本發(fā)明涉及重金屬污染土壤的修復技術領域，具體涉及一種用于治理鉛鎘復合污染土壤的鈍化劑及其制備和使用方法。
背景技術：
土壤是人類生存所不可或缺的自然資源。隨著我國工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化發(fā)展，土壤重金屬污染已成為主要的環(huán)境污染問題。土壤重金屬污染具有隱蔽性、滯后性、累積性、不可逆轉性等特點，重金屬元素一旦進入土壤，很難被土壤中的微生物降解，治理過程非常困難，且重金屬會隨著作物進入食物鏈，危害人的身體健康。鉛和鎘作為典型的土壤重金屬污染物，具有毒性強、污染范圍廣等特點。
治理土壤重金屬污染的途徑主要有兩種：一種是直接從土壤中去除重金屬；二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有效性。常用的重金屬污染土壤修復技術可分為工程措施、電動修復法、化學淋洗法、化學鈍化修復法、植物修復和微生物修復法。在眾多修復技術中，原位鈍化修復技術因其投入低、修復快速、操作簡單等優(yōu)點，是修復大面積中輕度重金屬復合污染土壤的較好選擇。
原位鈍化修復技術修復原理是通過向污染土壤中加入鈍化材料來改變重金屬在土壤中的理化環(huán)境，使其發(fā)生吸附、沉淀、離子交換等反應，降低重金屬在土壤中的生物有效性和遷移性，以達到修復重金屬污染土壤的目的。原位鈍化修復技術的關鍵是鈍化劑的合理選擇、確定和實施工藝。常用的鈍化劑種類包括堿性材料、含磷材料、粘土礦物、鐵錳氧化物以及有機物料等。
使用含磷材料對Pb的修復效果顯著，含磷材料還可提供營養(yǎng)元素P供植物吸收。可溶性磷酸鹽修復效率高于難溶性磷酸鹽，但易造成土壤酸化，且過量P的施加有引起水體富營養(yǎng)化的風險；而粘土礦物作為土壤膠體的主體在土壤自然凈化過程中發(fā)揮重要作用，具有機械穩(wěn)定性高、分散懸浮性好、空隙率大、離子交換性和吸附性強等特點，用于土壤重金屬污染修復具有不改變土壤結構、不破壞生態(tài)等優(yōu)點。基于上述特點，為了彌補兩者單獨使用修復土壤過程中的不足，將兩者進行復配鈍化重金屬污染土壤。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種鈍化效率高、穩(wěn)定性好且能同時治理鉛鎘復合污染土壤的鈍化劑及其制備和使用方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供的技術方案是：一種用于治理鉛鎘復合污染土壤的鈍化劑，其特征在于，按質量分數(shù)計，所述鈍化劑由酸改性海泡石40％～60％、磷酸二氫鈣20％～30％和磷礦粉15％～30％復配所得，用于修復受鉛、鎘污染的土壤。
進一步，所述酸改性海泡石由天然海泡石礦粉制備而成，所述磷礦粉為中低品位磷礦粉，所述磷酸二氫鈣的純度為分析純。
本發(fā)明還提供一種上述用于治理鉛鎘復合污染土壤的鈍化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)將磷酸二氫鈣和磷礦粉干燥后分別過100目篩，取磷酸二氫鈣和磷礦粉的篩下物混合備用；
(2)將海泡石破碎后過100目篩，取海泡石的篩下物放入濃度為6mol/L的酸性溶液中，并在45℃恒溫水浴條件下連續(xù)攪拌48小時，至固液體積比為1∶10，然后將海泡石從6mol/L的酸性溶液中抽濾分離，實現(xiàn)海泡石的酸改性，然后將抽濾分離后的海泡石洗滌至中性，并干燥備用；
(3)將步驟(2)制得的干燥海泡石加入步驟(1)制得的磷酸二氫鈣和磷礦粉混合物中，并將加入海泡石后的混合物攪拌均勻，制得鈍化劑。
本發(fā)明還提供一種通過上述制備方法制得的用于治理鉛鎘復合污染土壤的鈍化劑的使用方法，包括以下步驟：
(1)將鉛鎘復合污染土壤進行預處理；
(2)將所述制備得到的鈍化劑加入鉛鎘復合污染土壤中，然后在鉛鎘復合污染土壤中加水混合并攪拌均勻；
(3)將步驟(2)混勻后的鉛鎘復合污染土壤原地養(yǎng)護，使鈍化劑與鉛鎘復合污染土壤中的重金屬充分反應。
上述使用方法中，進一步，所述鉛鎘復合污染土壤的預處理包括以下步驟：破碎、風干、研磨過20目篩，并取篩下物備用。
上述使用方法中，進一步，所述步驟(2)中加入的鈍化劑其磷酸二氫鈣中P元素的摩爾量與鉛鎘復合污染土壤中Pb元素和Cd元素總摩爾量的比為1∶1，加入的鈍化劑其磷礦粉中P元素的摩爾量與鉛鎘復合污染土壤中Pb元素和Cd元素總摩爾量的比也為1∶1，加入的鈍化劑其海泡石的質量占鉛鎘復合污染土壤質量的5％～10％，加入的水的質量占鉛鎘復合污染土壤質量的10％～20％。
上述使用方法中，進一步，所述步驟(3)中原地養(yǎng)護的時間為30～60天。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
