CN109265273B - 一种适宜南方酸性红壤的复合重金属钝化剂的制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适宜南方酸性红壤的复合重金属钝化剂的制备方法和应用，该复合重金属钝化剂由内到外依次包括核心颗粒，覆盖于所述核心颗粒表面的缓释层和覆盖于所述缓释层表面的速释层，按重量份数计，所述核心颗粒包括重金属吸附材料5‑10份，改酸物质2‑10份和粘合剂2‑5份；所述缓释层包括腐植酸矿粉5‑10份、氮磷钾肥10‑30份、粘合剂4‑10份和缓释材料5‑10份；所述速释层包括腐植酸矿粉10‑30份、改酸物质5‑10份和粘合剂4‑10份。本发明的复合重金属钝化剂能够钝化酸性红壤中有效态重金属，明显降低其含量，既可以快速发挥作用，缩短土壤改良期，又能持续释放长期改良土壤；而且还具有改善土壤酸性、供应植物养分的功效，能提高幼苗成活率，促进其生长发育。

Description

一种适宜南方酸性红壤的复合重金属钝化剂的制备方法及 应用

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种适宜南方酸性红壤的复合重金属钝化剂的制备方法及应用。

背景技术

樟树，树叶茂密，冠大荫浓，树姿雄壮，能吸烟滞尘、涵养水源、固土防沙和美化环境，是南方城市常见的绿化用树种，对改善城区的生态环境起着积极作用，常种植于工矿企业园区，住宅小区，学校，事业单位，工厂，路边或者其他城市人口密集区。然而，近年来随着城市化进程的加快、社会发展的需求，工矿企业不合理开采矿产资源、工业生产肆意排放“三废”等导致土壤重金属污染现象十分普遍，给一切生物体带来了不安全的影响，同时也严重影响樟树树苗的生长和成活率，容易造成幼株长势衰弱，叶片发黄枯萎，生长量下降，侧须根生长受阻，幼苗生长缓慢，甚至死亡。此外，因南方多为酸性红壤，在酸性条件下红壤中的交换铝和重金属溶出增加，使得土壤中交换态重金属的含量进一步提高，过高的重金属离子严重影响着樟树幼苗的生长，造成樟树幼苗生长缓慢，成活率低。

目前，国内外治理土壤重金属污染的途径主要有如下两种，一是利用技术手段将重金属从土壤中去除，二是改变重金属在土壤中的价态和形态，降低其活性和在环境中的迁移性。其中，重金属钝化处理技术是一种较好的降低土壤重金属活性的方法，具有原位、廉价、易控制等优点。重金属钝化处理技术是向土壤中添加重金属钝化剂，通过吸附、沉淀、络合、离子交换和氧化还原等一系列反应，降低重金属污染物的活性和迁移性，从而达到土壤修复的目的。常用的重金属钝化剂包括石灰性材料、炭材料和农业废弃物等。

例如，中国专利文献CN108410474A公开了一种降低土壤重金属活性的土壤调理剂及其制备方法，由巯基改性植物秸秆粉、无机多孔性材料、碱渣、腐植酸矿粉、复合微生物肥、重金属螯合剂组成，虽然该种土壤调理剂可快速降低重金属污染土壤中的重金属活性，且成本低、易实施、绿色环保，但由于土壤具有较大的缓冲性能，土壤溶液中的重金属离子在被吸附钝化后还会缓慢释放出来，并且南方红壤的强烈酸度也会进一步加速重金属离子的再活化。因此，在南方酸性红壤使用该种土壤调理剂，极可能无法保证其修复效果的长久性，在施加一段时间后，土壤中的重金属含量会逐渐恢复到原有水平，仍会造成植物(如樟苗)生长缓慢乃至死亡，若频繁施加该种土壤调理剂又会对土壤的理化性质产生不良影响，使土壤肥力下降，不利于樟苗生长，且增加使用成本。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中土壤调理剂的作用时间短、长期钝化效果差，使得植物(如樟苗)生长缓慢，成活率低的问题，从而提供一种适宜南方酸性红壤的复合重金属钝化剂及其制备方法。

