CN109702007A - 一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境工程领域技术领域，具体涉及一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，包括如下步骤：1)将土壤修复药剂和有机肥A加入受镉污染水稻田耕植土壤的0‑20cm土层中；2)然后在20‑40cm土层未污染的土壤中加入有机肥B和氧化钙，调节pH值为6.5‑7.5；3)再将20‑40cm添加过有机肥的土壤翻转到土壤0‑20cm表层；4)经过90‑150天的修复，可达到修复镉污染土壤的目的。本发明土壤修复方法适用范围广、修复周期短，能阻断残留重金属对环境的风险，所用修复药剂与污染物发生络合、螯合反应，尤其是修复药剂中的磷矿粉可使污染土壤中镉由活性高的交换态向活性较低的酸溶态及残渣态转化，从而有效降低镉的生物有效性和迁移能力。

Description

一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法

技术领域

本发明涉及环境工程领域技术领域，具体涉及一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法。

背景技术

伴随科技发展及工业化进程加快，重金属污染现在已成为人们对环境污染关注的，据环境保护部和国土资源部2017年公布《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出，其中土壤、污泥、灌溉污水和大气沉降颗粒物等各种介质中的镉，形成对食品“从土壤餐桌”的污染。目前，针对土壤中重金属镉污染的修复主要集中在在物理法、化学法、生物法和联合修复技术上。物理、化学修复主要包括电化土壤恢复法、淋洗技术、电动力学修复、化学改良剂法、表面活性清洗剂修复法、氧化或还原技术和光催化降解技术，虽然物理和化学治理的优点是治理效果和费用都相对适中，但是物理法和化学法存在一定的局限性，并且会带来二次污染；生物修复主要包括微生物修复技术、植物修复技术、微生物修复技术利用微生物本身的一些特征，通过其吸附能力，降低土壤中重金属的毒性或生物有效性，改变作物根际圈微生物生存环境，通过植物对重金属进行吸收、固定或挥发，微生物将土壤中重金属进行钝化，进而改变重金属的生物有效性，降低对其他作物的毒害作用，植物修复技术具有治理效果的永久性、治理过程的原位性、治理成本的低廉性、环境美学的兼容性等优点，但是其工期长，成本高昂；污染土壤联合修复技术分为“物理-化学”联合修复技术和植物与微生物联合修复，其中物理和化学修复是利用污染物的物理和化学特性，通过分离和固定以及改变存在状态等方式，将污染物从土壤中去除，植物作用于污染物主要有吸收、转化、降解以及挥发等方法，土壤微生物是土壤中的活性胶体，具有比表面大、带电荷、代谢活动旺盛等特征，一般在受污染的土壤中，会富集多种具有高耐受性的真菌和细菌，而这些微生物会通过多种作用方式影响土壤中污染物的毒性。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，该方法适用范围广、现场施工容易、修复周期短，能基本阻断残留重金属对环境的风险，所用修复药剂与污染物发生络合、螯合化学反应，将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形态来实现其无害化，降低对生态系统危害性的风险。通过对水稻田重金属镉污染土壤的修复技术及其强化措施的研发与工程示范，可为我国水稻田改良和快速修复提供经济效益高、治理效果好、生物安全、环境友好，具有推广应用价值的技术保障。

而本发明中所述修复药剂的制备方法简单易于操作，可大规模生产，而且利用此方法制得药剂不仅能够实现镉污染农田的持效性修复，还能够显著改善土壤结构并提高土壤肥力，促进水稻生长。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，该方法包括如下步骤：

1)将土壤修复药剂和有机肥A加入受镉污染水稻田耕植土壤的0-20cm土层中；

2)然后在20-40cm土层未污染的土壤中加入有机肥B和氧化钙，调节pH值为6.5-7.5；

3)再将20-40cm添加过有机肥B的土壤翻转到土壤0-20cm表层；

4)经过90-150天的修复，可以达到修复镉污染农田土壤的目的。

本发明的修复方法在耕植土壤的0-20cm土层中加入修复药剂，所用修复药剂与污染土壤中的重金属镉发生络合、螯合等化学反应，将污染土壤中的镉由活性高的交换态向活性较低的酸溶态及残渣态转化实现了无害化，从而降低对生态系统危害性的风险，有机肥A的加入可以在土壤深层修复过程中补充土壤的肥力；利用置换原理将20-40cm土层未污染的土壤翻转至原先土壤0-20cm的表层形成新的耕植土壤，为增加新耕植土壤的肥力，在将20-40cm土层未污染的土壤翻转加入有机肥B使新的耕植土壤维持良好的营养水平，在保证修复效果的同时保证了修复后土壤的肥力，同时加入氧化钙可以调节新耕植土壤pH值使其维持在6.5-7.5。

