CN105885855A - 一种高效土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高效土壤修复剂及其制备方法，它是由以下重量比的原料制成，动物骨粉30％～40％，动物血粉10～20％，硫酸亚铁1％～5％，糖浆5％～11％，麦饭石3％～7％，砻糠灰3％～7％，腐植酸11％～15％，膨润土10％～16％，螯合剂0.3％，微生物菌种0.7％。本发明在使用中不仅能够调节土壤酸碱度，降低重金属污染，而且有效遏制土壤恶化造成的恶性循环，杀死土壤中有害细菌和线虫，兼具活化土壤、改善土质、补充生物所需营养等功能。

Description

一种高效土壤修复剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及土壤修复领域，特别涉及一种高效土壤修复剂及其制备方法。

背景技术

随着工农业发展，土壤资源承受了越来越大的压力，大量化肥、农药的使用以及各类重金属、放射性污染，使得土壤中各类污染物长期积累，导致农作物减产，农产品品质降低，同时对地下水、地表水造成次污染，通过饮用水或土壤一植物系统经由食物链进入人体从而危及人类健康。

从根本上说，污染土壤修复的技术原理可包括为：(1)改变污染物在土壤中的存在形态或同土壤的结合方式，降低其在环境中的可迁移性与生物可利用性；(2)降低土壤中有害物质的浓度。污染土壤的修复技术研究已经成为当今环境保护工程科学和技术研究的重点，日前，中国地质大学(武汉)、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所等共同研发“新型磁性固体螯合剂材料技术”，该技术依托“十二五”国家863计划无机有机杂化复合保水剂吸附原理成果，虽然新材料净化修复过程对土壤化学扰动较小，磁性固体螯合剂颗粒材料可“靶向螯合钝化”土壤有害重金属，减少种植农作物对之吸收，又可在休耕农闲时，用磁选方法快速将负载了重金属的磁性材料与土壤分离，使土壤重金属“移除减量”净化，直接消除重金属被土壤生物或其它原因再度活化污染隐患，材料可再生循环使用，吨土壤处理材料消耗0费用可低至2-10元/每元素；但是，它确确实实有其不足之处：该材料与方法不能对土壤中所有有害元素与物质进行挪出，比如：有机农药的残留与肥害是否具有可能不得而知；其次：“新型磁性固体螯合剂材料技术”的材料、成本是否存在普遍性，否则，对于我国广袤的土壤修复将是困难重重，同时增加农产品的最终成本。

与此同时，我们的发明材料易取，方法独特而方便，不仅可以降低土壤有害物质与元素，还能提供优良营养物质。

发明内容

本发明的目的在与针对上述问题，提供一种成本低廉、制备方便的高效土壤修复剂，可以有效修复由化肥、农药及重金属污染造成的废弃地，使其变为高产良田。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

本发明提供一种高效土壤修复剂，它是由以下重量比的原料制成，动物骨粉30％～40％，动物血粉10～20％，硫酸亚铁1％～5％，糖浆5％～11％，麦饭石3％～7％，砻糠灰3％～7％，腐植酸11％～15％，膨润土10％～16％，螯合剂0.3％，微生物菌种0.7％(包括：芽孢杆菌、光合菌、酵母菌、放线菌)。

其中：

动物骨粉，以畜骨为原料制成的粉状产品，主要成分是磷酸三钙，含量占50～70％，常作为含磷物质被用于修复环境重金属污染，磷酸盐通过改变重金属在土壤一植物体系中的的形态来降低重金属的有效性，土壤中加入磷酸盐类化合物不仅导致重金属离子直接被含磷化合物吸附，而且导致土壤颗粒表面负电荷增加，进而对金属阳离子的吸附作用增强，可以吸附、固定土壤中的Pb、Cd、Cu、Zn，尤其对重金属Pb、Cd有很好修复作用。

动物血粉，由动物血液制成的黑褐色粉末，主要成分是蛋白质，含有较多的氮和较少的磷、钾等，施入土壤后，充足的氮源为土壤微生物提供了大量能量，使微生物活性得以加强，其中动物血粉中的血红蛋白是含2价铁的卟啉化合物，2价铁在土壤中可以起到还原剂的作用，将六价铬元素还原为三价铬。

硫酸亚铁，亚铁主要充当还原性的作用，将高价重金属还原为低价重金属，硫酸盐主要起到沉淀重金属的作用。

糖浆是含糖的废液，是制糖原料的糠浆中不能结晶的残余部分，加速菌类生长提高发酵速度和发酵质量。

麦饭石，是一种对生物无毒、无害并具有一定生物活性的复合矿物，主要化学成分是无机的硅铝酸盐，具有很好的吸附性，能自动调节酸碱度至近中性7.2至8.7；麦饭石多含高岭石等黏土矿物，是多孔性海绵状特殊结构，有强烈的静电引力，在水溶液中对重金属离子和致害毒素有很强的吸附力，可清除水溶液中的汞、铅、镉、砷、氟等重金属及氯化物、氰化物、残余农药、三甲烷等有害物质，有效地改善土质，加快农作物的生长，提高作物的产量。