为此，本申请采取的技术方案为，

一种适宜南方酸性红壤的复合重金属钝化剂，由内到外依次包括核心颗粒，覆盖于所述核心颗粒表面的缓释层和覆盖于所述缓释层表面的速释层，按重量份数计，

所述核心颗粒包括重金属吸附材料5-10份，改酸物质2-10份和粘合剂2-5份；

所述缓释层包括腐植酸矿粉5-10份，氮磷钾肥10-30份、粘合剂4-10份和缓释材料5-10份；

所述速释层包括腐植酸矿粉10-30份，改酸物质5-10份和粘合剂4-10份。

进一步地，所述重金属吸附材料为磁性四氧化三铁。

优选地，所述磁性四氧化三铁的粒径为50-150μm。

进一步地，所述速释层中的改酸物质为氧化钙、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化镁中的一种或至少两种的混合物；所述核心颗粒中的改酸物质为石灰氮、石灰石、碳酸钙和碳酸镁中的一种或至少两种的混合物。

优选地，所述粘合剂为淀粉、羟丙甲纤维素、羧甲基纤维素钠、田菁胶和膨润土中一种或至少两种的混合物。

进一步地，所述缓释材料为海藻酸钠、甲壳胺、聚维酮和环糊精中的一种或至少两种的混合物。

优选地，所述缓释材料为质量比为1:1-1:3的海藻酸钠和甲壳胺的混合物。

本发明还提供了一种所述的复合重金属钝化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将核心颗粒中的重金属吸附材料和改酸物质分别粉粹，混合均匀，得到核心颗粒原料混合物粉末；对核心颗粒原料混合物粉末进行造粒，在造粒过程中加入粘合剂粉末或者粘合剂溶液，再经干燥、整粒后，制得核心颗粒；

(2)将缓释层中的腐植酸矿粉、氮磷钾肥和缓释材料分别粉粹，混合均匀，得到缓释层原料混合物粉末；将步骤(1)制得的核心颗粒和缓释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将缓释层原料混合物粉末包覆于所述核心颗粒表面，再经干燥、整粒后，制得包覆有缓释层的核心颗粒；

(3)将速释层中的腐植酸矿粉和改酸物质分别粉粹，混合均匀，得到速释层原料混合物粉末；将步骤(2)制得的包覆有缓释层的核心颗粒和速释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将速释层原料混合物粉末覆盖于缓释层表面，再经干燥、整粒后，制得复合重金属钝化剂。

进一步地，所述复合重金属钝化剂的含水量为0.1-0.3wt％，粒径为2-6mm。

进一步地，所述缓释层制备过程中，控制流化转速为800-1000rpm，干燥转速为800-1000rpm，流化温度为50-60℃，干燥温度为50-60℃，雾化压力为0.22-0.24MPa，物料温度为29-30℃。

优选地，所述速释层制备过程中，控制流化转速为600-1200rpm，干燥转速为600-1200rpm，流化温度为40-60℃，干燥温度为40-60℃，雾化压力为0.20-0.24MPa，物料温度为25-30℃。

进一步地，步骤(1)中，在造粒过程中可以使用流化床造粒机，也可以使用湿法制粒机。

优选地，所述粘合剂溶液的制备方法为将粘合剂加入水中，置于分散均质机中，于转速为8000-12000rpm的条件下分散均匀制得。

本发明还提供了一种所述的复合重金属钝化剂的应用，在播种前或移植幼苗前将所述复合重金属钝化剂施加到土壤耕作层，并与土壤混合均匀，所述复合重金属钝化剂的施用量为100-200kg/亩。