优选的，所述步骤1)中，土壤修复药剂的用量为1-5份/每100份；所述步骤2)中，加入1-5份/每100份的有机肥。

本发明的修复方法在所述步骤1)中，严格控制土壤修复药剂的用量为1-5份/每100份，若用量过低则达不到彻底修复土壤的效果，若用量过高因其中含有磷矿粉会导致土壤磷含量过高，肥腻过剩等新的问题。

优选的，所述耕植土层0-20cm处的pH值为5.5-6.5。

本发明的修复方法在所述步骤1)中，所述耕植土层0-20cm处的pH值为5.6-6.0，因为在酸性条件下，离子态镉的比例越大，而选用的耕植土层0-20cm处土壤pH值为5.6-6.0，可以使耕植土壤中离子态镉的比例越大，有助于所用修复药剂与其发生络合、螯合等化学反应，将污染土壤中的镉由活性高的交换态向活性较低的酸溶态及残渣态转化，从而降低对生态系统危害性的风险，提高本发修复方法的修复效果。

优选的，所述土壤修复药剂包括如下重量份原料：

本发明修复方法中所用修复药剂选用如上原料制得，其中所用磷矿粉可使污染土壤中的镉由活性高的交换态向活性较低的酸溶态及残渣态转化，从而有效降低镉的生物有效性和迁移能力；铁基化合物中含有的Fe³⁺可以与水中OH^-反应生成Fe(OH)₃，进而抑制固定化后土壤由于pH值高活化砷酸离子，从而降低固定化后土壤pH值和减少土壤钝化后砷的浸出，从而达到镉污染的土壤的修复；而增肥剂的加入可以在修复耕植土层0-20cm处土壤的过程中辅助所用有机肥A提升土壤的肥力。

优选的，所述增肥剂为氮肥和鸡粪按照重量比为1：10-15组成的混合物。

本发明所用修复药剂中所述增肥剂采用氮肥和鸡粪组成的混合物，不仅可以增加土壤中氮元素的含量还可以同时为土壤增加有机肥的含量，而有机肥的含量又会影响土壤中离子态镉的含量，土壤中有机质含量越高，离子态镉的比例越大，有助于离子态镉与修复药剂发生络合、螯合等化学反应，将污染土壤中的镉由活性高的交换态向活性较低的酸溶态及残渣态转化，进而提高本发明修复方法的修复效果。

优选的，所述土壤调理剂为改性粉煤灰和凹凸棒石按照重量比为0.8-1.6:1组成的混合物。

本发明所用修复药剂中所述土壤调理剂采用改性粉煤灰和凹凸棒石组成的混合物，其中加入改性粉煤灰因其通过碱改性后，粉煤灰中的玻璃相被破碎并形成晶体，增强了对重金属镉的吸附作用，改善土壤的结构；而凹凸棒石形成的外界条件是pH≈8的高碱度、适当盐度、一定温度及介质中有比例适当的SiO2、Al2O3、和MgO组分，其结构体内有足够多的通道可吸附土壤中的重金属镉离子，达到部分固定目的，进而从整体上促进本发明修复方法所用药剂对重金属镉污染土壤的修复效果。

优选的，所述改性粉煤灰由如下步骤制得：

1)将脱硫石膏和粉煤灰按照重量比为1:3-8混合，进行粗磨合至细粉；

2)对细粉进行筛选，用1000～1600目的筛分筛选用于改性的颗粒；

3)对筛选后的颗粒用NaOH溶液进行表面喷雾改性处理，所述NaOH溶液与筛选后颗粒的重量比为1:10；

4)将改性处理后的细粉洗涤去除多余的碱性物质，置于温度为45-60℃的烘箱内烘干得到所述改性粉煤灰。

本发明所用修复药剂中所述改性粉煤灰采用上述方法制得，将脱硫石膏和粉煤灰共混研磨的操作能够增加粉煤灰的活化能，紧接着对筛选后共混料用NaOH溶液进行表面喷雾改性处理处理的操作(之后将改性处理后的细粉加入去离子水中洗涤，静置去除上层水收集沉淀，反复多次重复上说操作，直至完全清除多余碱性物质为止)，能够进一步增加混料的活化能，提高粉煤灰吸附性能，在制得的修复药剂中可以有效辅助吸附磷矿粉吸附污染土壤中重金属镉而不改变土壤结构。其中改性粉煤灰制备步骤2)中要严格控制筛选用于改性的颗粒的粒径，若粒径过大则不利于NaOH喷雾对其表面的改性处理，使改性不充分，若粒径过小则得到改性后的粉煤灰的空隙变小，不利于增强其吸附能力；步骤2)中严格控制烘干时的温度在45-60℃范围内，若温度过高容易导致改性得到晶体破裂，进而影响改性效果，若温度过低，则烘干时间过长不宜将其含有的水分蒸干。

