CN105838382A - 一种高效降镉土壤修复剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效降镉土壤修复剂及其应用，以重量份计，土壤修复剂由改性水辉石40‑610份，有机肥20‑30份，腐植酸5‑38份以及微生物菌剂1‑5份混合而成，改性水辉石通过将水辉石进行煅烧，然后加入多硫化钙搅拌反应，最后研磨成颗粒或粉末状得到。该土壤修复剂适合用于对镉污染土壤进行修复，然后在修复后的土壤上种植水稻，具有成本低，修复周期短，降镉效果好，水稻产量高等明显优势。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种高效降镉土壤修复剂及其制备方法。
背景技术
土壤污染已成为世界性问题，重金属污染已成为我国农产品的“隐形杀手”。化肥过量使用会造成土壤酸化，进而会诱发土壤重金属离子活性的提高。土壤pH值每下降一个单位，重金属镉的活性就会提升100倍，增加骨痛病等疑难病症的患病风险。“农业面源污染的最大特点是隐藏性、长期性和分散性，是农业生产各个环节各个过程中自觉或不自觉产生的，处理起来比较麻烦。据初步统计，全国受污染的耕地约有1 000万hm2,有机污染物污染农田达3 600万hm2,主要农产品的农药残留超标率高达16％～20％；污水灌溉污染耕地216.7万hm2,固体废弃物堆存占地和毁田13.3万hm2。且呈日趋加剧的态势。土壤污染可影响农作物产量和质量的下降，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此土壤污染的治理已经刻不容缓。
目前稻田土壤以及稻米重金属镉污染日益严重的现状，修复土壤镉的方法包括生物修复法、农业调控法、工程物理法。生物修复法修复彻底，但是修复周期比较长；农业调控法对于重金属污染程度低的土壤有效可行，但对于重金属污染程度较高的土壤则效果比较差；工程物理法的代价较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足提供一种对于镉污染土壤有非常好的修复效果且成本低的土壤修复剂。
本发明同时还提供一种低成本，高效的降低水稻镉含量的方法。
本发明为实现上述目的，本发明采取的一种技术方案如下：
一种高效降镉土壤修复剂，以重量份计，该土壤修复剂由改性水辉石40-60份，有机肥20-30份，腐植酸5-38份以及微生物菌剂1-5份混合而成，所述改性水辉石通过如下方法制备得到：将水辉石进行煅烧，然后加入多硫化钙搅拌反应，最后研磨成颗粒或粉末状。
优选地，所述多硫化钙的投加重量为水辉石重量的0.02～0.15倍。
优选地，所述煅烧在280～320℃温度下进行0.8～1.2小时。根据一个具体优选方面，煅烧在300℃左右下进行1小时左右。
优选地，所述搅拌反应在温度280～320℃下进行，时间为2.5～4小时。根据一个具体优选方面，搅拌反应在300℃左右下进行3小时左右。
根据本发明，改性水辉石的粒径一般可在140目～400目之间。优选为200～300目。
所述微生物菌剂的活菌数每克为1.5～2.5亿。
本发明采取的又一技术方案是：一种降低水稻中镉含量的方法，该方法包括使用本发明上述的土壤修复剂对镉污染土壤进行修复，然后在修复后的土壤上种植水稻。
进一步地，对土壤进行修复的具体方法是：将土壤修复剂均匀撒在镉污染土壤的表面，然后进行土壤翻耕使土壤修复剂与镉污染土壤充分混合均匀，平衡6-7天完成土壤重金属修复过程。
一般地，土壤修复剂的用量为每亩100-300kg。优选地，土壤修复剂的用量为每亩120-180kg。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过配方整体设计获得的土壤修复剂，特别适于镉污染土壤的修复，经此修复剂修复后的土壤进行水稻的种植，水稻中镉含量显著降低，本发明配方中，水辉石来源广泛，成本低，而且安全环保，不会造成土壤的二次污染，该水辉石具有单位晶胞由两层Si-O四面体夹一层Mg-(O.OH)三八面体组成，本身比表面积大，加之用多硫化钙进行改性后，使水辉石孔道里面的杂质被替换，空间变大，对镉具有非常好的吸附和固定作用；配方中，腐植酸的加入，可以有效提高重金属离子的吸附率，通过实验证明加入腐植酸的土壤修复剂吸附重金属离子的能力要提高20％-30％；配方中，有机肥可改善土壤结构，调整土壤养分的功能，且与其他成分协同，抑制水稻对镉的吸附。整体而言，本发明的土壤修复剂见效快并且修复周期短，能够有效降低稻米中镉的含量，并且成本低。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，实施例中未注明的条件为本领域常规的条件。在述及物质的用量或投加量时，除非特别说明，均指重量。
实施例1