本发明技术方案，具有如下优点：

1、本发明提供的适宜南方酸性红壤的复合重金属钝化剂，其特点是在核心颗粒外面覆盖缓释层，缓释层外面覆盖速释层，外部的速释层包含腐植酸矿粉和改酸物质，中部的缓释层包含腐植酸矿粉、氮磷钾肥和缓释材料，内部的核心颗粒包含重金属吸附材料和改酸物质，三者分阶段释放。首先，速释层能够快速释放腐植酸矿粉和改酸物质，其中，腐植酸矿粉是一种结构复杂的天然高分子有机聚合物，含有大量的羧基、醌基和酚羟基等活性基团，具有亲水性、吸附性、离子交换性、络合性、氧化还原性和生物活性等特性，施入土壤后与土壤中的水溶态、吸附态等植物有效性的重金属离子发生离子交换、氧化还原、吸附和络合等各种反应，使重金属离子被络合、螯合或吸附固定，从而降低土壤中重金属离子的植物有效性；同时外部的改酸物质也能够在较短的时间内提高酸性土壤pH，降低红壤中交换性铝含量，加速重金属的固定，快速降低红壤中有效重金属的含量。其次，缓释层中的缓释材料在遇到土壤水分时能够在颗粒周围形成稠厚的凝胶屏障，使缓释层的腐植酸矿粉和氮磷钾肥缓慢释放，进而其内部核心颗粒中的重金属吸附材料和改酸物质也得到缓慢释放，延长了两者的释放时间，从而保证在较长时间内均可降低土壤中有效态重金属离子的含量。另外，核心颗粒中的重金属吸附材料能够加速土壤中重金属向复合重金属钝化剂的富集，加强腐植酸矿粉与重金属的螯合反应，提高对重金属离子的钝化效果；再者，内部改酸物质的缓慢释放不仅能够避免土壤酸度恢复，也能减少被钝化重金属离子的二次活化与释放，可增强重金属吸附材料对重金属离子的吸附固定作用。因而，本发明的复合重金属钝化剂既可以快速发挥作用，又能持续释放长期降低土壤中重金属离子的植物有效性。

2、本发明的适宜南方酸性红壤的复合重金属钝化剂，缓释层中的缓释材料在遇到土壤水分后能够形成稠厚的凝胶屏障，一方面延缓缓释层中氮磷钾肥的释放，在此过程中速释层中改酸物质的改酸效果已从复合重金属钝化剂施用点向周围逐步扩散、改良效果趋于稳定；另一方面也延迟了核心颗粒中改酸物质的释放，并使缓释层中的氮磷钾肥的释放与速释层及核心颗粒中改酸物质的释放相互错开，从而避免现有技术中使用改酸物质时钙离子或镁离子的大量释放造成土壤施肥点局部pH激增，进而导致磷酸根离子被钙离子或镁离子大量固定的现象，因此该种复合重金属钝化剂的施用在降低土壤酸度的同时能够提高磷肥有效性，改善土壤质地，有利于幼苗持续吸收养分，促进幼苗生长。

3、本发明的适宜南方酸性红壤的复合重金属钝化剂，速释层中的改酸物质采用如氧化钙、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化镁等强效改酸物质，强效改酸物质能够快速释放钙离子或镁离子，相比于其他改酸物质，能够加快改善红壤酸性，促进重金属离子的固定，加快降低土壤中重金属离子的有效性，促进植物吸收养分；而核心颗粒中的改酸物质如石灰氮、石灰石、碳酸钙和碳酸镁等属中等强度改酸物质，相较于强效改酸物质，其所含钙离子或镁离子释放较缓，因而能够利用改酸物质本身性质差异达到减缓核心颗粒中钙离子或镁离子释放的目的，可减少缓释材料的用量，同时保证核心颗粒中改酸物质缓慢释放的效果，降低原料成本。

4、本发明的适宜南方酸性红壤的复合重金属钝化剂，选用磁性四氧化三铁作为重金属吸附材料，其具有优良的磁性、生物相容性、安全性以及表面稳定性，对红壤中的铜、锌、铅、镉等有毒有害重金属均具有良好的吸附效果。

5、本发明提供的适宜南方酸性红壤的复合重金属钝化剂，缓释层包含氮磷钾肥，氮磷钾肥持续缓慢释放，长期补充红壤所匮乏的营养物质，有助于改善土壤营养结构，促进幼苗生长。

具体实施方式

本发明以下实施例、对比例和评价例中，腐植酸矿粉、磁性四氧化三铁、氮磷钾肥、氧化镁、碳酸镁、石灰石、氧化钙、氢氧化钙、石灰氮、淀粉、羟丙甲纤维素、羧甲基纤维素钠、环糊精、甲壳胺和海藻酸钠等均为市售品。

