CN103242852A

CN103242852A - 一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂及应用方法

Info

Publication number: CN103242852A
Application number: CN2013101711909A
Authority: CN
Inventors: 李晔; 王涌泉; 李柏林; 张譞; 刘曦; 胡进
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2013-08-14

Abstract

本发明公开了一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂，按质量百分比计，它包括钙镁磷肥25.0-75.0%，草炭25.0-75.0%。本发明所述修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂能显著降低土壤中有效态镉含量和蔬菜中的镉含量，还能提高土壤pH值，用于治理广大重金属镉污染的蔬菜土壤，并使蔬菜产品中重金属镉含量低于国家食品安全标准值，对保障粮食安全具有重要意义，应用前景广阔。

Description

一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂及应用方法

技术领域

本发明属于污染土壤修复技术领域，更具体涉及的是一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂及其应用方法。

背景技术

由于工业的飞速发展，重金属镉污染土壤的问题受到世界各国的重视，我国镉污染问题尤为突出。重金属污染是当今污染面积最广、危害最大的环境问题之一，据不完全统计，我国的重金属污染耕地面积将近2.0×108hm²，约占总耕地面积的1/5，其中受镉污染耕地面积为1.33×l04hm²,涉及11个省25个地区。稻田土壤的镉污染不仅影响水稻作物的生长、粮食产量和品质，而且还将通过食物链关系直接或间接的方式进入体，严重威胁人体健康。镉污染环境事件以上世纪60年代日本富山县出现的‘骨痛病’为典型,事件根源就是当地人民食用了镉污染大米,此次事件使日本民众遭受了严重伤害，日本政府和企业也为此付出了巨大的经济代价。因此,稻田土壤镉污染将影响农业生产的可持续发展和粮食安全生产。

随着人们生活水平的提高，人们越来越关注蔬菜质量与安全问题。导致蔬菜质量不良的因素很多，土壤重金属含量超标是引起蔬菜质量安全问题的重要根源。杭州市蔬菜基地土壤重金属含量远超过当地的背景值。天津市菜园土壤重金属元素含量高于该市农业土壤背景值一倍以上。南宁市部分蔬菜基地土壤污染物主要为镉。沈阳市于洪区部分基地己达中、重度污染。洞庭湖地区也有不同种类重金属元素的轻度污染。虽然有研究表明土壤重金属含量随着蔬菜种植年限增加而有所增加，而土壤镉含量则随种植年限增加变化较小，但目前仍以镉污染问题尤为突出。

土壤的重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆转性, 因此,在农田受污染的情况下，对土壤-作物系统的转移富集行为进行调控是防止重金属污染影响人类健康的关键。在众多修复技术中，化学钝化修复技术因其简便、快速、高效等优点，是修复大面积重金属污染农田土壤的较好选择。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂及其应用方法，能显著降低土壤中有效态镉含量和蔬菜中的镉含量，还能提高土壤pH值。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂，按质量百分比计，它包括钙镁磷肥25.0-75.0%，草炭25.0-75.0%。

按上述方案，所述重金属镉污染土壤为蔬菜地土壤，所述复合钝化剂的优选配比是：按质量百分比计，它包括钙镁磷肥25.0-60.0%，草炭40.0-75.0%。

按上述方案，所述重金属镉污染土壤为空心菜地土壤，所述复合钝化剂的最佳配比是：按质量百分比计，它包括钙镁磷肥33.3%，草炭66.7%。

按上述方案，所述重金属镉污染土壤为茄子地土壤，所述复合钝化剂的最佳配比是：按质量百分比计，它包括钙镁磷肥50%，草炭50%。

按上述方案，所述钙镁磷肥中P₂O₅的质量含量为10%-20%。

按上述方案，所述草炭中有机质的质量含量为40%-60%。

按上述方案，所述重金属镉污染土壤中镉浓度均小于或等于1.8mg/kg。

上述复合钝化剂的应用方法，按照每千克土壤施入10-40g复合钝化剂的比例，将复合钝化剂施入所述重金属镉污染土壤，混合均匀。

本发明的原理: 本发明所述修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂由钙镁磷肥和草炭混合均匀而制得的，其中的磷酸盐可与重金属通过共沉淀作用在土壤矿物、植物根表面和植物体内形成磷酸盐沉淀，降低镉在土壤中的生物有效态含量和植物体内的吸收和迁移；草炭主要成分为大量的有机质、腐植酸，有机物的分解使土壤处于还原状态，降低了土壤Eh，有机物中的羧基和羟基还会对重金属具有络合作用，降低了重金属镉的活性，减少植物对其吸收。另外磷酸盐、有机质和镉相互结合可能产生一种稳定结构，能同时发生沉淀和吸附作用。通过钙镁磷肥和草炭混施，发挥了每种钝化剂对镉抑制的协同作用，增强了对土壤有效态镉的抑制作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

第一，经田间试验，本发明所述修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂能有效钝化土壤重金属、修复酸化土壤和改善土壤耕性，能显著降低土壤中有效态镉含量和蔬菜中的镉含量，还能提高土壤pH值，用于治理广大重金属镉污染的蔬菜土壤，并使蔬菜产品中重金属镉含量低于国家食品安全标准值，对保障粮食安全具有重要意义，应用前景广阔；

