CN107286943B

CN107286943B - 一种具有改良土壤功能的镉钝化剂及其生产方法

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Publication number: CN107286943B
Application number: CN201710516341.8A
Authority: CN
Inventors: 曾希柏; 王亚男; 苏世鸣; 白玲玉; 郭良进; 黄道友
Original assignee: Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculturem of CAAS
Current assignee: Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculturem of CAAS
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2037-06-29
Also published as: CN107286943A

Abstract

本发明涉及一种具有改良土壤功能的镉钝化剂及其生产方法，该生产方法包括作物秸秆预处理、制备黄腐酸混合物、混合、烘干等步骤。本发明镉钝化剂能大幅度降低土壤中镉的有效性、减少作物对镉的吸收量，并能同时改良土壤理化性质、培肥土壤，且具有通用性。本发明镉钝化剂在土壤镉含量超标的高风险地区、镉中轻度污染区均具有重要的应用和推广价值，具有十分显著的社会和生态、经济效益。

Description

一种具有改良土壤功能的镉钝化剂及其生产方法

【技术领域】

本发明属于土壤修复与土壤改良技术领域。更具体地，本发明涉及一种具有改良土壤功能的镉钝化剂，还涉及所述具有改良土壤功能的镉钝化剂的生产方法。

【背景技术】

近年来，我国耕地重金属污染呈现出高发趋势，工矿周边、典型污灌区等高风险区耕地重金属含量超标严重，部分农业主产区亦不同程度存在重金属含量超标。据2014年4月由环境保护部、国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》，全国土壤中污染物含量超标的点位率为16.1％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2％、2.3％、1.5％和1.1％，污染类型以无机型(即重金属)为主，占全部超标点位的82.8％，其中Cd点位超标率为7.0％、在污染物中居第一位。耕地的情况亦不容乐观，总的点位超标率高达19.4％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7％、2.8％、1.8％和1.1％，主要污染物为镉、镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃，镉不仅在比例上最高，而且其危害性也相应较大。由于镉对人体健康的影响远远超过其他类型重金属，因而也是最引人关注的重金属元素。

对镉超标乃至污染土壤安全利用或修复的最常用方法是施用钝化剂降低其活性，尽管近年来种植低吸收作物、农艺调控等方法也经常被利用到中轻度污染耕地安全利用中，但实际上大多还是需要配合钝化剂的使用。因此，研制对镉固定能力强、价格便宜、无环境影响的钝化剂，在镉污染土壤修复与安全利用方面具有十分重要的地位。近年来尽管研发的钝化剂很多，但实际上真正具备上述特点的钝化剂却很少，特别是使用不方便、成本增加较多、且功能单一等，在很大程度上成为制约其大面积推广应用的瓶颈。因此，迫切需要研制出钝化能力强、成本相对低廉、使用简单方便的多功能钝化剂，加快其大面积推广应用，为农产品安全提供有效保障。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种具有改良土壤功能的镉钝化剂。

本发明的另一个目的是提供所述具有改良土壤功能的镉钝化剂的生产方法。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明涉及一种具有改良土壤功能的镉钝化剂的生产方法。

该生产方法的步骤如下：

A.作物秸秆预处理

将自然晾干的植物秸秆切碎，再在炭化炉中在温度300～450℃下炭化1～3h，得到植物秸秆生物质炭，接着粉碎、筛分，收集直径小于1mm的植物秸秆生物质炭；

B.制备黄腐酸混合物

往作物秸秆源黄腐酸中添加黄腐酸重量2.5～7.5％的固体碳酸钙，0.5～1.5％的磷酸二氢钾，搅拌混合均匀，得到一种含黄腐酸混合物；

C.混合

按照含黄腐酸混合物与植物秸秆生物质炭的重量比100：5～30，把在步骤A得到的植物秸秆生物质炭添加到在步骤B得到的含黄腐酸混合物中，搅拌混合均匀，然后自然放置1～2天，得到镉钝化剂物料；

