CN106748525A - 一种多功能型土壤修复材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能型土壤修复材料，按质量百分数，包括以下组分：生物质炭15～20%、钙镁磷肥15～20%、碳酸钙55～60%、氯化钾2～3%、亚硫酸钙5～10%。本发明通过多种材料的复配，既大大地提高了材料固化镉的效果，又充分利用有机废弃物和地方优势资源等“多层资源”，赋予产品“集提高土壤肥料、改善土壤结构和钝化土壤重金属等多层功效”，实现多方位修复土壤，有利农业的可持续发展，也有利于当地优势矿产资源的开发，带动地方优势产业，发展地方经济。

Description

一种多功能型土壤修复材料

技术领域

本发明涉及一种多功能型土壤修复材料，特别涉及一种集成施肥与重金属镉原位钝化的多功能型土壤修复材料，属于土壤修复技术领域。

背景技术

农村土地包产到户时期，为减少劳动力的投放，高效除草剂、杀菌剂、杀虫剂、肥料在农业生产上得到快速而广泛的应用，而作为使用者的农民却因缺乏产品使用方面的知识，盲目大量地使用这些“高科技”的农资产品；农业废弃物不加处理地随意堆放；各种污水随意排放而流向农田或直接用于灌溉等原因，使得农田不断遭到镉、铅等重金属，给农产品安全带来极大的隐患，甚至在一些地区已危及到人体的健康，如“镉米”事件报道后，农田土壤重金属污染已引起了我国政府及社会广泛、高度地关注。

面临农田土壤日益遭到重金属污染这一状况，诸于物理的、化学的、生物的等等修复治理农田重金属污染的技术，在广大科技工作者的努力下，不断被研究、开发并得到应用。但种种单一修复技术在应用中均表现出其缺陷性。在上述诸技术的应用中，原位化学钝化技术因其操作简便、降镉见效快，在目前应用较多。原位化学钝化技术其原理为向土壤中施用一定量的钝化剂，利用钝化剂与土壤中的离子态重金属产生沉淀、吸附、络合等作用，将土壤中的重金属由生物可利用性较高的形态转变为生物可利用性较低的形态，降低重金属的移动性和毒性，避免对人类健康的伤害。在采用化学钝化技术治理农田重金属污染过程中，如果一味注重其对重金属的钝化效果，在钝化剂材料的选用与配比等方面忽视了其二次污染性或因钝化剂使用而造成对农田土壤这一特定环境的极大改变，导致本土植物难以适应而无法正常生长或生存。

发明内容

本发明所解决的主要技术问题是，由单一无机成分或有机成分所生产的重金属镉原位钝化剂所存在的钝化效率不高、稳定性不强或因偏于强调其钝化效率而易造成对土壤理化性质的急剧改变，导致植物难以正常生长与生存，以及对土壤结构的破坏等系列问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种多功能型土壤修复材料，按质量百分数，包括以下组分：生物质炭15～20％、钙镁磷肥15～20％、碳酸钙55～60％、氯化钾2～3％、亚硫酸钙5～10％。

优选方案，土壤修复材料由以下组分组成：生物质炭15～20％、钙镁磷肥15～20％、碳酸钙55～60％、氯化钾2～3％、亚硫酸钙6～8％。

优选方案，土壤修复材料由以下组分组成：生物质炭20％、钙镁磷肥15％、碳酸钙55％、氯化钾3％、亚硫酸钙7％。

优选方案，土壤修复材料由以下组分组成：生物质炭15％、钙镁磷肥15％、碳酸钙60％、氯化钾2.5％、亚硫酸钙7.5％。

优选方案，土壤修复材料由以下组分组成：生物质炭18％、钙镁磷肥18％、碳酸钙55％、氯化钾2％、亚硫酸钙7％。

本发明通过对原钝化效率不高的镉钝化剂组分进行复配，以此提高各单一钝化组分的效应和钙镁磷肥、碳酸钙、氯化钾、亚硫酸钙所提供的矿物离子在酸性土壤中有利于增强生物炭的表面活性，并且大量钙离子施入后可与Cd²⁺竞争吸附位点，阻止镉的的向作物地上部分的运输。较多的碳酸钙组分也有利于有效态镉向稳定性强的残渣态镉转化，使镉得到有效的固定。从而激发不同钝化组分之间的交互协调效应，并将对土壤“养分的补充”、“结构的改良”、“重金属镉的原位钝化”等多层面的技术融合于一体，以实现其对土壤的多层面的修复作用。

在产品原材料的选用方面突出以下优势与特点：1)作为主材料之一的生物质炭，选用来自于农村的含有机碳较高的废弃物(如植物秸秆、木屑、谷壳等)通过350～400℃炭化制得；钙镁磷肥在湖南省内生产厂家较多，资源丰富；其它原材料在市场上“廉价”、“易得”。从“原材料的选用”，“产品的开发”等等诸多方面，既有利于改善农村生态环境、降低产品成本、又利于当地优势矿产资源的开发，带动地方优势产业，发展地方经济；2)材料兼具“重金属的钝化”和“养分的供应”、“土壤结构的改良”等多层功效；在产品配方与制作方法方面则突出不同成分之间的“交互效应”，以提高产品的多层功能及其效果，也以此降低产品生产成本与使用成本，有利于产品的推广应用。

