CN102719255A - 土壤重金属复合钝化剂的制备和使用方法 - Google Patents

Abstract

一种土壤重金属复合钝化剂，其原料质量比为：熟石灰25％，磷酸二氢钾10～20％，草木灰20～45％，蚕沙20～45％。使用本发明的土壤重金属复合钝化剂，使被重金属污染的土壤中有效态铅含量在30天的培养时间内，与对照组相比下降了20.23～47.61%，而有效态镉则降低了20.15～50.57%，对于重金属的钝化作用极为显著；同时土壤有机质含量比对照组提高了48.62～64.47%，土壤肥力得到明显提高。本发明的方法适用于大面积重金属污染土壤的修复，包括重金属污染农田的修复以及重金属污染矿山的修复，成本较低、修复快速、操作简单、方法易行，具有极大推广价值。

Description

土壤重金属复合钝化剂的制备和使用方法

技术领域

本发明涉及一种用于修复受到重金属污染的土壤重金属复合钝化剂的制备和使用方法。

背景技术

土壤重金属污染具有隐蔽性、潜伏性、积累性和长期性，其中危害较为严重的元素主要为Pb、Cd等元素。土壤重金属污染首先会影响植物的生长发育，进而影响农作物的产量和质量，最终通过食物链富集到人体和动物体中，危害人畜健康，引发癌症和其他疾病。因此，有效治理土壤重金属污染，减轻其危害对于可持续发展显得极其重要。

对于重金属污染土壤的修复主要包括物理、化学和生物三大类修复方法，每种修复方法都有其优缺点。目前，针对土壤中多种重金属并存的复合污染的修复主要集中在化学钝化法。这种方法具有成本较低、修复快速、操作简单等特点，对大面积土壤重金属污染的修复具有较好的优越性，能更好地满足当前我国治理土壤重金属污染以及保障农产品安全生产的迫切要求。

化学钝化剂包括有机钝化剂和无机钝化剂。施用无机钝化剂能大幅度降低土壤中有效态重金属的含量, 进而有效抑制植物体内含量, 但大量施用无机钝化剂会对土壤的物理性质产生一定的影响,整体肥力水平也会下降。一般的钝化剂主要以无机材料为主，虽然无机钝化剂钝化效果持久，却会对土壤性质造成极大的破坏。有机钝化剂兼具钝化重金属及改善土壤理化性质两种功能，但是却存在易分解，钝化作用不持久的缺点。因此申请人致力于寻找一种兼具无机和有机钝化剂优点的复合重金属钝化剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可弥补单施无机钝化剂或有机钝化剂的不足、既能同时降低钝化剂对土壤性质的破坏程度、又能加强钝化剂钝化作用持久性的土壤重金属复合钝化剂制备和使用方法。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明使用的原料及其质量比为：

熟石灰25％，磷酸二氢钾10～20％，草木灰20～45％，蚕沙20～45％。

本发明的土壤重金属复合钝化剂的制备方法为：

将草木灰、蚕沙与熟石灰、磷酸二氢钾混合，充分搅拌至混合均匀，制成无机有机复合钝化剂。

草木灰选用农作物秸秆、如木薯、玉米、水稻等秸秆进行焚烧后过40目筛备用。

蚕沙选用蚕沙经粉粹机粉碎后过40目筛备用。

熟石灰是由石灰石经过煅烧、消化、分离除渣、离心脱水等工序后生产出的强碱性物质，主要成分为Ca（OH）₂。

磷酸二氢钾是由氢氧化钾溶液与磷酸中和，而后经脱色、过滤、浓缩、冷却、析出结晶，再离心分离、干燥制得。

本发明的无机有机复合重金属钝化剂的使用方法为：

⑴  与土壤混合：将无机有机复合重金属钝化剂与受重金属污染土壤按照1:50的质量比混合、搅拌均匀，保持土壤水分达到田间最大持水量的60-70%；

⑵  反应：用时30天，土壤中的重金属离子通过氧化还原反应、共沉淀反应、有机络合反应转化成不溶于水的氢氧化物、磷酸盐矿物以及有机络合物，使得重金属的生物有效性降低，达到钝化目的；同时，有机质含量大幅度提高，土壤理化性质得到改善。

使用本发明的土壤重金属复合钝化剂，使被重金属污染的土壤中有效态铅含量在30天的培养时间内，与对照组相比下降了20.23～47.61%，而有效态镉则降低了20.15～50.57%，对于重金属的钝化作用极为显著；同时土壤有机质含量比对照组提高了48.62～64.47%，土壤肥力得到明显提高。本发明的方法适用于大面积重金属污染土壤的修复，包括重金属污染农田的修复以及重金属污染矿山的修复，成本较低、修复快速、操作简单、方法易行，具有极大推广价值。