第二，本发明的原料来源广泛，配方简单，将钙镁磷肥和草炭按相应配比混合即可，应用时施入所述重金属镉污染土壤即可，使用方便；

第三，本发明所述修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂中所用的原料草炭为纯天然有机物营养丰富，含有蔬菜生长所需的大量及中微量元素，有助于改良土壤结构，增加土壤养分作用，提高蔬菜的生物量，所以本发明所述复合钝化剂具有很高的经济效益和生态社会效应。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但并非是对本发明的限制，凡依照本发明公开内容所作的任何本领域的等同替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述钙镁磷肥为市售原料，其中P₂O₅的质量含量为10%-20%；所述草炭为市售原料，其中有机质的质量含量为40%-60%。

实施例1

原位钝化的田间试验：本实施例采用田间小区试验研究本发明对空心菜菜地土壤中镉有效态的钝化效果和蔬菜吸收积累镉的影响。供试验土壤的基本性质见下表1所示。

现场试验在镉污染的蔬菜地上设置试验小区，每小区约3m²（1m×3m）。试验设置4组试验，所述修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂中钙镁磷肥和草炭的配比见表2所示，第1组作为空白对照组，重复6次，数据结果取平均值，第2-4组重复3次，数据结果取平均值，共计15个种植单元。

将上述不同配比的复合钝化剂，按照每千克土壤施入40g复合钝化剂的比例，施入所述重金属镉污染的蔬菜地，与表层深度0-20cm土壤混合均匀，放置1周后进行播种。播种前施氮钾复合肥做基肥，幼苗期追施尿素和钾肥，田间管理按大田常规操作进行。在空心菜生长第60天地上部全部收割，采集空心菜、土壤样品，试验效果如表3所示，浓度单位为ppm。

土壤镉浓度和蔬菜中镉的浓度都是使用德国耶拿分析仪器股份公司生产的ZEEnit700P型原子吸收光谱仪进行测量,测量方法分别为土壤环境质量标准（GB 15618-1995）、食品中镉的测定（GB/T 5009.15-2003）；土壤中的pH值是使用奥豪斯仪器(上海)有限公司生产的STARTER 3100型pH计进行测量。

根据试验结果表3表明，施用本发明复合钝化剂对土壤镉有效态及空心菜中镉含量影响显著。与空白对照组第1组相比，施用本发明复合钝化剂均能显著降低土壤中有效态镉含量和空心菜中的镉含量，空心菜地污染土壤中生物有效态镉含量下降60.1%-76.7%，空心菜中的镉含量下降55.4%-65.5%，同时还使土壤pH值提高了0.17-0.27；当复合钝化剂中钙镁磷肥和草炭的质量比为1：2时，土壤中有效态镉含量比空白对照组降低了76.7%，pH值增加了0.18，空心菜中镉含量降低了65.5%。

实施例2

原位钝化的田间试验：本实施例采用田间小区试验研究本发明对茄子菜地土壤中镉有效态的钝化效果和蔬菜吸收积累镉的影响，供试土壤的基本性质见表1所示。

现场试验在镉污染的蔬菜地上设置试验小区，每小区约3m²（1m×3m）。试验设置4组试验，所述修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂中钙镁磷肥和草炭的配比见表4所示，第1组作为空白对照组，重复6次，第2-4组重复3次，共计15个种植单元。

Figure 2013101711909100002DEST_PATH_IMAGE004

将上述不同配比的复合钝化剂，按照每千克土壤施入40g复合钝化剂的比例，施入所述重金属镉污染的蔬菜地，与表层0-20cm土壤混合均匀，放置1周后进行播种。播种前施氮钾复合肥做基肥，幼苗期追施尿素和钾肥，田间管理按大田常规操作进行。在茄子生长第60天地上部全部收割，采集茄子、土壤样品，试验效果如表5所示，浓度单位为ppm。

根据试验结果表5表明，施用本发明复合钝化剂对土壤镉有效态及茄子中镉含量影响显著。与空白对照组第1组相比，施用本发明复合钝化剂均能显著降低土壤中有效态镉含量和茄子中的镉含量，施用本发明钝化剂均能显著降低土壤中有效态镉含量和茄子中的镉含量，茄子地污染土壤中生物有效态镉含量下降56.72%-75.65%，茄子中的镉含量下降39.13%-77.2%，同时还使土壤pH值提高了0.25-0.40；当复合钝化剂中钙镁磷肥和草炭的质量比为1：1时，土壤中有效态镉含量比空白对照组降低了75.65%，pH值增加了0.40，茄子中镉含量降低了77.2%。

Claims

1.一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂，其特征在于按质量百分比计，它包括钙镁磷肥25.0-75.0%，草炭25.0-75.0%。

2.根据权利要求1所述的一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂，其特征在于所述重金属镉污染土壤为蔬菜地土壤，所述复合钝化剂按质量百分比计，它包括钙镁磷肥25.0-60.0%，草炭40.0-75.0%。

3.根据权利要求1所述的一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂，其特征在于所述重金属镉污染土壤为空心菜地土壤，所述复合钝化剂按质量百分比计，它包括钙镁磷肥33.3%，草炭66.7%。

4.根据权利要求1所述的一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂，其特征在于所述重金属镉污染土壤为茄子地土壤，所述复合钝化剂按质量百分比计，它包括钙镁磷肥50%，草炭50%。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂，其特征在于所述重金属镉污染土壤中镉浓度均小于或等于1.8mg/kg。

6.根据权利要求1所述的一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂，其特征在于所述钙镁磷肥中P₂O₅的质量含量为10%-20%。

7.根据权利要求1所述的一种修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂，其特征在于所述草炭中有机质的质量含量为40%-60%。

8.权利要求1所述的修复重金属镉污染土壤的复合钝化剂的应用方法，其特征在于按照每千克土壤施入10-40g复合钝化剂的比例，将所述复合钝化剂施入所述重金属镉污染土壤。