專利名稱：一種生物碳質(zhì)截留固定土壤持久性有機污染物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機物污染土壤修復(fù)與控制，尤其涉及一種生物碳質(zhì)截留固定 土壤持久性有機污染物的方法。
背景技術(shù)：
土壤是人類環(huán)境的重要組成部分，是不可缺少、不可再生的自然資源，是一 切生物賴以生存、農(nóng)作物生長的重要基礎(chǔ)。同時土壤是各種污染物的源和匯。 隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，化肥、農(nóng)藥大量施用，工業(yè)廢水不斷侵襲農(nóng)田， 城市工業(yè)廢物和其他人工合成物質(zhì)不斷進入土壤，垃圾填埋滲漏，油井開采和 大氣沉降，造成土壤環(huán)境污染事故不斷發(fā)生。污染物進入土壤后，不僅影響植
物生長發(fā)育及土壤內(nèi)部生物群的變化與物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，導致糧食產(chǎn)量和質(zhì)量下降; 還會對地表水、地下水等造成次生污染。污染物可通過土壤-植物系統(tǒng)，對農(nóng)產(chǎn) 品安全構(gòu)成嚴重威脅；經(jīng)食物鏈進入人體，危害人群健康。在北京、沈陽、廣 州、天津、南京、蘭州和上海等許多地區(qū)，土壤及地下水污染已經(jīng)導致癌癥等 疾病的發(fā)病率和死亡率明顯高于沒有污染的對照區(qū)數(shù)倍到IO多倍。與土壤重金 屬污染相比，土壤持久性有機物污染日益突出，如多環(huán)芳烴(PAHs)已成為我 國土壤環(huán)境中較為常見的一類重要有機污染物，污染濃度已從)ig/kg量級上升到 mg/kg量級，其檢出率從不到20%上升到80%以上，由此導致我國主要農(nóng)產(chǎn)品 中PAHs的超標率達20%左右。這些污染物不僅使土壤退化，而且影響農(nóng)產(chǎn)品的 安全，因此，保持土壤環(huán)境安全意義重大。緩解和修復(fù)土壤污染是環(huán)境科學和 工程中急待解決的重要問題，已成為國內(nèi)外環(huán)境科學乃至土壤科學的熱點研究 問題和前沿領(lǐng)域之一。
全球特別是我國土地資源有限，糧食短缺，即使在土壤有機污染地區(qū)仍需生 產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品，往往造成農(nóng)產(chǎn)品污染。那么能否用超強的環(huán)境友好吸附材料強截留 固定土壤中的有機污染物，阻止有機物在植物上遷移積累，防止地下水污染， 同時以確保生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品？顯然，無論是污染土壤的防治，還是生產(chǎn)安全農(nóng) 產(chǎn)品都必須最大限度地截留固定土壤持久性有機污染物，降低有機污染物的生 物有效性。
土壤中持久性有機污染物(POPs)的生物有效性是指其可被環(huán)境生物(動 物、植物、微生物)吸取利用的效率，或被環(huán)境生物利用的程度和比例。生物 有效性的高低直接決定了POPs毒性的大小以及植物積累情況。生物碳質(zhì)(如黑 碳)對土壤中的POPs具有超強的吸附能力，且其吸附之后的解析作用具有強的 不可逆性(即遲滯效應(yīng))；同時黑碳本身廣泛的分布于自然環(huán)境中，環(huán)境友好、 沒有二次污染、有效期長、可在農(nóng)田中使用；因此，人工制備的生物碳質(zhì)可望 用于截留固定土壤中持久性有機污染物，有效降低其生物有效性，緩減對農(nóng)作 物的毒害作用，大大減少農(nóng)產(chǎn)品中POPs的殘留量，對在POPs污染土壤生產(chǎn)安 全農(nóng)產(chǎn)品具有重要的意義。然而迄今沒有相關(guān)專利報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生物碳質(zhì)截留固定土壤持久性有機污染物的方法。 包括如下步驟
1) 將生物質(zhì)原料在250-55(TC和限氧條件下進行炭化0.5-6小時，過10-200 目篩則制得生物碳質(zhì)；
2) 將制得的生物碳質(zhì)按1-200噸/公頃土壤投加于持久性有機物污染土壤 中，并對表層0-30cm土壤進行翻耕，使其與生物碳質(zhì)充分混勻；
