[發(fā)明專利]一種三價砷污染土壤的光化學(xué)氧化修復(fù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310262194.8
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103286124A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳峰;丁魏;李進(jìn)軍
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

?

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污染土壤修復(fù)治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三價砷污染土壤的光化學(xué)氧化修復(fù)方法。

背景技術(shù)

目前，我國的土壤重金屬污染日益嚴(yán)重，嚴(yán)重危害到了農(nóng)產(chǎn)品安全和人民的生命安全。由于土壤重金屬污染具有隱蔽性、長期性、滯后性等特點，不僅導(dǎo)致土壤本身功能的退化、農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的降低，而且可能通過直接接觸、食物鏈危及人類的生命和健康。因此，修復(fù)重金屬污染土壤，恢復(fù)土壤原有基本功能，成為了我國政府和環(huán)境工作者關(guān)注的熱點。

土壤不同于其他環(huán)境介質(zhì)，其具有其獨特的物理化學(xué)特性和生物特征，尤其是具有典型的多相界面包括土壤表層氣相、表層水相或間隙水相以及土粒固相，還可能涉及生物相，因此土壤既是大氣和地表水污染的承受者，又是污染物轉(zhuǎn)化和貯運的重要介質(zhì)和位置。而且輻射到地表波長在290nm以上的太陽光對土壤表層的化學(xué)作用更使得污染物在土壤表層的環(huán)境化學(xué)行為和重要化學(xué)元素的生物地球化學(xué)循環(huán)復(fù)雜多變。因此，從降低污染，恢復(fù)功能的角度，有機(jī)物與重金屬復(fù)合污染土壤的修復(fù)都是難題。

目前，我國由于取水灌溉、采礦、特別是打井取水飲用等活動，以及受各地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和氣候影響，砷化合物大量進(jìn)入地球表層與地表水中，帶來了嚴(yán)重的砷污染問題，因此砷污染土壤的治理日益緊迫。砷作為一種變價元素，在自然界主要是以-3、0、+3和+5這四種形態(tài)存在，其中最主要是以+3和+5存在，而砷的各種化合物中危害最大的是三價砷。砷與磷化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，因此它可以取代合成ATP的酶中的磷。然后由砷取代磷的ATP的類似物及其相關(guān)化合物立即水解從而阻斷了基于ATP氧化的新陳代謝作用。在短時間范圍內(nèi)暴露在極高濃度砷的環(huán)境下可導(dǎo)致嘔吐，腹瀉，貧血，神經(jīng)系統(tǒng)損傷，甚至死亡。慢性砷暴露導(dǎo)致人體多系統(tǒng)多層次危害。其中最普遍的癥狀為皮膚病，包括色素減退和角化病，而神經(jīng)損傷，高血壓和糖尿病也可能出現(xiàn)。另外，慢性砷暴露也可能導(dǎo)致患膀胱癌、肺癌、腎癌和皮膚癌的風(fēng)險增大。而五價砷由于毒性相對較弱，而且在近地表面主要是五價砷的形式存在，且易于吸附在土壤表面，在一般情況下不會達(dá)到很高的有害濃度。但是無論是三價砷或者五價砷，由于生物鏈的物質(zhì)傳遞和生物富集現(xiàn)象的存在，進(jìn)入生物地球化學(xué)大循環(huán)，產(chǎn)生極大的危害，具有極大的潛在危險。

目前，污染土壤的修復(fù)技術(shù)主要有物理化學(xué)法（包括化學(xué)固定法/穩(wěn)定法、玻璃化、化學(xué)還原法、原位淋洗法、沉淀/共沉淀法、濾膜過濾法、吸附法、離子交換法、滲透活性屏障法和電動處理法等）、生物修復(fù)技術(shù)（超富集植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)）及化學(xué)-生物相結(jié)合的方法。對于土壤中三價砷污染的現(xiàn)場修復(fù)中，一般采用固化/穩(wěn)定化、土壤淋洗/酸提取。降低土壤pH及施加固定砷的物質(zhì)，如堆肥、含鐵錳鋁物質(zhì)、黏性客土特別是紅黏土均可防治砷污染。然而，物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)對環(huán)境破壞性大，易產(chǎn)生二次污染，而且技術(shù)要求高?，F(xiàn)今采用生物修復(fù)技術(shù)，依靠生物的活動使土壤或地下水中的污染物得以降解或轉(zhuǎn)化為無毒或低毒物質(zhì)。生物修復(fù)技術(shù)因具有能耗低、成本低、對環(huán)境擾動少和技術(shù)操作簡單等優(yōu)點。但是生物修復(fù)技術(shù)，受到土壤條件、污染物和地域環(huán)境的不同，導(dǎo)致土壤重金屬治理見效慢。

光化學(xué)修復(fù)因其處理費用低、裝置簡單、易操作且無二次污染等原因彰顯了極大的生命力。采用光化學(xué)方法修復(fù)水相中的砷的報道較少，而對于土壤中砷污染的治理更是鮮有報道。

土壤表層含有礦物質(zhì)膠體、鐵(III/II)氧化物及鹽、腐殖質(zhì)，以及多羧酸及其鹽，其多相光化學(xué)體系本身就可能包括氧化反應(yīng)機(jī)制。對于低氧化態(tài)的重金屬污染物如As(III)等，存在光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性物如HO·自由基、O₂^·-/HO₂^·自由基等自由基參與的氧化機(jī)制。因此，在太陽光作用下，重金屬污染土壤表層可以實現(xiàn)光化學(xué)修復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種三價砷污染土壤的光化學(xué)氧化修復(fù)方法，本方法操作簡單，不會產(chǎn)生二次污染，具有極高的處理效率。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種三價砷污染土壤的光化學(xué)氧化修復(fù)方法，配制單獨的含鐵礦物濁液或者含鐵礦物與腐殖酸混合液，調(diào)節(jié)pH后，直接噴灑在含砷土壤上，再利用陽光或者紫外燈作為光源，對污染土壤進(jìn)行光化學(xué)修復(fù)，具體包括如下步驟：

（1）松動土壤，便于空氣流通和修復(fù)劑的擴(kuò)散；

（2）向土壤中加入酸性的含鐵礦物濁液或含鐵礦物與腐殖酸混合液；

（3）在光照條件下對砷污染土壤進(jìn)行光化學(xué)修復(fù)。