砻糠灰，是稻壳烧成后的灰，含钾元素，略偏碱性，可用来调节土地pH值，从而降低重金属的有效性。

腐植酸，是一个复杂的含有羧基、羟基、胺基、酚羟基等官能团的混合物，在自然界中通常与离子形成络合物，其中，镉的络合、吸附反应常发生羧基、酚羟基这两个功能基团上。强酸性羧基、酚羟基与镉形成化合物最稳定。

R-COO^-+Cd²⁺＝(R-COO^-)₂Cd²⁺

R₁-O^-+Cd²⁺＝(R₁-O^-)₂Cd²⁺(R₁为苯环)

膨润土，是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2∶1型晶体结构，具有物理吸附性、化学吸附性和离子交换吸附性，其主要作用是吸附土壤中的重金属、调节酸碱度、提高肥料利用率。

螯合剂，取自二乙基三胺五乙酸、乙二胺四乙酸及其二钠盐中的任意一种，与重金属离子生成稳定的五元或六元螯合物，使重金属有效性降低或缓效化。

微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、光合菌、酵母菌、放线菌以相同比例混合而成，土壤微生物可以形成土壤结构；分解有机质和矿物质，其代谢产物能促进土壤中难溶性物质的溶解；还有固氮作用；还可降解土壤中残留的有机农药、城市污物和工厂废弃物等，把他们分解成低害甚至无害的物质，降低残毒危害。

本发明的制备方法为：

a、将称取的动物骨粉、动物血粉、糖浆、砻糠灰、腐植酸混合搅拌均匀并晾干，然后用雷磨机粉碎成200～300目细粉混合物备用；

b、将步骤a中混合物移至发酵池，控制温度40～50℃，控制水份在25～35％，发酵15～20天，使其发酵完全，晾干；

c、将称取的麦饭石、膨润土晾干、粉碎，过100～200目筛，而后与步骤b中晾干的发酵物混合均匀，用喷粉机进行喷粉，使其变成全溶于水的粉剂；

d、在步骤c的处理粉剂中加入硫酸亚铁、螯合剂和微生物菌剂，并搅拌均匀；

e、将步骤d中混匀的粉剂制粒，使用自动包装机包装，即得。

本发明的有益效果是：本发明提供的高效土壤修复剂，添加有动物骨粉、动物血粉、硫酸亚铁、螯合剂等多种物质，在使用中不仅能够调节土壤酸碱度，降低重金属污染，而且有效遏制土壤恶化造成的恶性循环，杀死土壤中有害细菌和线虫，兼具活化土壤、改善土质、补充生物所需营养等功能。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明。

实施例1

本发明的高效土壤修复剂，它是由以下重量比的原料制成，动物骨粉30％，动物血粉20％，硫酸亚铁1％，糖浆5％，麦饭石3％，砻糠灰7％、腐植酸15％、膨润土18％、二乙基三胺五乙酸0.3％，微生物菌种0.7％。

上述高效土壤修复剂的制备方法为：

a、将称取的动物骨粉、动物血粉、糖浆、砻糠灰、腐植酸混合搅拌均匀并晾干，然后用雷磨机粉碎成200～300目细粉混合物备用；

b、将步骤a中混合物移至发酵池，控制温度40～50℃，控制水份在25～35％，发酵15～20天，使其发酵完全，晾干；

c、将称取的麦饭石、膨润土晾干、粉碎，过100～200目筛，而后与步骤b中晾干的发酵物混合均匀，用喷粉机进行喷粉，使其变成全溶于水的粉剂；

d、在步骤c的处理粉剂中加入硫酸亚铁、二乙基三胺五乙酸和微生物菌剂，并搅拌均匀；

e、将步骤d中混匀的粉剂制粒，使用自动包装机包装，即得。

实施例2

本发明的高效土壤修复剂，它是由以下重量比的原料制成，动物骨粉35％，动物血粉15％，硫酸亚铁3％，糖浆8％，麦饭石5％，砻糠灰5％、腐植酸13％、膨润土15％、乙二胺四乙酸0.3％，微生物菌种0.7％。

上述高效土壤修复剂的制备方法为：

a、将称取的动物骨粉、动物血粉、糖浆、砻糠灰、腐植酸混合搅拌均匀并晾干，然后用雷磨机粉碎成200～300目细粉混合物备用；

b、将步骤a中混合物移至发酵池，控制温度40～50℃，控制水份在25～35％，发酵15～20天，使其发酵完全，晾干；

c、将称取的麦饭石、膨润土晾干、粉碎，过100～200目筛，而后与步骤b中晾干的发酵物混合均匀，用喷粉机进行喷粉，使其变成全溶于水的粉剂；

d、在步骤c的处理粉剂中加入硫酸亚铁、乙二胺四乙酸和微生物菌剂，并搅拌均匀；

e、将步骤d中混匀的粉剂制粒，使用自动包装机包装，即得。

实施例3

本发明的高效土壤修复剂，它是由以下重量比的原料制成，动物骨粉40％，动物血粉10％，硫酸亚铁5％，糖浆11％，麦饭石7％，砻糠灰3％、腐植酸11％、膨润土12％、乙二胺四乙酸二钠盐0.3％，微生物菌种0.7％。