(1)本發(fā)明所述的鈍化劑應用于治理鉛鎘復合污染土壤時，通過螯合、沉淀、吸附等復合作用將鉛鎘重金屬污染物長期穩(wěn)定。其中，磷礦粉和磷酸二氫鈣通過誘導鉛鎘重金屬吸附、與鉛鎘重金屬生產(chǎn)沉淀或礦物、表面吸附固定鉛鎘重金屬；粘土礦物具有較大比表面積，通過吸附作用和離子交換對鉛鎘重金屬進行固定，能有效降低土壤中鉛鎘重金屬的有效態(tài)含量；
(2)本發(fā)明所述的鈍化劑治理污染土壤的修復過程屬于原位修復，不占用耕地、不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和收益，而且制備方法簡單、不會破壞土壤的物理性質和肥力水平，非常適合用來處理大面積受到輕中度鎘、鉛污染土壤；
(3)本發(fā)明所述的鈍化劑原材料來源廣泛，成本低廉，制備工藝簡單，具有很廣闊的應用前景。
【具體實施方式】
下面結實施例對本發(fā)明作出進一步的說明。
實施例1：
一種用于治理鉛鎘復合污染土壤的鈍化劑，按質量分數(shù)計，該鈍化劑由酸改性海泡石55％、磷酸二氫鈣25％和磷礦粉20％復配所得。
實施例2：
一種用于治理鉛鎘復合污染土壤的鈍化劑，按質量分數(shù)計，該鈍化劑由酸改性海泡石50％、磷酸二氫鈣25％和磷礦粉25％復配所得。
實施例3：
一種用于治理鉛鎘復合污染土壤的鈍化劑，按質量分數(shù)計，該鈍化劑由酸改性海泡石55％、磷酸二氫鈣20％和磷礦粉25％復配所得。
上述實施例1～3所述的復配得到的鈍化劑，其制備方法一致，均包括以下步驟：
(1)將磷酸二氫鈣和磷礦粉干燥后分別過100目篩，取磷酸二氫鈣和磷礦粉的篩下物混合備用；
(2)將海泡石破碎后過100目篩，取海泡石的篩下物放入濃度為6mol/L的酸性溶液中，并在45℃恒溫水浴條件下連續(xù)攪拌48小時，至固液體積比為1∶10，然后將海泡石從6mol/L的酸性溶液中抽濾分離，實現(xiàn)海泡石的酸改性，然后將抽濾分離后的海泡石洗滌至中性，并干燥備用；
(3)將步驟(2)制得的干燥海泡石加入步驟(1)制得的磷酸二氫鈣和磷礦粉混合物中，并將加入海泡石后的混合物攪拌均勻，分別制得實施例1～3所述的鈍化劑。
上述制備方法制得的實施例1～3所述的鈍化劑，其使用方法包括以下步驟：
(1)將鉛鎘復合污染土壤依次進行破碎、風干，研磨過20目篩，并取三份相同的篩下物備用；
(2)將制備得到的實施例1～3所述的鈍化劑分別加入三份經(jīng)預處理后的鉛鎘復合污染土壤中，然在三份鉛鎘復合污染土壤中均加入等量的水混合攪拌均勻，加入的水的質量均占各自鉛鎘復合污染土壤質量的10％；
(3)將三份混勻后的鉛鎘復合污染土壤分別原地養(yǎng)護60天，使鈍化劑與三份鉛鎘復合污染土壤中的重金屬各自充分反應。
將上述制備方法制備得到的實施例1～3所述的鈍化劑用于實地土壤培養(yǎng)試驗中，以實際驗證土壤重金屬鈍化劑降低土壤中鎘、鉛重金屬有效態(tài)含量，具體實驗方法如下：
供試土壤取自湖北省武漢市武漢科技大學苗圃區(qū)，經(jīng)檢測土壤pH為6.42，有機質為1.98％，速效氮為48.26mg/kg，有效磷為3.7mg/kg，速效鉀為57.23mg/kg，鉛含量為30.11mg/kg，鎘含量為0.08mg/kg。根據(jù)我國土壤重金屬環(huán)境標準中Pb、Cd三級標準值的2.5倍和5倍(即每千克土壤中Pb和Cd含量分別為1250mg和5mg)向土壤中施加硝酸鉛和硝酸鎘，使土壤鉛、鎘含量分別為1266.71mg/kg和5.06mg/kg；
隨機采集上述養(yǎng)護后的土壤樣品進行鉛、鎘有效態(tài)含量的測定，測定方法為：取過20目后的土壤5.0g于150ml錐形瓶中，并將0.005mol/L的DTPA溶液、0.1mol/L的TEA溶液和0.01mol/L的CaCl2溶液依次各加入25mL至錐形瓶中，將錐形瓶置于水平振蕩式搖床振蕩2h，轉速為180r/min，靜置過濾，濾液中Cd、Pb含量用火焰原子吸收分光光度計測定，測定結果見表1；
表1鈍化修復前后污染土壤中鉛、鎘的有效態(tài)含量
表1列出了分別施加實施例1～3所述的鈍化劑前后土壤中鉛、鎘有效態(tài)含量的變化情況，通過表1數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，鈍化劑的施用顯著降低了土壤中鉛、鎘有效態(tài)含量，其中，土壤鎘有效態(tài)含量隨酸改性海泡石施加量的增加而增大，土壤鉛有效態(tài)含量隨磷酸二氫鈣和磷礦粉施加量的增加而增大；實施例3中，土壤鉛、鎘鈍化率分別達到73.33％和79.45％，作用明顯。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例；凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。