專利名稱：一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境治理領(lǐng)域，尤其涉及一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法。
背景技術(shù)：
環(huán)境污染中的有毒物包括有重金屬元素、無機物和有機物。隨著全球經(jīng)濟化的迅速發(fā)展，含重金屬的污染物通過各種途徑進入土壤，造成土壤嚴(yán)重污染。土壤重金屬污染可影響農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量的下降，并可通過食物鏈危害人類的健康，也可以導(dǎo)致大氣和水環(huán)境質(zhì)量的進一步惡化。因此引起世界各國的廣泛重視。目前，世界各國土壤存在不同程度的重金屬污染，而且隨著今后中國經(jīng)濟社會的發(fā)展如生態(tài)退耕、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及自然災(zāi)害損毀等，土壤資源將進一步減少。因而如何有效地控制及治理土壤重金屬的污染，改良土壤質(zhì)量，將成為生態(tài)環(huán)境保護工作中十分重要的一項內(nèi)容。土壤的重金屬污染較為普遍，是目前我國面臨的較為嚴(yán)重的問題，污染主要來自于農(nóng)藥、大氣沉降、污水等，治理工藝分為工程治理措施和物理化學(xué)修復(fù)兩大類。工程治理措施主要包括客土、換土、去表土和深耕翻土等措施；物理化學(xué)修復(fù)主要包括固化/穩(wěn)定化、電動修復(fù)、絡(luò)合淋洗、蒸汽浸提、氧化還原、農(nóng)業(yè)修復(fù)、生物修復(fù)等，但這些方法不能從根本上解決問題，不僅操作繁瑣、投入巨大，而且效果甚微，易造成二次污染，所以研究和開發(fā)一種環(huán)保、高效、低成本的環(huán)境布陣治理方法是關(guān)系到國計民生的重大舉措。本發(fā)明一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法簡稱為“王氏布陣法”，其全面徹底的解決目前相關(guān)重金屬污染的最有效方法，經(jīng)過多年的研究，提出了將凝膠材料運用到重金屬吸附領(lǐng)域，形成了一套完備的科學(xué)體系和實踐方案，必將為我國重金屬污染治理領(lǐng)域作出重大貢獻。重金屬系指密度4. O以上約60種元素或密度在5. O以上的45種元素。砷、硒是非金屬，但是它的毒性及某些性質(zhì)與重金屬相似，所以將砷、硒列入重金屬污染物范圍內(nèi)。環(huán)境污染方面所指的重金屬主要是指生物毒性顯著的汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷，還包括具有毒性的重金屬鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩等污染物。重金屬污染原理重金屬，特別是汞、鎘、鉛、 鉻等具有顯著和生物毒性。它們在水體中不能被微生物降解，而只能發(fā)生各種形態(tài)相互轉(zhuǎn)化和分散、富集過程(即遷移)。重金屬污染的特點是(I)除被懸浮物帶走的外，會因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成為長期的次生污染源；(2)水中各種無機配位體(氯離子、硫酸離子、氫氧離子等)和有機配位體(腐蝕質(zhì)等)會與其生成絡(luò)合物或螯合物，導(dǎo)致重金屬有更大的水溶解度而使已進入底泥的重金屬又可能重新釋放出來；(3)重金屬的價態(tài)不同，其活性與毒性不同。其形態(tài)又隨PH和氧化還原條件而轉(zhuǎn)化。(4)在其危害環(huán)境方面的特點是微量濃度即可產(chǎn)生毒性(一般為I 10暈克/升,萊、鎘為O. 01 O.001毫克/升)；在微生物作用會轉(zhuǎn)化為毒性更強的有機金屬化合物(如洋一甲基汞); 可被生物富集，通過食物鏈進入人體，造成慢性路線。親硫重金屬元素(汞、鎘、鉛、鋅、硒、 銅、砷等)與人體組織某些酶的巰基(-SH)有特別大的親合力，能抑制酶的活性，親鐵元素 (鐵、鎳)可在人體的腎、脾、肝內(nèi)累積，抑制精氨酶的活性。六價鉻可能是蛋白質(zhì)和核酸的沉淀劑，可抑制細胞內(nèi)谷胱甘肽還原酶，導(dǎo)致高鐵血紅蛋白，可能致癌，過量的釩和錳(親巖元素)則能損害神經(jīng)系統(tǒng)的機能土壤中重金屬污染物來源與分布土壤中重金屬的來源是多途徑的，首先是成土母質(zhì)本身含有重金屬，不同的母質(zhì)、成土過程所形成的土壤含有重金屬量差異很大。此外，人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，也造成重金屬對大氣、水體和土壤的污染