上述高效土壤修复剂的制备方法为：

a、将称取的动物骨粉、动物血粉、糖浆、砻糠灰、腐植酸混合搅拌均匀并晾干，然后用雷磨机粉碎成200～300目细粉混合物备用；

b、将步骤a中混合物移至发酵池，控制温度40～50℃，控制水份在25～35％，发酵15～20天，使其发酵完全，晾干；

c、将称取的麦饭石、膨润土晾干、粉碎，过100～200目筛，而后与步骤b中晾干的发酵物混合均匀，用喷粉机进行喷粉，使其变成全溶于水的粉剂；

d、在步骤c的处理粉剂中加入硫酸亚铁、乙二胺四乙酸二钠盐和微生物菌剂，并搅拌均匀；

e、将步骤d中混匀的粉剂制粒，使用自动包装机包装，即得。

本发明高效土壤修复剂经过多次试验，效果显著。

一、土壤修复试验

某种植园，选取有重金属污染、土壤板结适中的一亩土地，施肥前抽样检测，确定在土壤中加入90kg由实施例2制备的修复剂，混合均匀，5个月后，抽样土壤，检测结果如下：

	土壤中N、P、K含量	有机质	pH值	Pd、Cd、Hg、As迁移
					施肥前	12％、9％、6％	0.2g/kg	5.5	71mg/kg
施肥后	16％、15％、13％	2.2g/kg	6.8	7.8mg/kg

二、土壤中加入修复剂后对农作物生长的试验

1、采用实施例1对农作物种植的试验

2011年在湖南衡阳市市石鼓区角山乡三星村，分别选取连片芦笋区20亩、连片黄瓜区20亩，施用此土壤修复剂冲施，其中，芦笋区化肥用量减少1/3，产量与往年持平，化肥及劳动成本每亩节约210元，在对芦笋的检测发现：干物质增加19％，没有重金属指标，意外发现硒元素；黄瓜区化肥用量减少2/3，产量与往年增加920公斤，化肥肥及劳动成本每亩节约426元，黄瓜的口感明显好，没有重金属指标，同样发现硒元素于合理范围，当年灌溉用水减少30％，没有农药、化肥残留。当年其他蔬菜同样出现这样的效果。

2012年4月进行第二年种植，对芦笋、黄瓜进行连作。同样施肥与管理，农产品产量比上一年增加11.5％，没有重金属指标，硒元素同样存在于合理范围，当年灌溉用水减少26％，没有农药、化肥残留。

2013年4月进行第三年种植，将上年的连作物替换为甜瓜与西红柿。施肥与管理技术彼此近似，农产品产量比上一年增加6.3％，甜瓜的含糖量上升1.63％，番茄酸度下降2.1％。没有重金属指标，硒元素同样存在于合理范围，没有农药、化肥残留。

Claims (4)

1.一种高效土壤修复剂，其特征在于：它是由以下重量比的原料制成，动物骨粉30％～40％，动物血粉10～20％，硫酸亚铁1％～5％，糖浆5％～11％，麦饭石3％～7％，砻糠灰3％～7％，腐植酸11％～15％，膨润土10％～16％，螯合剂0.3％，微生物菌种0.7％。

2.如权利要求1所述的高效土壤修复剂，其特征在于：所述螯合剂取自二乙基三胺五乙酸、乙二胺四乙酸二及其钠盐中的任意一种。

3.如权利要求1所述的高效土壤修复剂，其特征在于：所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、光合菌、酵母菌、放线菌以相同比例混合而成。

4.一种制备权利要求1所述的高效土壤修复剂的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

a、将称取的动物骨粉、动物血粉、糖浆、砻糠灰、腐植酸混合搅拌均匀并晾干，然后用雷磨机粉碎成200～300目细粉混合物备用；

b、将步骤a中混合物移至发酵池，控制温度40～50℃，控制水份在25～35％，发酵15～20天，使其发酵完全，晾干；

c、将称取的麦饭石、膨润土晾干、粉碎，过100～200目筛，而后与步骤b中晾干的发酵物混合均匀，用喷粉机进行喷粉，使其变成全溶于水的粉剂；

d、在步骤c的处理粉剂中加入硫酸亚铁、螯合剂和微生物菌剂，并搅拌均匀；

e、将步骤d中混匀的粉剂制粒，使用自动包装机包装，即得。