优选的，所述土壤修复药剂由如下步骤制得：

1)按照质量份数将所述磷矿粉和土壤调理剂混合搅拌均匀，得到组分A，备用；

2)按照质量份数将所述增肥剂加入铁基化合物中，搅拌混合均匀，得到组分B，备用；

3)然后将组分B加入组分A中，充分搅拌均匀，得到土壤修复药剂。

本发明一种用于农田重金属镉中度污染修复药剂的制备方法包括如上所述步骤，操作步骤简单，控制方便，生产效率高，而利用此方法制得的土壤修复药剂可以有效降低钝化后土壤镉的浸出浓度。

本发明的有益效果在于：该土壤修复方法适用范围广、现场施工容易、修复周期短，能阻断残留重金属对环境的风险，所用修复药剂与污染物发生络合、螯合反应，将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形态来实现其无害化，尤其是修复药剂中的磷矿粉可显著降低土壤中镉的含量，可使污染土壤中的镉由活性高的交换态向活性较低的酸溶态及残渣态转化，从而有效降低镉的生物有效性和迁移能力，进而降低对生态系统危害性的风险。通过对水稻田重金属镉污染土壤的修复技术及其强化措施的研发与工程示范，可为我国水稻田改良和快速修复提供经济效益高、治理效果好、生物安全、环境友好的修复方法，具有推广应用价值的技术保障。

本发明的制备方法简单易于操作，可大规模生产，而且利用此方法制得药剂不仅能够实现镉污染农田的持效性修复，还能够显著改善土壤结构并提高土壤肥力，促进水稻生长。

附图说明

图1是本发明原位修复前土壤的纵向结构图；

图2是本发明原位修复后土壤的纵向结构图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例1

一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)将1份/每100份土壤修复药剂加入受镉污染水稻田耕植土壤的表层，同时加入有机肥A；

2)然后在20cm土层未污染的土壤中加入1份/每100份的机肥B，加入氧化钙调节pH值为6.5；

3)再将20cm处添加过有机肥的土壤翻转到土壤表层；

4)经过90天的修复，可达到修复镉污染农田土壤的目的。

所述耕植土壤表层处的pH值为5.5。

所述土壤修复药剂包括如下重量份原料：

所述增肥剂为氮肥和鸡粪按照重量比为1：10组成的混合物。

所述土壤调理剂为改性粉煤灰和凹凸棒石按照重量比为0.8:1组成的混合物。

所述改性粉煤灰由如下步骤制得：

1)将脱硫石膏和粉煤灰按照重量比为1:3混合，进行粗磨合至细粉；

2)对细粉进行筛选，用1000目的筛分筛选用于改性的颗粒；

3)对筛选后的颗粒用NaOH溶液进行表面喷雾改性处理，所述NaOH溶液与筛选后颗粒的重量比为1:6；

4)将改性处理后的细粉洗涤去除多余的碱性物质，置于温度为45℃的烘箱内烘干得到所述改性粉煤灰。

所述土壤修复药剂由如下步骤制得：

1)按照质量份数将所述磷矿粉和土壤调理剂混合搅拌均匀，得到组分A，备用；

2)按照质量份数将所述增肥剂加入铁基化合物中，搅拌混合均匀，得到组分B，备用；

3)然后将组分B加入组分A中，充分搅拌均匀，得到土壤修复药剂。

实施例2

一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)将2份/每100份土壤修复药剂加入受镉污染水稻田耕植土壤的5cm土层中，同时加入有机肥A；