I、大氣中重金屬沉降大氣中的重金屬主要來源于工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產(chǎn)生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等。它們主要分布在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側(cè)。大氣中的大多數(shù)重金屬是經(jīng)自然沉降和雨淋沉降進入土壤的。公路、鐵路兩側(cè)土壤中的重金屬污染，主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染為主。它們來自于含鉛汽油的燃燒，汽車輪胎磨損產(chǎn)生的含鋅粉塵等。它們成條帶狀分布，以公路、鐵路為軸向兩側(cè)重金屬污染強度逐漸減弱；隨著時間的推移，公路、鐵路土壤重金屬污染具有很強的疊加性。經(jīng)過自然沉降和雨淋沉降進入土壤的重金屬污染，主要以工礦煙囪、廢物堆和公路為中心，向四周及兩側(cè)擴散；由城市一郊區(qū)一農(nóng)區(qū)，隨距城市的距離加大而降低，特別是城市的郊區(qū)污染較為嚴(yán)重。此外，還與城市的人口密度、城市土地利用率、機動車密度成正相關(guān)；重工業(yè)越發(fā)達，污染相對就越嚴(yán)重。此外，大氣汞的干濕沉降也可以引起土壤中汞的含量增高。大氣汞通過干濕沉降進入土壤后，被土壤中的粘土礦物和有機物的吸附或固定，富集于土壤表層，或為植物吸收而轉(zhuǎn)入土壤，造成土壤汞的濃度的升高。 2、農(nóng)藥、化肥和塑料薄膜使用施用含有鉛、汞、鎘、砷等的農(nóng)藥和不合理地施用化肥，都可以導(dǎo)致土壤中重金屬的污染。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(yán)重。農(nóng)用塑料薄膜生產(chǎn)應(yīng)用的熱穩(wěn)定劑中含有Cd、Pb，在大量使用塑料大棚和地膜過程中都可以造成土壤重金屬的污染。3污
水灌溉污水灌溉一般指使用經(jīng)過一定處理的城市污水灌溉農(nóng)田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商業(yè)污水和工業(yè)廢水。由于城市工業(yè)化的迅速發(fā)展,大量的工業(yè)廢水涌入河道，使城市污水中含有的許多重金屬離子，隨著污水灌溉而進入土壤。在分布上，往往是靠近污染源頭和城市工業(yè)區(qū)土壤污染嚴(yán)重，遠離污染源頭和城市工業(yè)區(qū)，土壤幾乎不污染。近年來污水灌溉已成為農(nóng)業(yè)灌溉用水的重要組成部分，中國自60年代至今，污灌面積迅速擴大，以北方旱作地區(qū)污灌最為普遍，約占全國污灌面積的90%以上。南方地區(qū)的污灌面積僅占6%,其余在西北和青藏。污灌導(dǎo)致土壤重金屬Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb等含量的增加。4、污泥施肥污泥中含有大量的有機質(zhì)和氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，但同時污泥也含有大量的重金屬，隨著大量的市政污泥進入農(nóng)田，使農(nóng)田中的重金屬的含量在不
斷增高。污泥施肥可導(dǎo)致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb含量的增加，且污泥施用越多， 污染就越嚴(yán)重，Cd、、Cu、Zn引起水稻、蔬菜的污染；Cd、Hg可引起小麥、玉米的污染；污泥增加，青菜中的Cd、Cu、Zn、Ni、Pb也增加]。Anthony研究表明，用城市污水、污泥改良土壤, 重金屬Hg、Cd、Pb等的含量也明顯增加。5、含重金屬廢棄物堆積含重金屬廢棄物種類繁多，不同種類其危害方式和污染程度都不一樣。污染的范圍一般以廢棄堆為中心向四周擴散。重金屬在土壤中的含量和形態(tài)分布特征受其垃圾中釋放率的影響，且隨距離的加大重金屬的含量而降低。由于廢棄物種類不同，各重金屬污染程度也不盡相同，如鉻渣堆存區(qū)的Cd、Hg、Pb為重度污染，Zn為中度污染，Cr、Cu為輕度污染。 6、金屬礦山酸性廢水污染金屬礦山的開采、冶煉、重金屬尾礦、冶煉廢渣和礦渣堆放等，可以被酸溶出含重金屬離子的礦山酸性廢水，隨著礦山排水和降雨使之帶入水環(huán)境(如河流等)或直接進入土壤，都可以間接或直接地造成土壤重金屬污染。礦山酸性廢水重金屬污染的范圍一般在礦山的周圍或河流的下游，在河流中不同河段的重金屬污染往往受污染源(礦山)控制，河流同一污染源的下段自上游到下游，由于金屬元素遷移能力減弱和水體自凈化能力的適度恢復(fù)，金屬化學(xué)污染強度逐漸降低。同一區(qū)域土壤中重金屬污染物的來源途徑可以是單一的，也可以是多途徑的。 工業(yè)化程度越高的地區(qū)污染越嚴(yán)重，市區(qū)高于遠郊和農(nóng)村，地表高于地下，污染區(qū)污染時間越長重金屬積累就越多，以大氣傳播媒介土壤重金屬污染土壤的具有很強的疊加性，熟化程度越高重金屬含量越高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法，具有治理土地環(huán)境，使土地、水資源可再利用，將重金屬變廢為寶和治理效果好等優(yōu)點。為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法，其步驟為
