一種應用去除土壤中重金屬的多孔復合材料及其制備方法
【專利說明】
[0001]
技術領域
[0002] 本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤培養(yǎng)技術領域，具體涉及一種應用去除土壤中重金屬 的多孔復合材料及其制備方法。
[0003]
【背景技術】
[0004] 1. 1 "鎘大米"的嚴重性及危害性 2013湖南統(tǒng)計年鑒顯示，2012年湖南全省糧食播種面積493. 7萬公頃，水稻產(chǎn)量2631 萬噸，占全國水稻產(chǎn)量12. 9%，是全國最大水稻主產(chǎn)區(qū)。但近幾年來，關于鎘米的風波層出 不窮。早在2002年，農(nóng)業(yè)部所做的稻米安全性抽檢結(jié)果顯示，鎘超標率為10. 3%，2006年 湖南株洲爆出鎘米超標導致村民不適，2008年四川成都抽檢檢出鎘米超標，2011年，南京 農(nóng)業(yè)大學潘根興教授公布2007年做的170個樣品檢測超標率也約為10%，而2013年廣東 省公布的抽樣調(diào)查顯示，高達44. 4%的米和米制品超標，而湖南則是鎘米風波的風暴中心。 2013年廣東報道的湖南"鎘大米"事件中，鎘的含量最高可達每公斤1. 005毫克，這個數(shù)值 幾乎與日本"高鎘"地區(qū)產(chǎn)的大米持平。廣東省質(zhì)監(jiān)局公布的鎘超標名單顯示，湖南的株洲、 衡陽、郴州、益陽、常德稱為"鎘大米"重災區(qū)，尤其以株洲下屬的攸縣地區(qū)為甚。
[0005] 左雄建通過對不同時期，不同地區(qū)的稻米樣品所檢測出來的重金屬超標情況進 行分析，結(jié)果顯示湖南省的稻米重金屬污染主要是以鎘污染為主，重金屬殘留超標率在 2010-2011年從33. 9%上升到47. 3%，湘東地區(qū)為重金屬污染較為嚴重的地區(qū)。湖南稻米農(nóng) 藥殘留及重金屬超標現(xiàn)狀及控制對策研究，左雄建 "鎘大米"不僅挫傷了湖南糧食的交易，更威脅著湖南人民的身體健康。稻米是人類食 用的主食之一，因此，稻米作為食物鏈中的一個重要環(huán)節(jié)，最可能將鎘帶入人體，而鎘一旦 進入人體，基本沒有半衰期，而且也暫時沒有特效藥可以將其排除體外，將會對人體帶來無 法挽回的痛癥，甚至死亡。
[0006] 1. 2 土壤鎘污染現(xiàn)狀 "鎘大米"主要來源于受鎘污染的土地。2005年4月至2013年12月，我國開展了首次 全國土壤污染狀況調(diào)查。調(diào)差結(jié)果顯示，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污 染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。全國土壤總的超標率 為16. 1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為11. 2%、2. 3%、1. 5%和I. 1%。污 染類型以無機型為主，超標點位數(shù)占全部超標點位的82. 8%。鎘污染物點位超標率最高，達 7. 0%〇
[0007] 中國水稻研究所與農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心2010年發(fā)布的《我 國稻米質(zhì)量安全現(xiàn)狀及發(fā)展對策研究》稱，我國1/5的耕地受重金屬污染，其中鎘污染耕地 涉及11省25個地區(qū)。在湖南、江西等長江以南地帶，這一問題更加突出。
[0008] 2012年底，湖南省農(nóng)業(yè)廳曾在全省耕地質(zhì)量工作會上披露，目前湖南省農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn) 地重金屬污染總體已呈現(xiàn)出從輕度污染向重度復合型污染發(fā)展、從局部污染向區(qū)域污染發(fā) 展、從城市郊區(qū)向廣大農(nóng)村發(fā)展的趨勢。主要集中在株洲、衡陽、婁底、郴州等湘江流域的工 業(yè)密集區(qū)、工礦開采區(qū)及周邊地區(qū)。湖南全省被重金屬污染的耕地占全省耕地面積的25%。 中國社會科學院發(fā)布的2012年城鄉(xiāng)一體化藍皮書中指出，根據(jù)農(nóng)業(yè)部門近5年農(nóng)業(yè)環(huán)境 質(zhì)量定位監(jiān)測的結(jié)果，僅湘江流域糧食產(chǎn)地受重金屬污染的面積已逾118萬畝。