深度为0-4m，通过实验室检测特征污染物苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、Ni的浓度，污染物浓度为ND即为达标，检测结果如下表2和表3所示；

将Cu和Cd配制成一定浓度的Cu/Cd储备液，测试吸附量。

表2 实施例1-4的测试结果

结合实施例1-4并结合表2可以看出，过硫酸钠和重铬酸钠复配作为本申请中的氧化剂具有良好的氧化效果，能够有效降低污染土壤中的苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘的浓度。

这是由于过硫酸钠和重铬酸钠复配后，相较于单一的氧化剂而言，其氧化效果大幅提高，从而有效降低污染土壤中的苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘等有机污染物的浓度。

其中，实施例2-4中，实施例3中Ni的浓度低于实施例2和实施例4，苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘的浓度较为相近。

其原因可能在于：硫酸亚铁能够与污染介质、污染物发生物理、化学作用，将污染土壤转化成化学性质不活泼形态，降低污染物在环境中的迁移和扩散，从而能够有效除去污染土壤中Ni在作物中的积累和通过食物链传递对生物和人体的危害。

表3 实施例5-9的测试结果

结合实施例5-9并结合表3可以看出，实施例6中膨润土和电厂生物质灰复配时对污染土壤中Cu和Cd的吸附效果优于实施例5中仅含膨润土的吸附效果，说明膨润土和电厂生物质灰复配具有更好的吸附效果。

实施例6中膨润土和电厂生物质灰的质量比为1:2，实施例7和实施例8中膨润土和电厂生物质灰的质量比为1:1，且实施例7膨润土和电厂生物质灰的含量大于实施例8，实施例7的吸附效果优于实施例8，说明膨润土和电厂生物质灰的含量增加，吸附效果也随之增大。

实施例8中膨润土和电厂生物质灰的质量比为1:1，实施例8中膨润土和电厂生物质灰的质量比为1:3，实施例6的吸附效果优于实施例8和实施例9的吸附效果，说明膨润土和电厂生物质灰的质量比为1:2时，吸附效果最佳。

表4 对比例1-3的测试结果

结合实施例1和对比例1-3并结合表2和表4可以看出，对比例1中氧化剂仅为过硫酸钠，其氧化效果明显小于实施例1中过硫酸钠和重铬酸钠复配的氧化剂的氧化效果。说明过硫酸钠和重铬酸钠复配相较于单一的过硫酸钠具有更好的氧化效果，能够更加有效降低污染土壤中的苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘的浓度。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。