A、布陣階段
Al)分析受治理環(huán)境的環(huán)境條件；
A2)確定投放吸附物的布陣點密度、布陣點的深度、布陣點的吸附物用量；
A3)制作帶有吸附物的吸附物投放單體；
B、吸附階段
BI)將帶有吸附物的吸附物投放單體投放至布陣點；
B2)等待吸附物通過物理或化學(xué)反應(yīng)將環(huán)境中的有毒元素吸附到吸附物投放單體中；
C、移除階段
Cl)檢測環(huán)境條件
C2)通過分析環(huán)境條件來判斷是否可移除吸附物投放單體，如果判斷結(jié)果為可移除吸附物投放單體，那么轉(zhuǎn)至下一個步驟“C3” ；
C3)移除布陣點的吸附物投放單體；
D、回收階段
為了防止二次污染的情況發(fā)生，采用步驟“D1”或“D2” ；
Dl)通過物理、化學(xué)或生物的方法將吸附物投放單體中的有毒元素解析出來再利用； D2)將吸附了有毒元素的吸附物投放單體填埋；
E、再利用階段
El)將有毒元素、土地資源或水資源再利用達到變廢為寶的目的。所述布陣點可由打孔制成。
所述吸附物投放單體為攜帶有吸附物的錨筒，或網(wǎng)袋，或鋼線，或樑。所述吸附物為凝膠吸附物。所述凝膠吸附物為非金屬礦物環(huán)保凝膠，或為由傳統(tǒng)SAP經(jīng)過加工的環(huán)保凝膠， 或含螯合劑及納米活性炭材料制成的環(huán)保凝膠。進一步，所述環(huán)境為土地，或水環(huán)境，或底泥等環(huán)境。進一步，所述布陣點的布陣方法可以多種多樣，但一般類似統(tǒng)計學(xué)中的采樣方法， 如矩陣排列布陣、環(huán)形排列布陣等。進一步，如果所述布陣點由打孔制成，那么在布陣階段中的“A2”步驟即需確定打孔密度、深度和孔的吸附物用量。進一步，所述含螯合劑及納米活性炭材料制成的環(huán)保凝膠中還可添加有針對性的材料。還包括步驟“E2”，該步驟“E2”在步驟“EI”之后，其為將“DI”步驟解析出來的重金屬做原來重新使用；將治理好的土地資源恢復(fù)原來的使用，或做建筑添加料、土壤改良料等其它用途；將水資源恢復(fù)原來的使用，或灌溉等其它用途。 所述凝膠吸附物為復(fù)合凝膠吸附物。所述吸附物投放單體可通過一種能將吸附物投放單體投放入布陣點的布陣裝置進行布陣投放，或通過人工投放進行布陣投放。本發(fā)明通過上述步驟，具有治理土地環(huán)境，使土地、水資源可再利用，將重金屬變廢為寶和治理效果好等優(yōu)點。


圖I為本發(fā)明的步驟示意圖。現(xiàn)結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。具體實施
如附圖I所示，本發(fā)明一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法， 其特征在于步驟為
一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法，其步驟為
A、布陣階段
Al)分析受治理環(huán)境的環(huán)境條件；
A2)確定投放吸附物的布陣點密度、布陣點的深度、布陣點的吸附物用量；
A3)制作帶有吸附物的吸附物投放單體；
B、吸附階段
BI)將帶有吸附物的吸附物投放單體投放至布陣點；
B2)等待吸附物通過物理或化學(xué)反應(yīng)將環(huán)境中的有毒元素吸附到吸附物投放單體中；
C、移除階段
Cl)檢測環(huán)境條件
C2)通過分析環(huán)境條件來判斷是否可移除吸附物投放單體，如果判斷結(jié)果為可移除吸附物投放單體，那么轉(zhuǎn)至下一個步驟“C3” ；
C3)移除布陣點的吸附物投放單體；D、回收階段
為了防止二次污染的情況發(fā)生，采用步驟“D1”或“D2” ；
Dl)通過物理、化學(xué)或生物的方法將吸附物投放單體中的有毒元素解析出來再利用； D2)將吸附了有毒元素的吸附物投放單體填埋；
E、再利用階段