实施例1

本实施例中核心颗粒的原料组成为：磁性四氧化三铁10kg、石灰氮2kg，粘合剂为：羧甲基纤维素钠0.2kg和水1.8kg；

缓释层的原料组成为：腐植酸矿粉10kg、氮磷钾肥10kg，粘合剂为：羧甲基纤维素钠0.4kg和水3.6kg，缓释材料：海藻酸钠5kg和甲壳胺5kg；

速释层的原料组成为：腐植酸矿粉30kg、氧化钙2.5kg、氢氧化钙2.5kg,粘合剂为：羧甲基纤维素钠0.4kg和水3.6kg。

粘合剂溶液的制备方法为：将羧甲基纤维素钠加入水中，用分散均质机调节转速为8000rpm分散均匀，制备粘合剂溶液。

复合重金属钝化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将核心颗粒中的磁性四氧化三铁和石灰氮分别粉粹，过100目筛后均匀混合，得到核心颗粒原料混合物粉末；利用上述方法按照核心颗粒中的原料组成制得粘合剂溶液，然后将核心颗粒原料混合物粉末置于流化床制粒包衣机中，采用顶喷方式将上述粘合剂溶液喷涂到上述核心颗粒原料混合物粉末上制粒，再经干燥、整粒后，制得核心颗粒；

(2)将缓释层中的腐植酸矿粉、氮磷钾肥和缓释材料分别粉粹，过80目筛后均匀混合，得到缓释层原料混合物粉末；利用上述方法按照缓释层中的原料组成制得粘合剂溶液，将步骤(1)制得的核心颗粒和缓释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将缓释层原料混合物粉末包覆于所述核心颗粒表面，再经干燥、整粒后，制得包覆有缓释层的核心颗粒；

(3)将速释层中的腐植酸矿粉、氧化钙和氢氧化钙分别粉粹，过80目筛后均匀混合，得到速释层原料混合物粉末；利用上述方法按照速释层中的原料组成制得粘合剂溶液，将步骤(2)制得的包覆有缓释层的核心颗粒和速释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将速释层原料混合物粉末覆盖于缓释层表面，再经干燥、整粒后，制得复合重金属钝化剂，测定复合重金属钝化剂颗粒的平均粒径为2.27±0.81mm，含水量为0.2wt％。

实施例2

本实施例中核心颗粒的原料组成为：磁性四氧化三铁5kg、石灰石10kg，粘合剂为：淀粉0.2kg、羧甲基纤维素钠0.2kg和水3.6kg；

缓释层的原料组成为：腐植酸矿粉5kg、氮磷钾肥30kg，粘合剂为：淀粉0.5kg、羧甲基纤维素钠0.5kg和水9.0kg，缓释材料：海藻酸钠2.5kg和甲壳胺2.5kg；

速释层的原料组成为：腐植酸矿粉10kg、氧化镁10kg,粘合剂为：淀粉0.5kg、羧甲基纤维素钠0.5kg和水9.0kg。

粘合剂溶液的制备方法为：将淀粉、羧甲基纤维素钠分别加入水中，用分散均质机调节转速为12000rpm分散均匀，然后混合，磁力搅拌10min，制备粘合剂溶液。

复合重金属钝化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将核心颗粒中的磁性四氧化三铁和石灰石分别粉粹，过120目筛后均匀混合，得到核心颗粒原料混合物粉末；利用上述方法按照核心颗粒中的原料组成制得粘合剂溶液，然后将核心颗粒原料混合物粉末置于流化床制粒包衣机中，采用顶喷方式将上述粘合剂溶液喷涂到核心颗粒原料混合物粉末上制粒，再经干燥、整粒后，制得核心颗粒；

(2)将缓释层中的腐植酸矿粉、氮磷钾肥和缓释材料分别粉粹，过80目筛后均匀混合，得到缓释层原料混合物粉末；利用上述方法按照缓释层中的原料组成制得粘合剂溶液，将步骤(1)制得的核心颗粒和缓释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将缓释层原料混合物粉末包覆于所述核心颗粒表面，再经干燥、整粒后，制得包覆有缓释层的核心颗粒；