一种高效降镉土壤修复剂，由改性水辉石40份，有机肥30份，腐植酸25份以及微生物菌剂5份混合而成，其中改性水辉石通过如下方法制备得到：将水辉石38份在300℃下煅烧1小时，然后加入多硫化钙2份搅拌反应3小时，最后研磨，过200目筛。
该土壤修复剂外观为灰黑色颗粒状固体，固液比(与水的重量比)为1:2.5时pH为7.69。
实施例2
一种高效降镉土壤修复剂，由改性水辉石50份，有机肥20份，腐植酸25份以及微生物菌剂5份混合而成，其中改性水辉石通过如下方法制备得到：将水辉石45份在300℃下煅烧1小时，然后加入多硫化钙5份搅拌反应3小时，最后研磨，过200目筛。
该土壤修复剂外观为灰黑色颗粒状固体，固液比为1:2.5时pH为8.03。
实施例3
一种高效降镉土壤修复剂，由改性水辉石60份，有机肥25份，腐植酸14份以及微生物菌剂1份混合而成，其中改性水辉石通过如下方法制备得到：将水辉石53份在300℃下煅烧1小时，然后加入多硫化钙7份搅拌反应3小时，最后研磨，过200目筛。
该土壤修复剂外观为浅黄色颗粒状固体，固液比为1:2.5时pH为8.29。
对比例1
一种土壤修复剂，由水辉石45份，多硫化钙5份，有机肥20份，腐植酸25份以及微生物菌剂5份搅拌混合后，研磨，过200目筛得到。
该土壤修复剂外观为灰黑色颗粒状固体，固液比为1:2.5时pH为8.19。
对比例2
一种土壤修复剂，由改性水辉石75份，有机肥20份以及微生物菌剂5份搅拌混合后，研磨，过200目筛得到，其中改性水辉石通过如下方法制备得到：将水辉石45份在300℃下煅烧1小时，然后加入多硫化钙5份搅拌反应3小时，最后研磨，过200目筛。
该土壤修复剂外观为灰黑颗粒状固体，固液比为1:2.5时pH为8.37。
对比例3
市售的重金属镉污染的土壤修复剂，按质量百分比为磷酸二氢钙18％、氢氧化钙20％、磷酸6％、钙基膨润土56％混合组成。
该土壤修复剂外观为浅黄色颗粒状固体，固液比为1:2.5时pH为8.59。
实施例4
采用田间小区(水稻)试验，对采用实施例1-3对比例1-3所得土壤修复剂对镉污染土壤进行修复并考察效果，具体操作如下：
将土壤修复剂均匀混合撒在重金属镉污染土壤的表面，每亩为150kg，然后进行土壤翻耕使土壤修复剂与镉污染土壤充分混合均匀，平衡7天完成土壤重金属修复过程。
对修复后的土壤进行测试，结果参见表1。浓度单位为ug/L。
表1
| 序号 | pH | 未处理土壤镉的有效态浓度 | 处理后土壤镉的有效态浓度 |
| 实施例1 | 7.69 | 0.5628 | 0.1135 |
| 实施例2 | 8.03 | 0.5628 | 0.1856 |
| 实施例3 | 8.29 | 0.5628 | 0.1045 |
| 对比例1 | 8.19 | 0.5628 | 0.2472 |
| 对比例2 | 8.37 | 0.5628 | 0.2189 |
| 对比例3 | 8.59 | 0.5628 | 0.3045 |
实施例5
降低水稻中镉含量的方法，其在常规种植水稻前，采取实施例1的土壤修复剂按照实施例4的方法进行修复，结果如下表2。
表2
Claims (10)
1.一种高效降镉土壤修复剂，其特征在于：以重量份计，所述土壤修复剂由改性水辉石40-60份，有机肥20-30份，腐植酸5-38份以及微生物菌剂1-5份混合而成，所述改性水辉石通过如下方法制备得到：将水辉石进行煅烧，然后加入多硫化钙搅拌反应，最后研磨成颗粒或粉末状。
2.根据权利要求1所述的高效降镉土壤修复剂，其特征在于：所述多硫化钙的投加重量为水辉石重量的0.02～0.15倍。
3.根据权利要求1所述的高效降镉土壤修复剂，其特征在于：所述煅烧在280～320℃温度下进行0.8～1.2小时。
4.根据权利要求1或2或3所述的高效降镉土壤修复剂，其特征在于：所述搅拌反应在温度280～320℃下进行，时间为2.5～4小时。
5.根据权利要求1所述的高效降镉土壤修复剂，其特征在于：所述改性水辉石的粒径在140目～400目之间。
6.根据权利要求1所述的高效降镉土壤修复剂，其特征在于：所述微生物菌剂的活菌数每克为1.5～2.5亿。
7.一种降低水稻中镉含量的方法，其特征在于：该方法包括使用权利要求1至6中任意一项权利要求所述的土壤修复剂对镉污染土壤进行修复，然后在修复后的土壤上种植水稻。
8.根据权利要求7所述的降低水稻中镉含量的方法，其特征在于：对土壤进行修复的具体方法是：将土壤修复剂均匀撒在镉污染土壤的表面，然后进行土壤翻耕使土壤修复剂与镉污染土壤充分混合均匀，平衡6-7天完成土壤重金属修复过程。
9.根据权利要求7或8所述的降低水稻中镉含量的方法，其特征在于：土壤修复剂的用量为每亩100-300kg。
10.根据权利要求9所述的降低水稻中镉含量的方法，其特征在于：土壤修复剂的用量为每亩120-180kg。
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