D.烘干

步骤C得到镉钝化剂物料在烘干设备中烘干，使所述镉钝化剂物料的含水量为以重量计10％以下；

E.研磨

步骤D烘干镉钝化剂物料用球磨机进行研磨，过筛，得到所述的具有改良土壤功能的镉钝化剂。

根据本发明的一种优选实施方式，在步骤A中，所述的植物秸秆是一种或多种选自水稻秸秆、小麦秸秆或玉米秸秆的植物秸秆。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，切碎的农作物秸秆长度是10～30cm。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的作物秸秆源黄腐酸是在亚硫酸铵造纸过程中产生的含黄腐酸的原液，它的黄腐酸浓度是36～50g/L。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的固体碳酸钙用固体氢氧化钙代替。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，含黄腐酸混合物与植物秸秆生物质炭的重量比是100：10～25。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤D中，烘干温度是80～120℃。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤E中，研磨过筛的镉钝化剂物料的直径小于1mm。

本发明还涉及所述生产方法生产得到的具有改良土壤功能的镉钝化剂。

根据本发明的一种优选实施方式，具有改良土壤功能的镉钝化剂含有以重量计10～20％总腐殖酸、9～18％黄腐酸、10～30％碳酸钙或氢氧化钙、2～6％磷酸钾、20～50％作物秸秆生物质炭以及余量灰分。

下面将更详细地描述本发明。

本发明涉及一种具有改良土壤功能的镉钝化剂的生产方法。

该生产方法的步骤如下：

A.作物秸秆预处理

本发明使用的植物秸秆是一种或多种选自水稻秸秆、小麦秸秆或玉米秸秆的植物秸秆。

本发明选用这些植物秸秆制备植物秸秆生物质炭是由于这些秸秆容易获得，且制备的生物质炭多孔、密度较低、对腐殖酸等物质的吸附量较大等。

在本发明中，切碎的农作物秸秆长度是10～30cm是恰当的，因为农作物秸秆切碎长度过长或过短都是不利的，会因秸秆长度大于炭化炉的内径和高度导致装填困难、炭化时可能导致受热不均匀等而使不同部位秸秆炭化不一致，从而影响其结构和效果。

根据本发明，切碎农作物秸秆在温度300～450℃下炭化。如果切碎农作物秸秆的炭化温度低于300℃，则会导致农作物秸秆不能完全炭化，所制备的物质不具备生物质炭的相应功能；如果切碎农作物秸秆的炭化温度高于450℃，则可能会使部分碳链结构破坏，使其对镉的吸附和钝化能力、对黄腐酸的吸附能力下降，从而降低本发明所制备的镉钝化剂的效果；因此，切碎农作物秸秆的炭化温度为300～450℃是可行的，优选地是340～410℃；

如果切碎农作物秸秆的炭化时间低于1h，则会因热传导较慢等原因导致中央部分秸秆不能完全炭化，影响所制备的生物质炭的功能发挥；如果切碎农作物秸秆的炭化时间长于3h，则会导致炭化过度，使其结构受到破坏而降低其吸附能力和对镉的钝化能力；因此，切碎农作物秸秆的炭化时间为1～3h是合理的，优选地是1.6～2.4h。

优选地，切碎农作物秸秆在温度340～410℃下炭化1.6～2.4h。

本发明使用的炭化炉是目前市场上销售的产品，例如由河南巩义市富威重工机械厂以商品名“富威重工”销售的自燃式炭化炉产品。

植物秸秆生物质炭进行粉碎与筛分所使用的设备都是目前市场上销售的产品，例如由陕西连升能源有限公司销售的生物炭粉碎机，可以直接将生物质炭粉碎并过筛。

B.制备黄腐酸混合物

根据本发明，所述的作物秸秆源黄腐酸是在亚硫酸铵造纸过程中产生的含黄腐酸的原液，它的黄腐酸浓度是36～50g/L。

本发明使用的作物秸秆源黄腐酸是一种利用小麦、玉米或水稻秸秆造纸中产生的分子量小、官能团多、全水溶、螯合作用强的黄腐酸原液，它在本发明中的基本作用是通过其中所含的羧基、羟基、氨基、磺基等活性官能团，以及其所具有的多触角网状分子结构，使相关官能团与土壤中Cd发生络合作用，从而大幅度降低土壤中Cd的活性和作物有效性，达到钝化土壤中Cd的目的。