(3)将速释层中的腐植酸矿粉和氧化镁分别粉粹，过100目筛后均匀混合，得到速释层原料混合物粉末；利用上述方法按照速释层中的原料组成制得粘合剂溶液，将步骤(2)制得的包覆有缓释层的核心颗粒和速释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将速释层原料混合物粉末覆盖于缓释层表面，再经干燥、整粒后，制得复合重金属钝化剂，测定复合重金属钝化剂颗粒的平均粒径为3.34±1.25mm，含水量为0.3wt％。

实施例3

本实施例中核心颗粒的原料组成为：磁性四氧化三铁7.5kg、碳酸镁6kg，粘合剂为：淀粉0.15kg、羧甲基纤维素钠0.15kg和水2.7kg；

缓释层的原料组成为：腐植酸矿粉7.5kg、氮磷钾肥20kg，粘合剂为：淀粉0.4kg、羧甲基纤维素钠0.4kg和水7.2kg，缓释材料：海藻酸钠3kg和甲壳胺4kg；

速释层的原料组成为：腐植酸矿粉20kg、氢氧化钙7.5kg,粘合剂为：淀粉0.4kg、羧甲基纤维素钠0.4kg和水7.2kg。

粘合剂溶液的制备方法为：将淀粉、羧甲基纤维素钠分别加入水中，用分散均质机调节转速为8000rpm分散均匀，然后混合，磁力搅拌30min，制备粘合剂溶液。

复合重金属钝化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将核心颗粒中的磁性四氧化三铁和碳酸镁分别粉粹，过150目筛后均匀混合，得到核心颗粒原料混合物粉末；利用上述方法按照核心颗粒中的原料组成制得粘合剂溶液，然后将核心颗粒原料混合物粉末置于流化床制粒包衣机中，采用顶喷方式将上述粘合剂溶液喷涂到核心颗粒原料混合物粉末上制粒，再经干燥、整粒后，制得核心颗粒；

(2)将缓释层中的腐植酸矿粉、氮磷钾肥和缓释材料分别粉粹，过80目筛后均匀混合，得到缓释层原料混合物粉末；利用上述方法按照缓释层中的原料组成制得粘合剂溶液，将步骤(1)制得的核心颗粒和缓释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将缓释层原料混合物粉末包覆于所述核心颗粒表面，再经干燥、整粒后，制得包覆有缓释层的核心颗粒。

(3)将速释层中的腐植酸矿粉和氢氧化钙分别粉粹，过80目筛后均匀混合，得到速释层原料混合物粉末；利用上述方法按照速释层中的原料组成制得粘合剂溶液，将步骤(2)制得的包覆有缓释层的核心颗粒和速释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将速释层原料混合物粉末覆盖于缓释层表面，再经干燥、整粒后，制得复合重金属钝化剂，测定复合重金属钝化剂颗粒的平均粒径为2.42±0.63mm，含水量为0.2wt％。

实施例4

本实施例中核心颗粒的原料组成为：磁性四氧化三铁7.5kg、氧化镁6kg，粘合剂为：淀粉0.15kg、羧甲基纤维素钠0.15kg和水2.7kg；

缓释层的原料组成为：腐植酸矿粉7.5kg、氮磷钾肥20kg，粘合剂为：淀粉0.4kg、羧甲基纤维素钠0.4kg和水7.2kg，缓释材料：海藻酸钠3kg和甲壳胺4kg；

速释层的原料组成为：腐植酸矿粉20kg、石灰石7.5kg,粘合剂为：淀粉0.4kg、羧甲基纤维素钠0.4kg和水7.2kg。

粘合剂溶液的制备方法为：将淀粉、羧甲基纤维素钠分别加入水中，用分散均质机调节转速为8000rpm分散均匀，然后混合，磁力搅拌30min，制备粘合剂溶液。

复合重金属钝化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将核心颗粒中的磁性四氧化三铁和氧化镁分别粉粹，过100目筛后均匀混合，得到核心颗粒原料混合物粉末；利用上述方法按照核心颗粒中的原料组成制得粘合剂溶液，然后将核心颗粒原料混合物粉末置于流化床制粒包衣机中，采用顶喷方式将上述粘合剂溶液喷涂到核心颗粒原料混合物粉末上制粒，再经干燥、整粒后，制得核心颗粒；

