[發明專利]一種減緩污染土壤淋洗過程養分淋失的方法

有效

• 申請號: 201410221965.3
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN104001714A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 范春輝
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明涉及一種土壤養分淋失的減緩方法，具體涉及一種減緩污染土壤淋洗過程養分淋失的方法。

背景技術

土壤圈是人類賴以生存的基本界面，是生態系統物質循環和能量流動最活躍的圈層之一。隨著經濟和社會的發展，土壤污染形勢愈發嚴峻。據保守估計，目前我國約有1/6左右的耕地受到重金屬的嚴重污染，其中14個省份(自治區或直轄市)的耕地已成為重金屬污染多發區域。鉛和鎘已成為我國土壤中分布面積最廣和毒性最大的重金屬類污染物。

目前主流的污染土壤修復技術包括客土法、化學淋洗法、電修復法、植物修復法等，其中化學淋洗法較為成熟，且治理成本、修復周期、污染風險等方面相對更易被接受。但土壤淋洗過程不可回避的問題之一就是土壤組分的同步淋失或性質變化，進而改變土壤體系的理化屬性或導致土壤生態功能的徹底喪失。這一問題已引起國內外學者的廣泛關注。

對于控制土壤養分淋失的技術手段，主要集中在以下兩個方面。第一，通過向土壤中添加外源物達到土壤養分的吸持固定。比如，劉世杰發現盆缽體系栽種玉米過程中，添加黑炭能夠減少NH₄⁺、K⁺、Ca²⁺的養分淋失；Hodgkinson等認為有機培肥有利于降低土壤優勢流造成的養分淋失，各種養分的淋失速度和淋失總量下降幅度明顯；陶寶瑞通過桶栽實驗探討了秸稈集中掩埋還田對麥田土壤N、P淋失的影響，實現了降低N、P淋失的預期目標。第二，改進傳統的灌溉和施肥技術提高土壤養分的利用率，客觀上降低其淋溶損失。比如，Chen等利用微孔滴灌技術替代傳統的噴灌和漫灌方法，有效控制了土壤養分淋溶速率；侯笑林試圖利用控釋復肥效能釋放的長期性降低養分的淋失率，取得了令人滿意的實驗結果；何傳龍采用改進減量施肥技術，在保證作物產量的同時，提高了土壤N、P的利用率，提供了一種減少N、P養分淋失的新思路。由此可見，相關研究多關注于作物栽培或模擬灌溉條件下，降低土壤N、P養分淋失的方法。對于重金屬污染土壤淋洗過程，既能取得較高的重金屬淋洗率，同時盡量降低土壤養分淋失量，涉及很少，同時，對于典型地區的相關研究略顯不足。

土壤組分包括礦物質(石英、方解石、伊利石、蒙脫石等)、有機質(腐殖質、動植物殘體、生物排泄物和分泌物等)、土壤溶液和土壤空氣等三相物質四種組分，在重金屬污染土壤化學淋洗過程中，極易淋失的組分包括重金屬離子和活性較大的土壤養分(主要指N元素和P元素)。天然條件下，土壤中的N元素和P元素主要以硝酸根和磷酸根的形式存在，帶有負電荷，具有與帶正電荷組分優先結合的屬性；而鉛離子和鎘離子多帶有正電荷，具有強烈的吸電子能力。兩類物質具有的電荷屬性完全不同，因此，可以利用土壤養分(硝酸根、磷酸根)和重金屬離子(鉛、鎘)的電荷差異，既達到鉛離子和鎘離子的有效淋洗，同時減緩硝酸根和磷酸根的淋溶損失。對于如何減緩或控制污染土壤化學淋洗修復過程的養分淋失涉及很少，目前尚未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種減緩污染土壤淋洗過程養分淋失的方法，在不影響鉛和鎘(陽離子)淋洗效果的前提下，減緩N元素(硝酸根，陰離子)和P元素(磷酸根，陰離子)的淋溶損失。

本發明所采用的技術方案是，一種減緩污染土壤淋洗過程養分淋失的方法，將纖維素基陰離子吸附劑和污染黃土混合均勻后填入淋洗柱中，在土層中分布粒徑為1.2～1.8cm的小石子10～12粒，淋洗柱底部用尼龍篩網固定，以乙二胺四乙酸(EDTA)為淋洗液對淋洗柱中的黃土進行淋洗，在淋洗柱下端收集淋洗液。

本發明的特點還在于，

纖維素基陰離子吸附劑的制備方法為：

步驟1，向10g粉粹秸稈中加入濃度為1mol/L的KOH溶液100mL，超聲輔助攪拌條件下反應，

步驟2，將步驟1得到的反應產物過濾、水洗、干燥后加入0.1mol/L的NaClO₂溶液40mL和0.1mol/L的冰乙酸100mL，超聲輔助攪拌條件下反應，反應產物經水洗、干燥，得到秸稈纖維素；

步驟3，將步驟2得到的秸稈纖維素1g、環氧氯丙烷50mL和N,N-二甲基甲酰胺100mL混合后在超聲輔助攪拌條件下反應1～4h，然后加入20mL吡啶繼續反應1～4h，再加入40mL二乙胺溶液繼續反應1～4h，反應產物經水洗、干燥，得到纖維素基陰離子吸附劑。

步驟1中秸稈為玉米秸稈和小麥秸稈按質量比1：1組成的混合物。

步驟1中超聲功率25～100W，反應溫度25～100℃，反應時間1～4h，攪拌速率60～120r/min。