本发明使用的作物秸秆源黄腐酸是目前市场上销售的产品，例如由山东泉林嘉有肥料有限责任公司以商品名“皇辅天”销售的产品。

本发明使用的固体碳酸钙在本发明中的基本作用是中和黄腐酸的酸性，Ca²⁺与黄腐酸中的羧基、羟基等活性官能团络合并保持其活性，同时，Ca²⁺可被土壤中的Cd²⁺所置换，从而提高黄腐酸对土壤中镉的络合和固定能力。在本发明中，所述的固体碳酸钙可以用固体氢氧化钙代替。如果固体碳酸钙或固体氢氧化钙的量小于2.5％，则难以完全中和黄腐酸的酸性，或不能很好地与黄腐酸中的活性官能团络合，从而达不到预期效果；如果固体碳酸钙或固体氢氧化钙的量高于7.5％，则因Ca²⁺过量而使黄腐酸中的活性官能团完全被络合，使黄腐酸的活性下降，导致本发明产品的整体功能降低；因此，固体碳酸钙或固体氢氧化钙的量为2.5～7.5％是可行的；

本发明使用的磷酸二氢钾在本发明中的基本作用是降低黄腐酸溶液的离子活度，磷酸根离子可与黄腐酸中的氨基等带正电官能团络合，使黄腐酸的多触角网状分子结构更加稳定，提高黄腐酸对Cd²⁺的络合能力。如果磷酸二氢钾的量小于0.5％，则对黄腐酸溶液离子活度的降低效果不明显，且不能与黄腐酸中带正电荷的官能团充分络合，从而使其功能不能正常发挥；如果磷酸二氢钾的量高于1.5％，则一是黄腐酸离子活度较低，二是与黄腐酸的多触角网状分子结构的结合过于牢固，使其对Cd²⁺的络合能力下降；因此，磷酸二氢钾的量为0.5～1.5％是合理的；

C.混合

在本发明中，如果含黄腐酸混合物与植物秸秆生物质炭的重量比大于100：5，则因植物秸秆生物质炭的比例过低，不能完全将黄腐酸吸附并形成相应络合物，从而难以获得预期效果；如果含黄腐酸混合物与植物秸秆生物质炭的重量比小于100：30，则由于生物质炭过量，导致黄腐酸被完全吸附等而降低其活性，也难以获得预期效果；因此，含黄腐酸混合物与植物秸秆生物质炭的重量比为100：5～30是恰当的，优选地，含黄腐酸混合物与植物秸秆生物质炭的重量比是100：10～25。

含黄腐酸混合物与植物秸秆生物质炭混合物自然放置1～2天的主要作用是使黄腐酸混合物被植物秸秆生物质炭充分吸附，特别是使其中有机官能团与植物秸秆生物质炭的相关官能团之间的络合等过程达到平衡。如果自然放置时间不足1天，则会由于黄腐酸中的有机官能团与植物秸秆生物质炭中的官能团之间的络合等过程不能充分进行，即不能达到平衡，导致所形成的本发明产品难以达到预期效果；如果自然放置时间多于2天，则会相互之间的络合等过程实际上基本完成，随着放置时间的延长不仅使本发明产品的生产周期延长，同时也增加了不必要的成本；因此，自然放置时间为1～2天合适；

D.烘干

根据本发明，所述镉钝化剂物料的烘干温度是80～120℃。如果烘干温度低于80℃，则会因为其中的水分难以挥发，导致烘干时间过长且难以完全干燥；如果烘干温度高于120℃，则会导致黄腐酸中部分活性官能团结构被破坏而失去活性，大幅度降低本发明产品的使用效果；因此，烘干温度为80～120℃是可行的；

在本发明中，使用的烘干设备是目前市场上销售的产品，例如由常州市科达干燥设备有限公司生产的ZPG真空耙式干燥机。

所述镉钝化剂物料的含水量是根据《土壤农业化学分析方法(中国土壤学会，鲁如坤主编)》描述的方法测定的。

E.研磨

根据本发明，研磨过筛的镉钝化剂物料的直径小于1mm。如果镉钝化剂物料的直径大于1mm会出现因为施用到土壤中后与土壤胶体难以充分混合，导致其效果很难有效发挥等问题。

根据本发明，具有改良土壤功能的镉钝化剂含有以重量计10～20％总腐殖酸、9～18％黄腐酸、10～30％碳酸钙或氢氧化钙、2～6％磷酸钾、20～50％作物秸秆生物质炭以及余量灰分。

在本发明具有改良土壤功能的镉钝化剂产品中：

总腐殖酸含量是根据《农业用腐殖酸钠(HG/T 3278-2011)》标准方法测定的；

黄腐酸含量是根据《农业用腐殖酸钠(HG/T 3278-2011)》所述方法测定总腐殖酸含量，再根据《水溶肥料腐殖酸含量的测定(NY/T 1971-2010)》所述方法测定除黄腐酸外的腐殖酸含量，然后用差减法计算出样品中的黄腐酸含量；