(2)将缓释层中的腐植酸矿粉、氮磷钾肥和缓释材料分别粉粹，过80目筛后均匀混合，得到缓释层原料混合物粉末；利用上述方法按照缓释层中的原料组成制得粘合剂溶液，将步骤(1)制得的核心颗粒和缓释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将缓释层原料混合物粉末包覆于所述核心颗粒表面，再经干燥、整粒后，制得包覆有缓释层的核心颗粒。

(3)将速释层中的腐植酸矿粉和石灰石分别粉粹，过80目筛后均匀混合，得到速释层原料混合物粉末；利用上述方法按照速释层中的原料组成制得粘合剂溶液，将步骤(2)制得的包覆有缓释层的核心颗粒和速释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将速释层原料混合物粉末覆盖于缓释层表面，再经干燥、整粒后，制得复合重金属钝化剂，测定复合重金属钝化剂颗粒的平均粒径为3.05±1.10mm，含水量为0.3wt％。

实施例5

本实施例中核心颗粒的原料组成为：磁性四氧化三铁7.5kg、碳酸镁6kg，粘合剂为：淀粉0.15kg、羧甲基纤维素钠0.15kg和水2.7kg；

缓释层的原料组成为：腐植酸矿粉7.5kg、氮磷钾肥20kg，粘合剂为：淀粉0.4kg、羧甲基纤维素钠0.4kg和水7.2kg，缓释材料：环糊精7kg；

速释层的原料组成为：腐植酸矿粉20kg、氢氧化钙7.5kg,粘合剂为：淀粉0.4kg、羧甲基纤维素钠0.4kg和水7.2kg。

粘合剂溶液的制备方法为：将淀粉、羧甲基纤维素钠分别加入水中，用分散均质机调节转速为8000rpm分散均匀，然后混合，磁力搅拌30min，制备粘合剂溶液。

复合重金属钝化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将核心颗粒中的磁性四氧化三铁和碳酸镁分别粉粹，过100目筛后均匀混合，得到核心颗粒原料混合物粉末；利用上述方法按照核心颗粒中的原料组成制得粘合剂溶液，然后将核心颗粒原料混合物粉末置于流化床制粒包衣机中，采用顶喷方式将上述粘合剂溶液喷涂到核心颗粒原料混合物粉末上制粒，再经干燥、整粒后，制得核心颗粒；

(2)将缓释层中的腐植酸矿粉、氮磷钾肥和缓释材料分别粉粹，过80目筛后均匀混合，得到缓释层原料混合物粉末；利用上述方法按照缓释层中的原料组成制得粘合剂溶液，将步骤(1)制得的核心颗粒和缓释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将缓释层原料混合物粉末包覆于所述核心颗粒表面，再经干燥、整粒后，制得包覆有缓释层的核心颗粒。

(3)将速释层中的腐植酸矿粉和氢氧化钙分别粉粹，过80目筛后均匀混合，得到速释层原料混合物粉末；利用上述方法按照速释层中的原料组成制得粘合剂溶液，将步骤(2)制得的包覆有缓释层的核心颗粒和速释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将速释层原料混合物粉末覆盖于缓释层表面，再经干燥、整粒后，制得复合重金属钝化剂，测定复合重金属钝化剂颗粒的平均粒径为2.25±0.83mm，含水量为0.2wt％。

对比例1

本对比例中重金属钝化剂包括：磁性四氧化三铁7.5kg、腐植酸矿粉27.5kg、氮磷钾肥20kg、碳酸镁6kg、氢氧化钙7.5kg，粘合剂为：淀粉0.95kg、羧甲基纤维素钠0.95kg和水17.1kg。

重金属钝化剂的制备方法包括如下步骤：

将磁性四氧化三铁、腐植酸矿粉、氮磷钾肥、碳酸镁和氢氧化钙分别粉粹，过100目筛后均匀混合，得到混合物粉末；将淀粉、羧甲基纤维素钠分别加入水中，用分散均质机调节转速为8000rpm分散均匀，然后混合，磁力搅拌30min，制备粘合剂溶液，然后将上述混合物粉末置于流化床制粒包衣机中，采用顶喷方式将上述粘合剂溶液喷涂到上述混合物粉末上制粒，再经干燥、整粒后，制得重金属钝化剂。