2)然后在25cm土层未污染的土壤中加入2份/每100份的机肥B，加入氧化钙调节pH值为6.75；

3)再将25cm处添加过有机肥的土壤翻转到土壤5cm表层；

4)经过105天的修复，可以达到修复镉污染农田土壤的目的。

所述耕植土层5cm处的pH值为5.75。

所述土壤修复药剂包括如下重量份原料：

所述增肥剂为氮肥和鸡粪按照重量比为1：11组成的混合物。

所述土壤调理剂为改性粉煤灰和凹凸棒石按照重量比为1.0:1组成的混合物。

所述改性粉煤灰由如下步骤制得：

1)将脱硫石膏和粉煤灰按照重量比为1:4混合，进行粗磨合至细粉；

2)对细粉进行筛选，用1150目的筛分筛选用于改性的颗粒；

3)对筛选后的颗粒用NaOH溶液进行表面喷雾改性处理，所述NaOH溶液与筛选后颗粒的重量比为1:7；

4)将改性处理后的细粉洗涤去除多余的碱性物质，置于温度为48℃的烘箱内烘干得到所述改性粉煤灰。

所述土壤修复药剂由如下步骤制得：

1)按照质量份数将所述磷矿粉和土壤调理剂混合搅拌均匀，得到组分A，备用；

2)按照质量份数将所述增肥剂加入铁基化合物中，搅拌混合均匀，得到组分B，备用；

3)然后将组分B加入组分A中，充分搅拌均匀，得到土壤修复药剂。

实施例3

一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)将3份/每100份土壤修复药剂加入受镉污染水稻田耕植土壤的10cm土层中，同时加入有机肥A；

2)然后在30cm土层未污染的土壤中加入3份/每100份的机肥B，加入氧化钙调节pH值为7.0；

3)再将30cm处添加过有机肥的土壤翻转到土壤10cm表层；

4)经过120天的修复，可达到修复镉污染农田土壤的目的。

所述耕植土层10cm处的pH值为6。

所述土壤修复药剂包括如下重量份原料：

所述增肥剂为氮肥和鸡粪按照重量比为1：12组成的混合物。

所述土壤调理剂为改性粉煤灰和凹凸棒石按照重量比为1.2:1组成的混合物。

所述改性粉煤灰由如下步骤制得：

1)将脱硫石膏和粉煤灰按照重量比为1:5混合，进行粗磨合至细粉；

2)对细粉进行筛选，用1300目的筛分筛选用于改性的颗粒；

3)对筛选后的颗粒用NaOH溶液进行表面喷雾改性处理，所述NaOH溶液与筛选后颗粒的重量比为1:8；

4)将改性处理后的细粉洗涤去除多余的碱性物质，置于温度为52℃的烘箱内烘干得到所述改性粉煤灰。

所述土壤修复药剂由如下步骤制得：

1)按照质量份数将所述磷矿粉和土壤调理剂混合搅拌均匀，得到组分A，备用；

2)按照质量份数将所述增肥剂加入铁基化合物中，搅拌混合均匀，得到组分B，备用；

3)然后将组分B加入组分A中，充分搅拌均匀，得到土壤修复药剂。

实施例4

一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)将4份/每100份土壤修复药剂加入受镉污染水稻田耕植土壤的15cm土层中，同时加入有机肥A；

2)然后在35cm土层未污染的土壤中加入4份/每100份的机肥B，加入氧化钙调节pH值为7.25；

3)再将35cm处添加过有机肥的土壤翻转到土壤15cm表层；

4)经过135天的修复，可达到修复镉污染农田土壤的目的。

所述耕植土层15cm处的pH值为6.25。

所述土壤修复药剂包括如下重量份原料：

所述增肥剂为氮肥和鸡粪按照重量比为1：13组成的混合物。

所述土壤调理剂为改性粉煤灰和凹凸棒石按照重量比为1.4:1组成的混合物。

所述改性粉煤灰由如下步骤制得：

1)将脱硫石膏和粉煤灰按照重量比为1:7混合，进行粗磨合至细粉；

2)对细粉进行筛选，用1450目的筛分筛选用于改性的颗粒；

3)对筛选后的颗粒用NaOH溶液进行表面喷雾改性处理，所述NaOH溶液与筛选后颗粒的重量比为1:9；

4)将改性处理后的细粉洗涤去除多余的碱性物质，置于温度为56℃的烘箱内烘干得到所述改性粉煤灰。

所述土壤修复药剂由如下步骤制得：

1)按照质量份数将所述磷矿粉和土壤调理剂混合搅拌均匀，得到组分A，备用；

2)按照质量份数将所述增肥剂加入铁基化合物中，搅拌混合均匀，得到组分B，备用；

3)然后将组分B加入组分A中，充分搅拌均匀，得到土壤修复药剂。

实施例5

一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)将5份/每100份土壤修复药剂加入受镉污染水稻田耕植土壤的20cm土层中，同时加入有机肥A；