碳酸钙或氢氧化钙含量是根据《土壤农业化学分析方法(中国土壤学会，鲁如坤主编)》标准方法测定的；

磷酸钾含量是根据《土壤农业化学分析方法(中国土壤学会，鲁如坤主编)》描述方法测定的；

植物秸秆生物质炭含量是用《农业用腐殖酸钠(HG/T 3278-2011)》标准方法提取出总腐殖酸后的残余物，根据《土壤农业化学分析方法(中国土壤学会，鲁如坤主编)》描述方法测定其中的碳，即为植物秸秆生物质炭；

灰分是根据《土壤农业化学分析方法(中国土壤学会，鲁如坤主编)》描述方法测定的。

[有益效果]

本发明的有益效果是：按照本发明方法制备的镉钝化剂，能应用于镉污染或超标土壤中镉的钝化，可大幅度降低土壤中镉的活性和有效性，并能同时改良土壤理化性质、培肥土壤地力，且具有通用性。本发明制备的镉钝化剂在土壤镉含量超标的高风险地区、镉中轻度污染区均具有十分重要的应用和推广价值，具有十分显著的社会和生态、经济效益。

【具体实施方式】

通过下述实施例将能够更好地理解本发明。

实施例1：本发明具有改良土壤功能的镉钝化剂的生产

该实施例的实施步骤如下：

A.作物秸秆预处理

将自然晾干的水稻秸秆切碎成长10～30cm的碎秸秆，再在由河南巩义市富威重工机械厂以商品名“富威重工”销售的自燃式炭化炉中，在温度400℃下炭化1.8h，得到水稻秸秆生物质炭，接着粉碎、筛分，收集直径小于1mm的水稻秸秆生物质炭；

B.制备黄腐酸混合物

往由山东泉林嘉有肥料有限责任公司以商品名“皇辅天”销售的浓度为40g/L的含黄腐酸原液中，添加相当于含黄腐酸原液重量3.8％的固体碳酸钙，0.5％的磷酸二氢钾，搅拌混合均匀，得到一种含黄腐酸混合物；

C.混合

按照含黄腐酸混合物与植物秸秆生物质炭的重量比100：10，把在步骤A得到的植物秸秆生物质炭添加到在步骤B得到的含黄腐酸混合物中，搅拌混合均匀，然后自然放置1天，得到镉钝化剂物料；

D.烘干

步骤C得到镉钝化剂物料在由常州市科达干燥设备有限公司生产的ZPG真空耙式干燥机中，在温度105℃下烘干，使所述镉钝化剂物料的含水量为以重量计9.0％以下；

E.研磨

步骤D烘干镉钝化剂物料用球磨机进行研磨，过筛，收集直径小于1mm镉钝化剂物料，得到所述的具有改良土壤功能的镉钝化剂。

采用本说明书描述的分析方法对该实施例生产得到的具有改良土壤功能的镉钝化剂进行了分析，它含有以重量计14％总腐殖酸、12％黄腐酸、10％碳酸钙、2％磷酸钾、29％作物秸秆生物质炭以及余量灰分。

实施例2：本发明具有改良土壤功能的镉钝化剂的生产

该实施例的实施步骤如下：

A.作物秸秆预处理

将自然晾干的小麦秸秆切碎成长10～30cm碎秸秆，再在由河南巩义市富威重工机械厂以商品名“富威重工”销售的自燃式炭化炉中，在温度400℃下炭化3.0h，得到小麦秸秆生物质炭，接着粉碎、筛分，收集直径小于1mm的小麦秸秆生物质炭；

B.制备黄腐酸混合物

往由山东泉林嘉有肥料有限责任公司以商品名“皇辅天”销售的浓度为50g/L的含黄腐酸原液中，添加相当于含黄腐酸原液重量2.5％的固体氢氧化钙，1.5％的磷酸二氢钾，搅拌混合均匀，得到一种含黄腐酸混合物；

C.混合

按照含黄腐酸混合物与植物秸秆生物质炭的重量比100：25，把在步骤A得到的植物秸秆生物质炭添加到在步骤B得到的含黄腐酸混合物中，搅拌混合均匀，然后自然放置2天，得到镉钝化剂物料；