本发明的有益效果是，通过多种材料的复配，既大大地提高了材料固化镉的效果，又充分利用有机废弃物和地方优势资源等“多层资源”，赋予产品“集提高土壤肥料、改善土壤结构和钝化土壤重金属等多层功效”，实现多方位修复土壤，有利农业的可持续发展，也有利于当地优势矿产资源的开发，带动地方优势产业，发展地方经济。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

多功能型土壤修复材料的制备：

本实施例多功能修复材料按质量份，由20份生物质炭、15份钙镁磷肥、55份碳酸钙、3份氯化钾、7份亚硫酸钙组成。将上述组分粉碎后混合即可制备得到多功能型土壤修复材料。

(一)试验方法

用来自长沙望城区的受到重金属污染的红泥土(pH6.17)，主要设以下9个处理：第1个为对照(CK)即不施用任何钝化剂，其他8个均按每公顷1500kg的钝化剂施加；具体处理如下：①CK；②生物质炭；③钙镁磷肥；④碳酸钙；⑤亚硫酸钙；⑥生物质炭+钙镁磷肥(质量比20:15)；⑦生物质炭+碳酸钙(质量比20:55)；⑧生物质炭+亚硫酸钙(质量比20:7)；⑨上述制备的多功能型土壤修复材料。每处理重复三次；进行应用效果对比试验。测定土壤试验前后的理化性状和有效镉的含量。土壤处理前后各处理的测试结果见表1与表2。

表1不同的钝化剂对土壤理化性状的影响

表2不同钝化剂对土壤有效重金属镉的影响

(二)试验结果与分析

1、对土壤理化性状的影响

表1结果表明：在对0.164mg/kg镉污染红泥土壤实施重金属镉修复时，通过每公顷施用1500kg多功能型土壤修复材料与施用等量的生物质炭、钙镁磷肥、碳酸钙、亚硫酸钙、生物质炭+钙镁磷肥、生物质炭+碳酸钙、生物质炭+亚硫酸钙七种钝化剂对土壤中重金属镉的钝化效果进行对比，显然施用多功能型土壤修复材料和施用含生物质炭的钝化剂具有提高土壤有机质含量、降低土壤容重、增加土壤孔隙度等作用。每公顷施用1500kg多功能型土壤修复材料后，土壤有机质含量由对照的0.390％提高到0.401％；土壤容重由对照的1.47％下降到1.39％、土壤孔隙度则由44.5％上升到47.7％，在对土壤有机质和土壤孔隙度的提高方面的作用显然不及施用等量的生物质炭的效果显著；但与单独施用钙镁磷肥、碳酸钙和亚硫酸钙效果效果要明显。施用不同生物质炭含量的钝化剂都表现出对土壤有机质的不同程度的提升作用。而单独施用无机钝化剂碳酸钙、亚硫酸钙均表现出对土壤有机质略有降低作用，并导致土壤容重的提高和土壤总孔隙度的降低；不同的钝化剂施入土壤后所引起的土壤pH的变化也是不同的，含生物质炭的钝化剂相对于单一无机钝化剂更有助于pH的提高。

2、对土壤中有效重金属的影响

表2结果表明：在0.164mg/kg镉污染红泥土壤中，通过每公顷施用1500kg的生物质炭、钙镁磷肥、碳酸钙、亚硫酸钙以及生物质炭+钙镁磷肥、生物质炭+碳酸钙、生物质炭+亚硫酸钙、多功能型土壤修复材料，可以达到不同程度地降低土壤有效镉的效果，其对土壤有效镉的降低率相比于对照依次降低了13.4％、19.5％、21.3％、12.2％、24.4％、26.8％、35.4％、59.1％，其中以多功能型修复材料的效果最佳，达到了59.1％。

通过LSD分析，多功能型修复材料对土壤有效镉的降低率与其它七种钝化剂的差异性达到极显著水平。

结论：该多功能型土壤修复材料对镉污染酸性土壤不仅具有较好的降镉作用，而且可兼顾到增加土壤有机质含量、降低土壤容重，增强透水透气、补充土壤中钙、镁、硫、磷、钾等营养成分等多种功效，具有多层面修复土壤的功效。

Claims (5)

1.一种多功能型土壤修复材料，其特征在于，按质量百分数，包括以下组分：生物质炭15～20%、钙镁磷肥15～20%、碳酸钙55～60%、氯化钾2～3%、亚硫酸钙5～10%。

2.如权利要求1所述的土壤修复材料，其特征在于，由以下组分组成：生物质炭15～20%、钙镁磷肥15～20%、碳酸钙55～60%、氯化钾2～3%、亚硫酸钙6～8%。

3. 如权利要求1所述的土壤修复材料，其特征在于，由以下组分组成：生物质炭20%、钙镁磷肥15 %、碳酸钙55 %、氯化钾3 %、亚硫酸钙7 %。

4. 如权利要求1所述的土壤修复材料，其特征在于，由以下组分组成：生物质炭15%、钙镁磷肥15 %、碳酸钙60 %、氯化钾2.5 %、亚硫酸钙7.5 %。

5. 如权利要求1所述的土壤修复材料，其特征在于，由以下组分组成：生物质炭18%、钙镁磷肥18 %、碳酸钙55 %、氯化钾2 %、亚硫酸钙7 %。