2)然后在40cm土层未污染的土壤中加入5份/每100份的机肥B，加入氧化钙调节pH值为7.5；

3)再将40cm处添加过有机肥的土壤翻转到土壤20cm表层；

4)经过150天的修复，可达到修复镉污染农田土壤的目的。

所述耕植土层20cm处的pH值为6.5。

所述土壤修复药剂包括如下重量份原料：

所述增肥剂为氮肥和鸡粪按照重量比为1：15组成的混合物。

所述土壤调理剂为改性粉煤灰和凹凸棒石按照重量比为1.6:1组成的混合物。

所述改性粉煤灰由如下步骤制得：

1)将脱硫石膏和粉煤灰按照重量比为1:8混合，进行粗磨合至细粉；

2)对细粉进行筛选，用1600目的筛分筛选用于改性的颗粒；

3)对筛选后的颗粒用NaOH溶液进行表面喷雾改性处理，所述NaOH溶液与筛选后颗粒的重量比为1:10；

4)将改性处理后的细粉洗涤去除多余的碱性物质，置于温度为60℃的烘箱内烘干得到所述改性粉煤灰。

所述土壤修复药剂由如下步骤制得：

1)按照质量份数将所述磷矿粉和土壤调理剂混合搅拌均匀，得到组分A，备用；

2)按照质量份数将所述增肥剂加入铁基化合物中，搅拌混合均匀，得到组分B，备用；

3)然后将组分B加入组分A中，充分搅拌均匀，得到土壤修复药剂。

对比例1

一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)将1份/每100份土壤修复药剂加入受镉污染水稻田耕植土壤的表层，同时加入有机肥A；

2)然后在20cm土层未污染的土壤中加入1份/每100份的机肥B，加入氧化钙调节pH值为6.5；

3)再将20cm处添加过有机肥的土壤翻转到土壤表层；

4)经过90天的修复，可达到修复镉污染农田土壤的目的。

所述耕植土壤表层处的pH值为5.5。

所述土壤修复药剂包括如下重量份原料：

铁基化合物 5份

增肥剂 15份

土壤调理剂 10份。

所述增肥剂为氮肥和鸡粪按照重量比为1：10组成的混合物。

所述土壤调理剂为改性粉煤灰和凹凸棒石按照重量比为0.8:1组成的混合物。

所述改性粉煤灰由如下步骤制得：

1)将脱硫石膏和粉煤灰按照重量比为1:3混合，进行粗磨合至细粉；

2)对细粉进行筛选，用1000目的筛分筛选用于改性的颗粒；

3)对筛选后的颗粒用NaOH溶液进行表面喷雾改性处理，所述NaOH溶液与筛选后颗粒的重量比为1:6；

4)将改性处理后的细粉洗涤去除多余的碱性物质，置于温度为45℃的烘箱内烘干得到所述改性粉煤灰。

所述土壤修复药剂由如下步骤制得：

1)按照质量份数将所述增肥剂加入铁基化合物中，搅拌混合均匀，得到组分A，备用；

2)按照质量份数将所述土壤调理剂加入组分A中，搅拌混合均匀，得到土壤修复药剂。

对比例2

一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)将3份/每100份土壤修复药剂加入受镉污染水稻田耕植土壤的10cm土层中，同时加入有机肥A；

2)然后在30cm土层未污染的土壤中加入3份/每100份的机肥B，加入氧化钙调节pH值为7.0；

3)再将30cm处添加过有机肥的土壤翻转到土壤10cm表层；

4)经过120天的修复，可达到修复镉污染农田土壤的目的。

所述耕植土层10cm处的pH值为6。

所述土壤修复药剂包括如下重量份原料：

磷矿粉 5份

增肥剂 17份

土壤调理剂 15份。

所述增肥剂为氮肥和鸡粪按照重量比为1：12组成的混合物。

所述土壤调理剂为改性粉煤灰和凹凸棒石按照重量比为1.2:1组成的混合物。

所述改性粉煤灰由如下步骤制得：

1)将脱硫石膏和粉煤灰按照重量比为1:5混合，进行粗磨合至细粉；

2)对细粉进行筛选，用1300目的筛分筛选用于改性的颗粒；

3)对筛选后的颗粒用NaOH溶液进行表面喷雾改性处理，所述NaOH溶液与筛选后颗粒的重量比为1:8；

4)将改性处理后的细粉洗涤去除多余的碱性物质，置于温度为52℃的烘箱内烘干得到所述改性粉煤灰。

所述土壤修复药剂由如下步骤制得：

1)按照质量份数将所述磷矿粉和土壤调理剂混合搅拌均匀，得到组分A，备用；

2)按照质量份数将所述增肥剂加入组分A中，搅拌混合均匀，得到土壤修复药剂。

对比例3

一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)将5份/每100份土壤修复药剂加入受镉污染水稻田耕植土壤的20cm土层中，同时加入有机肥A；