测定重金属钝化剂颗粒的平均粒径为2.83±1.14mm，含水量为0.3wt％。

对比例2

本对比例中重金属钝化剂包括：磁性四氧化三铁7.5kg、腐植酸矿粉27.5kg、氮磷钾肥20kg、碳酸镁6kg、氢氧化钙7.5kg，粘合剂为：淀粉0.95kg、羧甲基纤维素钠0.95kg和水17.1kg，缓释材料：海藻酸钠3kg和甲壳胺4kg。

重金属钝化剂的制备方法包括如下步骤：

将磁性四氧化三铁、腐植酸矿粉、氮磷钾肥、碳酸镁、氢氧化钙、海藻酸钠和甲壳胺分别粉粹，过100目筛后均匀混合，得到混合物粉末；将淀粉、羧甲基纤维素钠分别加入水中，用分散均质机调节转速为8000rpm分散均匀，然后混合，磁力搅拌30min，制备粘合剂溶液，然后将上述混合物粉末置于流化床制粒包衣机中，采用顶喷方式将上述粘合剂溶液喷涂到上述混合物粉末上制粒，再经干燥、整粒后，制得重金属钝化剂。

测定重金属钝化剂颗粒的平均粒径为2.61±1.01mm，含水量为0.2wt％。

评价例

1、试验地概况：试验在江西省贵溪市某大型工矿企业、德兴市某大型工矿企业附近分别开展，供试样地受重金属污染严重，前者主要受铜(Cu)、镉(Cd)污染，后者主要受铅(Pb)、锌(Zn)污染。试验地均为多年弃耕红壤荒地，表层土壤(0-20cm)的基础性质见表1。

表1 供试土壤基础性质

注：表中土壤pH和养分指标采用常规方法测定，重金属的有效态含量采用TCLP法测定，下同。

2、试验方法：试验设8个处理：分别为不施重金属钝化剂的空白对照，施用本发明实施例1-5制备的复合重金属钝化剂、施用本发明对比例1和对比例2制备的重金属钝化剂，试验的供试植物为樟苗。在樟苗移栽前将上述钝化剂撒施于地表，与表土翻扒混匀，用量为150kg/亩，每处理的面积为40m²(5m×8m)，3次重复。樟苗选用苗高大于50厘米，苗径粗壮、根系发达、无病虫感染的1年生健康幼苗，移栽时株行距为0.5×0.8米，移栽密度约为2.5万株/hm²，移栽深度约20厘米，移栽后离地10厘米截杆。各处理除土壤重金属钝化剂不同外，其他操作管理均相同。在樟苗移栽6个月和12个月后采集表层土样，测定土壤有效态重金属含量，在移栽12个月后观察樟苗生长情况，包括樟苗成活率，以及成活樟苗的苗高和胸径。

从表2可以看出，对于贵溪铜、镉污染土壤而言，与空白对照相比，施加本发明实施例1-5中的复合重金属钝化剂能够明显降低污染土壤中有效铜和有效镉的含量，在移苗6个月时，其土壤有效铜和有效镉的平均降幅分别达到39.8％和63.9％，在移苗12个月时，二者进一步达到68.1％和76.5％,其中以实施例3的效果最佳。而对比例1的速释重金属钝化剂虽然在移苗6个月时对土壤重金属的钝化效果较为明显，但并不持久，后期有所反复，移苗12个月时土壤有效铜和有效镉的降幅仅为33.6％和50.0％；对比例2的缓释重金属钝化剂虽然效果持久，但发挥效果较慢，在6个月时土壤有效铜和有效镉的平均降幅仅为25.5％和47.2％，在12个月时的钝化效果也弱于本发明实施例1-5中的复合重金属钝化剂。同样，对于德兴铅、锌污染土壤，各处理也有相似的变化趋势。