El)將有毒元素、土地資源或水資源再利用達到變廢為寶的目的。所述布陣點可由打孔制成。所述吸附物投放單體為攜帶有吸附物的錨筒，或網(wǎng)袋，或鋼線，或樑。所述吸附物為凝膠吸附物。所述凝膠吸附物為非金屬礦物環(huán)保凝膠，或為由傳統(tǒng)SAP經(jīng)過加工的環(huán)保凝膠， 或含螯合劑及納米活性炭材料制成的環(huán)保凝膠。進一步，所述環(huán)境為土地，或水環(huán)境，或底泥等環(huán)境。進一步，所述布陣點的布陣方法可以多種多樣，但一般類似統(tǒng)計學(xué)中的采樣方法， 如矩陣排列布陣、環(huán)形排列布陣等。進一步，如果所述布陣點由打孔制成，那么在布陣階段中的“A2”步驟即需確定打孔密度、深度和孔的吸附物用量。進一步，所述含螯合劑及納米活性炭材料制成的環(huán)保凝膠中還可添加有針對性的材料。還包括步驟“E2”，該步驟“E2”在步驟“EI”之后，其為將“DI”步驟解析出來的重金屬做原來重新使用；將治理好的土地資源恢復(fù)原來的使用，或做建筑添加料、土壤改良料等其它用途；將水資源恢復(fù)原來的使用，或灌溉等其它用途。所述凝膠吸附物為復(fù)合凝膠吸附物。所述吸附物投放單體可通過一種能將吸附物投放單體投放入布陣點的布陣裝置進行布陣投放，或通過人工投放進行布陣投放。本發(fā)明通過上述步驟，具有治理土地環(huán)境，使土地、水資源可再利用，將重金屬變廢為寶和治理效果好等優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法，其特征在于步驟為A、布陣階段Al)分析受治理環(huán)境的環(huán)境條件；A2)確定投放吸附物的布陣點密度、布陣點的深度、布陣點的吸附物用量；A3)制作帶有吸附物的吸附物投放單體；B、吸附階段BI)將帶有吸附物的吸附物投放單體投放至布陣點；B2)等待吸附物通過物理或化學(xué)反應(yīng)將環(huán)境中的有毒元素吸附到吸附物投放單體中；C、移除階段Cl)檢測環(huán)境條件C2)通過分析環(huán)境條件來判斷是否可移除吸附物投放單體，如果判斷結(jié)果為可移除吸附物投放單體，那么轉(zhuǎn)至下一個步驟“C3” ；C3)移除布陣點的吸附物投放單體；D、回收階段為了防止二次污染的情況發(fā)生，采用步驟“D1”或“D2” ；Dl)通過物理、化學(xué)或生物的方法將吸附物投放單體中的有毒元素解析出來再利用；D2)將吸附了有毒元素的吸附物投放單體填埋；E、再利用階段El)將有毒元素、土地資源或水資源再利用達到變廢為寶的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法，其特征在所述布陣點可由打孔制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法，其特征在所述吸附物投放單體為攜帶有吸附物的錨筒，或網(wǎng)袋，或鋼線，或樑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法，其特征在所述吸附物為凝膠吸附物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法，其特征在所述凝膠吸附物為非金屬礦物環(huán)保凝膠，或為由傳統(tǒng)SAP經(jīng)過加工的環(huán)保凝膠，或含螯合劑及納米活性炭材料制成的環(huán)保凝膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法，其特征在還包括步驟“E2”，該步驟“E2”在步驟“E1”之后，其為將“D1”步驟解析出來的重金屬做原來重新使用；將治理好的土地資源恢復(fù)原來的使用，或做建筑添加料、土壤改良料等其它用途；將水資源恢復(fù)原來的使用，或灌溉等其它用途。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法，其特征在所述凝膠吸附物為復(fù)合凝膠吸附物。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法，其特征在所述吸附物投放單體可通過一種能將吸附物投放單體投放入布陣點的布陣裝置進行布陣投放，或通過人工投放進行布陣投放。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種受有毒重金屬、無機物及有機物污染的環(huán)境布陣治理方法。其為原位吸附法，僅將有毒重金屬、無機物及有機物吸附移除的方法，其步驟如下A、布陣階段，投放吸附物之前的分析準(zhǔn)備；B、吸附階段，投放吸附物；C、移除階段，通過吸附物移除有毒元素；D、回收階段，將有毒元素解析出來再利用或填埋，以避免二次污染；E、再利用階段。本發(fā)明具有治理土地環(huán)境，使土地、水資源可再利用，將重金屬變廢為寶和治理效果好等優(yōu)點。
文檔編號C02F1/28GK102601104SQ201210061268
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者王海波, 王虎 申請人:珠海國佳高分子新材料有限公司, 珠海武大凝膠研究院有限公司