D.烘干

步骤C得到镉钝化剂物料在由常州市科达干燥设备有限公司生产的ZPG真空耙式干燥机中，在温度80℃下烘干，使所述镉钝化剂物料的含水量为以重量计8.6％；

E.研磨

采用本说明书描述的分析方法对该实施例生产得到的具有改良土壤功能的镉钝化剂进行了分析，它含有以重量计16％总腐殖酸、15％黄腐酸、30％氢氧化钙、6％磷酸钾、38％作物秸秆生物质炭以及余量灰分。

实施例3：本发明具有改良土壤功能的镉钝化剂的生产

该实施例的实施步骤如下：

A.作物秸秆预处理

将自然晾干的玉米秸秆切碎成长10～30cm碎秸秆，再在由河南巩义市富威重工机械厂以商品名“富威重工”销售的自燃式炭化炉中，在温度350℃下炭化2.5h，得到玉米秸秆生物质炭，接着粉碎、筛分，收集直径小于1mm的玉米秸秆生物质炭；

B.制备黄腐酸混合物

往由山东泉林嘉有肥料有限责任公司以商品名“皇辅天”销售的浓度为44g/L的含黄腐酸原液中，添加相当于含黄腐酸原液重量7.5％的固体碳酸钙，1.2％的磷酸二氢钾，搅拌混合均匀，得到一种含黄腐酸混合物；

C.混合

按照含黄腐酸混合物与植物秸秆生物质炭的重量比100：5，把在步骤A得到的植物秸秆生物质炭添加到在步骤B得到的含黄腐酸混合物中，搅拌混合均匀，然后自然放置1天，得到镉钝化剂物料；

D.烘干

步骤C得到镉钝化剂物料在由常州市科达干燥设备有限公司生产的ZPG真空耙式干燥机中，在温度120℃下烘干，使所述镉钝化剂物料的含水量为以重量计10.0％；

E.研磨

采用本说明书描述的分析方法对该实施例生产得到的具有改良土壤功能的镉钝化剂进行了分析，它含有以重量计10％总腐殖酸、9％黄腐酸、23％碳酸钙、4％磷酸钾、20％作物秸秆生物质炭以及余量灰分。

实施例4：本发明具有改良土壤功能的镉钝化剂的生产

该实施例的实施步骤如下：

A.作物秸秆预处理

将自然晾干的水稻秸秆切碎成长10～30cm碎秸秆，再在由河南巩义市富威重工机械厂以商品名“富威重工”销售的自燃式炭化炉中，在温度450℃下炭化1.0h，得到水稻秸秆生物质炭，接着粉碎、筛分，收集直径小于1mm的水稻秸秆生物质炭；

B.制备黄腐酸混合物

往由山东泉林嘉有肥料有限责任公司以商品名“皇辅天”销售的浓度为48g/L的含黄腐酸原液中，添加相当于含黄腐酸原液重量5.2％的固体碳酸钙，0.8％的磷酸二氢钾，搅拌混合均匀，得到一种含黄腐酸混合物；

C.混合

按照含黄腐酸混合物与植物秸秆生物质炭的重量比100：30，把在步骤A得到的植物秸秆生物质炭添加到在步骤B得到的含黄腐酸混合物中，搅拌混合均匀，然后自然放置2天，得到镉钝化剂物料；

D.烘干

步骤C得到镉钝化剂物料在由常州市科达干燥设备有限公司生产的ZPG真空耙式干燥机中，在温度95℃下烘干，使所述镉钝化剂物料的含水量为以重量计9.8％；

E.研磨

采用本说明书描述的分析方法对该实施例生产得到的具有改良土壤功能的镉钝化剂进行了分析，它含有以重量计20％总腐殖酸、18％黄腐酸、18％碳酸钙、3％磷酸钾、50％作物秸秆生物质炭以及余量灰分。

试验实施例1：本发明镉钝化剂对土壤Cd的钝化效果试验

该实施例的实施步骤如下：

取按相关方法制备的过20目筛、全Cd含量为3.2mg/kg、有效Cd含量为2.0mg/kg的第四纪红土红壤100克，分别按照土壤重量的0.1％加入黄腐酸、碳酸钙、熟石灰与本发明镉钝化剂，以不加任何物质作为CK，将加入的物质与土壤混合均匀后，用蒸馏水湿润并使土壤水分含量达到田间持水量的70％左右，在温度为25℃培养箱中分别培养至第1天、7天与14天时取出(每次测定时各处理均取3个样品)，再按照《土壤农业化学分析方法(中国土壤学会，鲁如坤主编)》描述方法测定土壤中有效Cd的含量。所测定的结果按照3次重复的平均值列于表1中。