3) 經(jīng)老化后，生物碳質(zhì)強烈吸附持久性有機污染物，從而大大降低其生物 有效性，可在有機物污染土壤中生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。
所述生物碳質(zhì)原料為廢棄果皮、秸稈、稻殼、花生殼、松針、木屑、樹皮、 樹木枯枝、玉米芯、廢棄茶葉或蓄禽糞便。生物質(zhì)原料的炭化溫度優(yōu)選為 300-450°C。 4生物碳質(zhì)的粒度為20-150目。生物碳質(zhì)的投加量優(yōu)選為1-100噸 /公頃土壤。翻耕土壤的厚度優(yōu)選為0-20 cm。污染土壤是指水稻土、潮土、紅壤 或沙土， 土壤中的有機碳含量為小于5.0%。持久性有機污染物為PAHs、 PCBs、 PCDD、有機氯農(nóng)藥及其降解中間產(chǎn)物。
本發(fā)明的處理方法所采用的生物碳質(zhì)制備原料易得原料易得、成本低廉、 環(huán)境友好、沒有二次污染，制備工藝簡單、處理效果好且長期有效；同時生物 碳質(zhì)含有大量碳素及其它一些營養(yǎng)元素，可為土壤作物生長提供豐富的碳源和 營養(yǎng)，具有肥田效應(yīng)。
具體實施方式
實施例1
利用廢棄的水稻秸桿，風干后粉碎過篩10目。將粉末的水稻秸桿生物質(zhì)投 加于反應(yīng)器中，于25(TC和限氧條件下炭化0.5小時，制得生物碳質(zhì)吸附劑BC-1 ， 產(chǎn)率為60%。 實施例2
利用廢棄的水稻秸桿，風干后粉碎過篩100目。將粉末的水稻秸桿生物質(zhì)
投加于反應(yīng)器中，于35(TC和限氧條件下炭化3小時，制得生物碳質(zhì)吸附劑BC-2， 產(chǎn)率為45%。 實施例3
利用廢棄的水稻秸桿，風干后粉碎過篩200目。將粉末的水稻秸桿生物質(zhì) 投加于反應(yīng)器中，于550'C和限氧條件下炭化6小時，制得生物碳質(zhì)吸附劑BC-3， 產(chǎn)率為22%。 實施例4
利用廢棄的油菜秸桿，風干后粉碎過篩100目。將粉末的油菜秸桿生物質(zhì) 投加于反應(yīng)器中，于30(TC和限氧條件下炭化3小時，制得生物碳質(zhì)吸附劑BC-4， 產(chǎn)率為50%。 實施例5
利用廢棄的凋零的樹葉或果皮，風干后粉碎過篩200目。將粉末的樹葉或 果皮生物質(zhì)投加于反應(yīng)器中，于40(TC和限氧條件下炭化3小時，制得生物碳質(zhì) 吸附劑BC-5，產(chǎn)率為30%。
取1噸生物碳質(zhì)材料(如BC-l BC-5)撒于1公頃多環(huán)芳烴污染土壤中， 并對表層0-15cm土壤進行翻耕混合，經(jīng)老化后，截留固定多環(huán)芳烴污染物，種 植農(nóng)作物生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。 實施例7
取200噸生物碳質(zhì)材料(如BC-l BC-5)撒于1公頃多環(huán)芳烴污染土壤中， 并對表層0-30 cm 土壤進行翻耕混合，經(jīng)老化后，截留固定多環(huán)芳烴污染物，種 植農(nóng)作物生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。 實施例8
取IO噸生物碳質(zhì)材料(如BC-l BC-5)撒于1公頃有機氯農(nóng)藥污染土壤中， 并對表層0-20 cm 土壤進行翻耕混合，經(jīng)老化后，截留固定有機氯農(nóng)藥污染物， 種植農(nóng)作物生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。 實施例9
取100噸生物碳質(zhì)材料(如BC-l BC-5)撒于1公頃有機氯農(nóng)藥污染土壤 中，并對表層0-30cm土壤進行翻耕混合，經(jīng)老化后，截留固定有機氯農(nóng)藥污染 物，種植農(nóng)作物生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。 實施例10
取50噸生物碳質(zhì)材料(如BC-l BC-5)撒于1公頃多氯聯(lián)苯污染中，并對
表層0-20cm土壤進行翻耕混合，經(jīng)老化后，截留固定多氯聯(lián)苯污染物，種植農(nóng)