表2 不同重金属钝化剂处理后土壤有效态重金属含量

从表3可以看出，不使用钝化剂的空白对照，樟苗的成活率极低，并且长势很差。施用本发明实施例1-5中的复合重金属钝化剂，两地樟苗的平均成活率达到了72.5％和71.6％，平均苗高达到了63.2cm和70.0cm，平均胸径达到了1.56cm和1.70cm。各实施例中，实施例1-3的效果明显优于实施例4和实施例5，说明通过对复合重金属钝化剂的组成的优化，有利于提高其金属钝化效果和酸性改良效果，促进樟苗的生长，提高樟苗的成活率。而对比例1的速释重金属钝化剂和对比例2的缓释重金属钝化剂虽然相对于空白对照也明显改善樟苗的成活率和生长状况，但效果要远差于实施例1-5中的复合重金属钝化剂。因此，本发明中的复合重金属钝化剂能够快速且长久的钝化酸性红壤中的有效态重金属，明显降低其含量，减轻其对樟苗的毒害作用，同时还兼顾改善红壤酸性、供应植物养分的功效，因此能够提高移栽樟苗的成活率，并促进其生长发育。

表3 不同重金属钝化剂处理12个月后樟苗生长情况

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种适宜南方酸性红壤的复合重金属钝化剂，其特征在于，由内到外依次包括核心颗粒，覆盖于所述核心颗粒表面的缓释层和覆盖于所述缓释层表面的速释层，按重量份数计，

所述核心颗粒包括重金属吸附材料5-10份，改酸物质2-10份和粘合剂2-5份；

所述缓释层包括腐植酸矿粉5-10份，氮磷钾肥10-30份、粘合剂4-10份和缓释材料5-10份；

所述速释层包括腐植酸矿粉10-30份、改酸物质5-10份和粘合剂4-10份；所述重金属吸附材料为磁性四氧化三铁，所述磁性四氧化三铁的粒径为50-150μm；所述速释层中的改酸物质为氧化钙、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化镁中的一种或至少两种的混合物；

所述核心颗粒中的改酸物质为石灰氮、石灰石、碳酸钙和碳酸镁中的一种或至少两种的混合物。

2.根据权利要求1所述的复合重金属钝化剂，其特征在于，所述粘合剂为淀粉、羟丙甲纤维素、羧甲基纤维素钠、田菁胶和膨润土中一种或至少两种的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的复合重金属钝化剂，其特征在于，所述缓释材料为海藻酸钠、甲壳胺、聚维酮和环糊精中的一种或至少两种的混合物。

4.根据权利要求3所述的复合重金属钝化剂，其特征在于，所述缓释材料为质量比为1:1-1:3的海藻酸钠和甲壳胺的混合物。

5.一种权利要求1-4中任一项所述的复合重金属钝化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将核心颗粒中的重金属吸附材料和改酸物质分别粉粹，混合均匀，得到核心颗粒原料混合物粉末；对核心颗粒原料混合物粉末进行造粒，在造粒过程中加入粘合剂粉末或者粘合剂溶液，再经干燥、整粒后，制得核心颗粒；

（2）将缓释层中的腐植酸矿粉、氮磷钾肥和缓释材料分别粉粹，混合均匀，得到缓释层原料混合物粉末；将步骤（1）制得的核心颗粒和缓释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将缓释层原料混合物粉末包覆于所述核心颗粒表面，再经干燥、整粒后，制得包覆有缓释层的核心颗粒；

（3）将速释层中的腐植酸矿粉和改酸物质分别粉粹，混合均匀，得到速释层原料混合物粉末；将步骤（2）制得的包覆有缓释层的核心颗粒和速释层原料混合物粉末加入流化床中，同时喷涂粘合剂溶液，将速释层原料混合物粉末覆盖于缓释层表面，再经干燥、整粒后，制得复合重金属钝化剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述复合重金属钝化剂的含水量为0.1-0.3wt%，粒径为2-6mm。

7.一种权利要求1-4中任一项所述的复合重金属钝化剂或者权利要求5或6所述的制备方法制得的复合重金属钝化剂的应用，其特征在于，在播种前或移植幼苗前将所述复合重金属钝化剂施加到土壤耕作层，并与土壤混合均匀。