表1：土壤Cd的钝化效果试验结果(mg/kg)

测定时间	CK	黄腐酸	碳酸钙	熟石灰	镉钝化剂
						1天	2.0	1.4	1.8	1.4	0.6
7天	1.9	1.2	1.7	1.3	0.5
						14天	1.8	1.4	1.7	1.5	0.5

表1的结果表明，在不添加任何具有钝化土壤中Cd功能的物质时，在培养期间土壤中有效镉的含量基本没有变化。添加黄腐酸处理下，由于黄腐酸本身所具有的羧基、羟基等官能团能与土壤中的Cd络合而使其有效性降低，因此，土壤中有效Cd含量下降了30％左右。添加碳酸钙处理下，由于碳酸钙在土壤中的溶解度较低，对土壤酸碱性的影响不大，因此土壤有效Cd的下降幅度仅为10％左右，明显低于黄腐酸的效果。添加熟石灰处理下，由于熟石灰的活性较强，能一定程度提高土壤的pH值，因而土壤中有效Cd的含量亦下降了30％左右。而使用本发明的镉钝化剂，不仅兼具熟石灰和黄腐酸的作用，而且还大幅度提高了对土壤中Cd的钝化能力，土壤有效Cd的下降幅度达到70％以上。因此，本发明所生产的镉钝化剂具有很强的降低土壤Cd有效性的能力。

试验实施例2：本发明镉钝化剂对水稻吸收Cd的影响试验

在土壤全量Cd含量为3.7mg/kg、有效Cd含量为2.4mg/kg的稻田中，设置CK、施用黄腐酸、碳酸钙、熟石灰与本发明镉钝化剂等5个处理。4月15日时按每亩6kg纯氮、3kg五氧化二磷、3kg氧化钾的量施用基肥，其中氮肥用尿素、磷肥用过磷酸钙、钾肥用氯化钾，在施用基肥的同时按照50kg/亩的量分别施用上述物质(CK为只施用化学氮磷钾肥料)，各小区其它施肥及管理措施与普通大田相同。试验种植作物为早稻，4月23日移栽，每个处理设3次重复，随机区组排列，各小区间用土埂隔开并用塑料薄膜包裹土埂。5月2日时各小区按每亩氮素3kg、氧化钾3kg的量追肥，所用肥料品种亦为尿素和氯化钾。水稻收获后取0-20cm土壤风干后过20目筛测定其有效Cd含量，从其中取100克左右土壤过100目筛以测定有机质含量；取水稻稻谷经风干、去壳后测定稻米中Cd含量。试验结果列于表2中。

表2：早稻吸收Cd的影响试验结果

项目	CK	黄腐酸	碳酸钙	熟石灰	镉钝化剂
						土壤有效Cd(mg/kg)	2.2	1.4	1.8	1.6	0.4
稻米Cd(mg/kg)	0.62	0.35	0.54	0.31	0.12
						土壤有机质(g/kg)	12.6	12.9	12.4	12.3	12.7

表2列出的结果表明，在Cd含量中轻度超标的稻田中种植早稻时，如果不施用任何钝化剂，则土壤有效Cd含量变化不大，且稻米Cd含量超标严重。施用对Cd具有钝化作用的钝化剂时，稻田土壤的有效Cd含量、稻米Cd含量均有一定幅度下降，其中以施用本发明的钝化剂时下降幅度最大仅0.4mg/kg，下降幅度达到83％以上，其他不同钝化剂处理尽管有所下降，但幅度仅在25％-42％。同时，各处理下稻米Cd含量比较，亦仅有施用本发明钝化剂时其含量符合国家食品质量标准(<0.2mg/kg)，而施用其他几种物质时均超过国家食品质量标准。