作物生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。
實施例11
取200噸生物碳質(zhì)材料(如BC-l BC-5)撒于1公頃多氯聯(lián)苯污染中，并 對表層0-30cm土壤進行翻耕混合，經(jīng)老化后，截留固定多氯聯(lián)苯污染物，種植 農(nóng)作物生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1. 一種生物碳質(zhì)截留固定土壤持久性有機污染物的方法。包括如下步驟1)將生物質(zhì)原料在250-550℃和限氧條件下進行炭化0.5-6小時，過10-200目篩則制得生物碳質(zhì)；2)將制得的生物碳質(zhì)按1-200噸/公頃土壤投加于持久性有機物污染土壤中，并對表層0-30cm土壤進行翻耕，使其與生物碳質(zhì)充分混勻；3)經(jīng)過一段時間老化后，生物碳質(zhì)強烈吸附持久性有機污染物，從而大大降低其生物有效性，可在有機物污染土壤中生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物碳質(zhì)截留固定土壤持久性有機污染物的 方法，其特征在于所述生物碳質(zhì)原料為廢棄果皮、秸稈、稻殼、花生殼、松針、 木屑、樹皮、樹木枯枝、玉米芯、廢棄茶葉或蓄禽糞便。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物碳質(zhì)截留固定土壤持久性有機污染物的 方法，其特征在于所述的生物質(zhì)原料的炭化溫度為300-45(TC。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物碳質(zhì)截留固定土壤持久性有機污染物的 方法，其特征在于所述的生物碳質(zhì)的粒度為20-150目。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物碳質(zhì)截留固定土壤持久性有機污染物的 方法，其特征在于所述的生物碳質(zhì)的投加量為1-100噸/公頃土壤。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物碳質(zhì)截留固定土壤持久性有機污染物的 方法，其特征在于所述的翻耕土壤的厚度為0-20cm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物碳質(zhì)截留固定土壤持久性有機污染物的 方法，其特征所說的污染土壤是指水稻土、潮土、紅壤或沙土， 土壤中的有機 碳含量為小于5.0%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物碳質(zhì)截留固定土壤持久性有機污染物的 方法，其特征在于所述的持久性有機污染物為多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、二惡英、 有機氯農(nóng)藥及其降解中間產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物碳質(zhì)截留固定土壤持久性有機污染物的方法。包括如下步驟1)將生物質(zhì)原料在250-550℃和限氧條件下進行炭化0.5-6小時，過10-200目篩則制得生物碳質(zhì)；2)將制得的生物碳質(zhì)按1-200噸/公頃土壤投加于持久性有機物污染土壤中，并對表層0-30cm土壤進行翻耕，使其與生物碳質(zhì)充分混勻；3)經(jīng)老化后，生物碳質(zhì)強烈吸附持久性有機物從而大大降低其生物有效性，可在有機物污染土壤中生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。本發(fā)明的處理方法所采用的生物碳質(zhì)制備原料易得、成本低廉、環(huán)境友好、沒有二次污染，制備工藝簡單、處理效果好且長期有效；同時生物碳質(zhì)含有大量碳素及其它一些營養(yǎng)元素，可為土壤作物生長提供豐富的碳源和營養(yǎng)，具有肥田效應(yīng)。
文檔編號B09C1/00GK101380639SQ20081012119
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者元妙新, 王銀善, 陳寶梁 申請人:浙江大學