附图说明

图1为不同实施例钝化处理下土壤中有效态Pb含量示意图

图2为不同实施例钝化处理下土壤中有效态Cd含量示意图

图3为不同实施例钝化处理下土壤有机质含量示意图

具体实施方式

本发明土壤重金属复合钝化剂采用的无机材料是钝化效率较高的熟石灰、磷酸二氢钾及草木灰，有机材料采用的是有机质含量极高的蚕沙, 本发明的试验使用的蚕沙是广西宜州三龄桑蚕的蚕沙。制成的钝化剂与被重金属污染的土壤混合后，通过氧化还原反应、共沉淀反应、有机络合反应，将重金属转化成不溶于水的氢氧化物、磷酸盐矿物以及有机络合物等，从而降低土壤中重金属植物有效性；同时还具有提高土壤有机质含量，改善土壤理化性质的性能。

实施例1

（1）土壤重金属复合钝化剂的制备：A.草木灰的制备：选用木薯、玉米和水稻秸秆进行焚烧后过40目筛备用；B.蚕沙的制备：选用蚕沙经粉粹机粉碎后过40目筛备用；C.按照25%的熟石灰、20％的磷酸二氢钾、20％的草木灰和35％的蚕沙的比例，将四种钝化材料进行混合，充分搅拌均匀后，制成土壤重金属复合钝化剂；

（2）与土壤混合：以不添加钝化材料作为对照处理，将钝化剂与受重金属污染土壤按照1:50的质量比混合、搅拌均匀，保持土壤水分达到田间最大持水量的60～70%。

（3）反应：30天后采用EDTA提取法测定土壤有效态Pb以及有效态Cd的含量，同时测定土壤中有机质的含量。

实施例2—4

与实施例1不同之处在于各种原料所占比重各有差别，详见表1；制备方法及测定方法与实施例1相同。

表1：各实施例中的原料成分

图1反映了不同实施例中钝化处理对土壤有效态Pb的影响。四种实施例土壤中的有效态Pb与对照组相比，分别下降了47.61%，20.23%，42.17%，23.73%。

图2反映了不同实施例中钝化处理对土壤有效态Cd的影响。四种实施例土壤中的有效态Cd与对照组相比，分别下降了50.57%，20.15%，45.29%，25.58%。

由图可知，每种实施例中，钝化剂对于Pb和Cd两种重金属的钝化效果相差不大。随着蚕沙所占比重增大，有效态重金属的含量呈明显的降低趋势，表明蚕沙的钝化作用较为显著。磷酸二氢钾含量较高（20%）时，与其含量较低（10%）时相比，复合钝化剂对于有效态Pb和有效态Cd的修复效果并无显著差异。

图3反映了不同实施例中钝化剂的添加对于土壤有机质含量的影响。与对照组相比，四种不同处理中土壤有机质含量分别增加了56.51%，48.62%，64.47%，50.81%。

综合上述实验结果，使用此种无机有机复合重金属钝化剂可以显著降低土壤中有效态Pb及有效态Cd的含量，同时能使土壤有机质含量大幅度提高，从而达到钝化土壤重金属以及改良土壤理化性质的目的。

Claims (7)

1.一种土壤重金属复合钝化剂，其特征是原料及其质量比为：

熟石灰25％，磷酸二氢钾10～20％，草木灰20～45％，蚕沙20～45％。

2.一种土壤重金属复合钝化剂的制备方法，其特征是：

配方：熟石灰25％，磷酸二氢钾10～20％，草木灰20～45％，蚕沙20～45％；

制备工艺是将草木灰、蚕沙与熟石灰、磷酸二氢钾混合，充分搅拌至混合均匀，制成无机有机复合钝化剂。

3.如权利要求2所述的土壤重金属复合钝化剂的制备方法，其特征是草木灰选用农作物秸秆、如木薯、玉米、水稻等秸秆进行焚烧后过40目筛备用。

4.如权利要求2所述的土壤重金属复合钝化剂的制备方法，其特征是蚕沙经粉粹机粉碎后过40目筛备用。

5.如权利要求2所述的土壤重金属复合钝化剂的制备方法，其特征是熟石灰是由石灰石经过煅烧、消化、分离除渣、离心脱水等工序后生产出的强碱性物质，主要成分为

Ca（OH）₂。

6.如权利要求2所述的土壤重金属复合钝化剂的制备方法，其特征是磷酸二氢钾是由氢氧化钾溶液与磷酸中和，而后经脱色、过滤、浓缩、冷却、析出结晶，再离心分离、干燥制得。

7.一种土壤重金属复合钝化剂的使用方法，其特征是：

⑴  与土壤混合：将无机有机复合重金属钝化剂与受重金属污染土壤按照1:50的质量比混合、搅拌均匀，保持土壤水分达到田间最大持水量的60-70%；

⑵  反应：用时30天，土壤中的重金属离子通过氧化还原反应、共沉淀反应、有机络合反应转化成不溶于水的氢氧化物、磷酸盐矿物以及有机络合物，使得重金属的生物有效性降低，达到钝化目的；同时，有机质含量大幅度提高，土壤理化性质得到改善。

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