试验实施例3：本发明镉钝化剂对不同类型蔬菜吸收Cd的影响试验

在土壤全量Cd为1.6mg/kg、有效Cd含量为1.0mg/kg的第四纪红壤旱地中，应用田间小区试验方法，设置CK、施用黄腐酸、施用碳酸钙、施用熟石灰及施用本发明镉钝化剂等5个处理，每个处理均在种植蔬菜前一周按照60kg/亩的量，将上述物质连同基肥一起施入土壤中，各处理的其它管理措施与普通大田相同。不同作物及处理间通过开20cm宽、20cm深的沟分开，各处理均重复3次，随机区组排列。按照上述试验处理设计4组试验，分别种植辣椒、豇豆、小白菜和苋菜。各组试验待蔬菜收获后，取0-20cm土壤样品经风干后过20目筛，根据《土壤农业化学分析方法(中国土壤学会，鲁如坤主编)》所述的标准方法测定有效Cd的含量。分别取辣椒、豇豆、小白菜、苋菜等蔬菜的可食部分，用蒸馏水洗净、滤纸吸干多余水分后在温度70℃下烘干，根据《土壤农业化学分析方法(中国土壤学会，鲁如坤主编)》所述的标准方法测定其中有效Cd的含量。上述试验的相关结果列于表3中。

表3：蔬菜吸收Cd的影响试验结果

项目	CK	黄腐酸	碳酸钙	熟石灰	镉钝化剂
						土壤有效Cd	0.87	0.66	0.80	0.63	0.21
辣椒Cd	0.107	0.043	0.062	0.042	0.031
						豇豆Cd	0.125	0.082	0.103	0.078	0.043
小白菜Cd	0.318	0.231	0.287	0.210	0.049
						苋菜Cd	0.293	0.219	0.275	0.213	0.041

注：各种蔬菜中Cd含量按鲜重计算；土壤有效Cd含量为各组试验测定结果的平均值；上述各项目含量单位均为mg/kg。

由表3的结果可以清楚地看出：在镉含量超标的菜地土壤中种植上述几种蔬菜时，各处理间在土壤有效镉含量、蔬菜可食部分含镉量等方面均存在较大差异。其中，在不添加任何钝化材料时，土壤有效镉含量变化幅度较小，所种植的蔬菜全部超过国家食品质量标准(0.05mg/kg)；而添加不同类型钝化剂时，土壤有效镉含量较CK均有较大幅度下降，且以施用本发明钝化剂时下降幅度最大、达到79％，而其他处理则下降幅度在37％以下，同时，作物可食部分镉含量在施用碳酸钙时亦全部超过国家食品质量标准，在施用黄腐酸和熟石灰时仅种植辣椒达到国家食品质量标准，而施用本发明钝化剂时则所有蔬菜的含镉量均符合国家食品质量标准的要求，即仅该处理下能保证蔬菜安全生产。

Claims

1.一种具有改良土壤功能的镉钝化剂的生产方法，其特征在于该生产方法的步骤如下：

A. 作物秸秆预处理

将自然晾干的植物秸秆切碎长度10～30cm，再在炭化炉中在温度300～450℃下炭化1～3h，得到植物秸秆生物质炭，接着粉碎、筛分，收集直径小于1mm的植物秸秆生物质炭；所述的植物秸秆是一种或多种选自水稻秸秆、小麦秸秆或玉米秸秆的植物秸秆；

B. 制备黄腐酸混合物

往作物秸秆源黄腐酸中添加黄腐酸重量2.5~7.5%的固体碳酸钙或固体氢氧化钙，0.5~1.5%的磷酸二氢钾，搅拌混合均匀，得到一种含黄腐酸混合物；所述的作物秸秆源黄腐酸是在亚硫酸铵造纸过程中产生的含黄腐酸的原液，它的黄腐酸浓度是36~50 g/L；

C. 混合

按照含黄腐酸混合物与植物秸秆生物质炭的重量比100：5~30，把在步骤A得到的植物秸秆生物质炭添加到在步骤B得到的含黄腐酸混合物中，搅拌混合均匀，然后自然放置1~2天，得到镉钝化剂物料；

D. 烘干

步骤C得到镉钝化剂物料在烘干设备中在温度是80~120 ℃下烘干，使所述镉钝化剂物料的含水量为以重量计10%以下；

E. 研磨

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于在步骤C中，含黄腐酸混合物与植物秸秆生物质炭的重量比是100：10~25。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于在步骤E中，研磨过筛的镉钝化剂物料的直径小于1mm。

4.根据权利要求1所述生产方法生产得到的具有改良土壤功能的镉钝化剂。