其中重度 污染的約19萬畝，占16%，主要污染物為鎘、砷等，尤以鎘的污染最為嚴重，土壤鎘的超標率 高達64%。而在2014年1月11日由曙光環(huán)保發(fā)起的"重金屬污染防治國際合作論壇"上， 來自湖南省有色金屬研究院的黃順紅院長也提到"2012年，湖南全省重點區(qū)域水稻產(chǎn)地有 78. 1%受到鎘等重金屬污染，其中重度污染為44. 4%，輕度污染為33. 7%"。 2014年3月在 湖南省政府召開的新聞發(fā)布會上，湖南省國土資源廳廳長等有關負責人介紹了《湖南省第 二次土地調(diào)查主要數(shù)據(jù)成果》有關情況，調(diào)查結(jié)果顯示，長株潭地區(qū)、湘南地區(qū)有部分耕地 受到中、重度污染，不宜耕種。
[0009] 鎘于土壤的危害，在于一旦被污染，恢復到去污染狀態(tài)需要很長時間。目前還沒有 特效的解毒藥物可供使用，而進入到人體的鎘，生物學半衰期長達10?30年。
[0010] 1. 3 土壤鎘污染預防對策及修復技術 1. 3. 1 土壤鎘污染預防對策 農(nóng)田土壤中鎘的來源，主要是通過以下三種方式：1)氣溶膠沉降：顆粒較小的鎘氣溶 膠可以通過氣流在一定范圍內(nèi)輸送，并沉降下來；2)污水灌溉：灌溉水鎘超標，而作物對鎘 有幾百倍的濃縮作用；3)污泥堆肥及化肥帶來的污染：肥料本身含有一定的Cd,數(shù)年的施 用可能帶來重金屬的累積。因此，要預防農(nóng)田土壤的鎘污染，就得從氣、灌溉水及農(nóng)田管理 做起。
[0011] 鎘氣溶膠，主要來源于湖南為數(shù)眾多的冶金工業(yè)，對冶金工業(yè)進行治理，從源頭削 弱鎘及其它重金屬對環(huán)境的污染。
[0012] 灌溉水，即要求對進入農(nóng)田的水源進行治理。從重金屬治理技術層面來講，水相中 的重金屬處理要較土壤中的重金屬易處理得多，因此，作為農(nóng)田鎘污染的一個重要污染源， 對灌溉水的鎘及其它重金屬預防或治理是非常重要的一個方面。
[0013] 水相中重金屬治理的方法眾多，目前，常用的處理方法有三類：第一類是水相中 重金屬離子通過發(fā)生化學反應除去的方法，具體方法有沉淀法、化學還原法、電化學還原法 等；第二類是使水相中的重金屬在不改變其化學形態(tài)的條件下進行吸咐、濃縮、分離的方 法，具體方法有沸石吸附、大洋多結(jié)核礦吸附、膨潤土吸附、溶劑萃取法、離子交換法；第三 類是借助微生物或植物的吸收、積累、富集等作用去除水相中重金屬的方法，具體方法有生 物絮凝法、生物吸附法、植物整治法等。
[0014] (3 )肥料，一般過磷酸鹽中含有較多的重金屬Hg、Cd、As、Zn、Pb，磷肥次之，氮肥和 鉀肥含量較低，但氮肥中鉛含量較高，其中As和Cd污染嚴重。合理施用化學肥料是必需 的，但施用過量也會造成土壤或地下水的污染。
[0015] 1. 3. 2 土壤鎘污染修復技術 當前，世界各國很重視對重金屬污染修復方法研究，并開展廣泛的研究工作。修復土壤 重金屬污染的途徑主要有兩種，一是改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)、使其固定，降低其在 環(huán)境中的遷移性和生物可利用性；二是從土壤中去除重金屬。圍繞這兩種修復途徑，已相應 地提出各自的物理、化學和生物修復技術。
[0016] (1)物理修復技術 物理修復技術包括：1)客土，在污染的土壤上加入未污染的新土；換土，將以污染的土 壤移去，換上未污染的新土；翻土，將污染的表土翻至下層；去表土，將污染的表土移去等。 1975年，日本修復被鎘污染的土壤，使用了置換土壤，把鎘土埋到25厘米深的地下。但是 40年過去了，受害者仍然生活在不安中，日本社會也為此付出了巨大的經(jīng)濟代價，而土地污 染的陰影仍未消除。
[0017] 2)淋洗法，就是用淋洗液或加入含有能提高重金屬水溶性的某種化學物質(zhì)的水把 污染物沖至根外層，再用含有一定配位體的化合物或陰離子與重金屬形成較穩(wěn)定的絡合物 或生成沉淀，以防止污染地下水。淋洗法對于烴、硝酸鹽及重金屬的重度污染效果較好，適 合于輕質(zhì)土壤，但投資較大，易造成地下水污染及土壤養(yǎng)分流失，土壤變性。
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