CN102504831B

CN102504831B - 蔬菜地土壤重金属Cd钝化剂及其应用

Info

Publication number: CN102504831B
Application number: CN 201110370756
Authority: CN
Inventors: 李建刚; 董元华; 刘云
Original assignee: Institute of Soil Science of CAS
Current assignee: Institute of Soil Science of CAS
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2031-11-21
Also published as: CN102504831A

Abstract

蔬菜地土壤重金属Cd钝化剂及其应用，钝化剂由天然矿物粉和植物材料组成，其中植物材料在钝化剂中所占的比例是15％wt～60％wt，有机质含量为5％wt～20％wt，所述天然矿物粉为由石英5-15质量份，碱性长石10-15质量份，磷灰石10-20质量份，水云母5-8质量份，蛭石3-5质量份，绿泥石10-15质量份，蒙皂石12-15质量份，凹凸棒石5-8质量份和高岭石5-12质量份组成，所述植物材料由玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆的混合物，其中玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆所占的质量百分比范围是16-20%:30-35%:44-55%。可以钝化重度污染土壤中的Cd，使其交换态含量为0，恢复土壤的健康生产能力。

Description

蔬菜地土壤重金属Cd钝化剂及其应用

技术领域

本发明属于土壤改良剂技术领域，尤其涉及一种蔬菜地土壤重金属Cd的钝化剂及其应用。

背景技术

随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，从工、农、生活中排放出来的重金属不断加多，土壤重金属污染日益严重。土壤中重金属通过迁移和转化，不仅危害农作物生长，同时危害动物以及人类的健康。据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万hm²的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。因此，目前我国土壤重金属污染比较严重，需要对污染土壤进行修复。

近年来，针对固体废弃物中重金属的固化处置技术已经较为成熟。目前对固化剂的研究除了常规的固化剂如水泥、沥青、玻璃、塑料等。这类固化剂对重金属的固化效果较好，然而对于普通大田里日益增加的重金属略显鞭长莫及。而化学修复因其简单易行、反应速度快，逐渐得到学者的青睐。通过向土壤中投放相应钝化剂以达到固化重金属是一种可行的土壤修复技术。本发明运用天然矿物和植物材料，以达到钝化Cd和改良土壤的双重目的。

发明内容

解决的技术问题 ：本发明针对高效农业菜地土壤重金属严重污染的问题，提供了一种有效钝化土壤中Cd的钝化剂及其应用。

技术方案：蔬菜地土壤重金属Cd 钝化剂，其特征在于由天然矿物粉和植物材料组成，其中植物材料在钝化剂中所占的比例是15％wt～60％wt，有机质含量为5％wt～20％wt，所述天然矿物粉为由石英5-15质量份，碱性长石10-15质量份，磷灰石10-20质量份，水云母5-8质量份、蛭石3-5质量份、绿泥石10-15质量份、蒙皂石12-15质量份、凹凸棒石5-8质量份和高岭石5-12质量份组成。植物材料由玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆的混合物，其中玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆所占的质量百分比范围是16-20% :30-35% :44-55%。

所述植物材料和矿物粉的比例是15％wt～25％wt，有机质总含量为5％wt～8％wt，适用于钝化Cd浓度≤1ppm的土壤。

所述植物材料和矿物粉的比例是45％wt～60%wt，有机质总含量为10％wt～20％wt，适用于钝化Cd浓度≤5ppm的土壤。

上述蔬菜地土壤重金属Cd 钝化剂的使用方法，施用时，钝化剂占需改良土壤质量的万分之一到万分之五。

有益效果：本施肥方法所用的矿物粉是无毒无污染绿色环保的天然粉末状材料。含有植物生长所需的大量及中微量元素，并且各种养分元素比例适宜，长期使用有助于改良土壤。并且可以钝化重度污染土壤中的Cd，使其交换态含量为0，恢复土壤的健康生产能力。所以本发明具有很高的经济效益和生态社会效益。

具体实施方式

实施例1：

钝化剂1：由植物材料和矿物粉混合而成，其中植物材料与矿物粉的质量比例为20％，有机质总含量为5.8％wt；所述天然矿物粉为石英10份，碱性长石12份，磷灰石15份，水云母7份、蛭石4份、绿泥石12份、蒙皂石14份、凹凸棒石7份、高岭石10份。粉碎成100目粒径的粉末，经检测矿物粉中：全氮磷钾养分为3％wt；中量元素：钙、镁和硫的总含量为3.6g/kg；微量元素：铜、锌、锰、铁、硅和硼的总含量为0.62 g/kg，pH为6.8；植物材料由玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆的混合物，其中玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆所占的质量百分比范围是18% :32% :50%。

钝化剂2：由植物材料和矿物粉混合而成，其中植物材料与矿物粉的质量比例为50%，有机质总含量为9％wt；所述天然矿物粉为石英10份，碱性长石12份，磷灰石15份，水云母7份、蛭石4份、绿泥石12份、蒙皂石14份、凹凸棒石7份、高岭石10份。粉碎成100目粒径的粉末，经检测矿物粉中：全氮磷钾养分为3％wt；中量元素：钙、镁和硫的总含量为3.6g/kg；微量元素：铜、锌、锰、铁、硅和硼的总含量为0.62 g/kg，pH为6.8；植物材料由玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆的混合物，其中玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆所占的质量百分比范围是18% :32% :50%。

取若干份菜园土，每份500g，向土壤样品添加CdCl₂标液，做成含镉量分别为0.3ppm、1ppm、5ppm的土壤样品，并向土壤中加入去离子水，使土壤含水率均达到9%wt，老化1周。按照0.02％wt比例分别加入钝化剂1和钝化剂2，并搅拌均匀。准确称取粒径为过1mm筛的风干土壤0.5g，放入离心管内，采用Tessier的重金属提取方法连续提取不同形态的镉，浸提液定容于25mL容量瓶后使用石墨炉原子吸收分光光度法测定。

当土壤中Cd浓度 ≤1ppm时，添加钝化剂1和2都能够彻底钝化其中的交换态Cd，而空白对照中交换态镉含量仍旧处于比较高的水平。当土壤中Cd浓度在1-5ppm时，钝化剂1只能钝化土壤中大量的交换态Cd，还有6.2ppb残留在土壤中。钝化剂2能够使土壤中≤5ppm的Cd完全钝化，用石墨炉原子吸收法已经检测不到其含量。在此条件下，空白对照处理中还有大量的交换态Cd存在，其含量为1283.3ppb（表1）。所以本发明能够有效地钝化土壤中重金属Cd，具有很高的经济效益和生态社会效益。

表1 钝化剂处理后菜园土中交换态Cd的残留量(单位：ppb)

注：“/”表示交换态Cd用石墨炉原子吸收法已经检测不到。

Claims

1.蔬菜地土壤重金属Cd 钝化剂，其特征在于由天然矿物粉和植物材料组成，其中植物材料在钝化剂中所占的比例是15％wt～60％wt，有机质含量为5％wt～20％wt，所述天然矿物粉为由石英5-15质量份，碱性长石10-15质量份，磷灰石10-20质量份，水云母5-8质量份，蛭石3-5质量份，绿泥石10-15质量份，蒙皂石12-15质量份，凹凸棒石5-8质量份和高岭石5-12质量份组成，所述植物材料为玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆的混合物，其中玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆所占的质量百分比范围是16-20% :30-35% :44-55%，所述植物材料中的三种组分的质量百分比之和为100%。

2.权利要求1所述蔬菜地土壤重金属Cd 钝化剂的使用方法，其特征在于施用时，钝化剂占需改良土壤质量的万分之一到万分之五。