2)然后在40cm土层未污染的土壤中加入5份/每100份的机肥B，加入氧化钙调节pH值为7.5；

3)再将40cm处添加过有机肥的土壤翻转到土壤20cm表层；

4)经过150天的修复，可达到修复镉污染农田土壤的目的。

所述耕植土层20cm处的pH值为6.5。

所述土壤修复药剂包括如下重量份原料：

磷矿粉 9份

铁基化合物 10份

增肥剂 20份。

所述增肥剂为氮肥和鸡粪按照重量比为1：15组成的混合物。

所述土壤修复药剂由如下步骤制得：

1)按照质量份数将所述磷矿粉和铁基化合物混合搅拌均匀，得到组分A，备用；

2)按照质量份数将所述增肥剂加入组分A中，搅拌混合均匀，得到土壤修复药剂。

为了说明通过实施例1-5和对比例1-3所述修复方法的实际应用效果，现对利用实施例1-5和对比例1-3所述修复方法处理后的土壤进行处理前后镉浓度的测定。

对比例4

一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)将5份/每100份土壤修复药剂加入受镉污染水稻田耕植土壤的20cm土层中，同时加入有机肥A；

2)然后在40cm土层未污染的土壤中加入5份/每100份的机肥B，加入氧化钙调节pH值为7.5；

3)再将40cm处添加过有机肥的土壤翻转到土壤20cm表层；

4)经过150天的修复，可达到修复镉污染农田土壤的目的。

所述耕植土层20cm处的pH值为6.5。

所述土壤修复药剂包括如下重量份原料：

所述增肥剂为氮肥和鸡粪按照重量比为1：15组成的混合物。

所述土壤调理剂为凹凸棒石。

所述土壤修复药剂由如下步骤制得：

1)按照质量份数将所述磷矿粉和凹凸棒石混合搅拌均匀，得到组分A，备用；

2)按照质量份数将所述增肥剂加入铁基化合物中，搅拌混合均匀，得到组分B，备用；

3)然后将组分B加入组分A中，充分搅拌均匀，得到土壤修复药剂。

为了说明利用实施例1-5和对比例1-4修复方法的实际应用效果，现对被修复土壤进行如下测试和试验

(一)测试方法

1、镉浓度的测定。

从修复后的土壤中取样，检测根据固体废物《土壤质量有效态铅和镉的测定原子吸收法》(GB/T 23739-2009)采用翻转振荡器对土壤进行浸出试验，检测修复后的土壤重金属浓度。

(二)检测结果

利用《土壤质量有效态铅和镉的测定原子吸收法》(GB/T 23739-2009)测得被污染土壤中重金属镉总量(价态、化合态、结合态和结构态)为1.4mg/kg，重金属镉总量超过土壤中镉的标准浓度0.3mg/L，因而利用本技术实施例1-5和对比实施例1-4中的修复方法对其进行修复，先对修复前污染土壤中重金属镉测出其有效态浓度为0.9mg/kg，经过本技术实施例1-5和对比实施例1-4中的修复方法对其进行修复后测得重金属镉效态浓度，如表1所示。

表1

由上述结果可知，本发明实施例1-5中所述修复方法对被重金属镉污染土壤的修复效果最佳，本发明实施例1-5中的修复方法对被重金属镉污染土壤的修复效率均大于40％(修复效果大于40％为合格)，说明本发明的技术对被重金属污染的土壤修复效果最佳。

(三)对被污染土壤做修复前后盆栽试验

试验材料

供试水稻品种为早稻14，供试土壤取自项目调查污染区域污染土壤约23kg和利用本技术实施例1-5和对比例1-4修复方法修复污染区域的土壤，各2.5kg。采样深度为0-20cm，将采集的土壤放置室内风干、研磨、混合。

第一步：空白样品

将污染土壤晾干粉碎后，分装在9个聚乙烯塑料花盆内，每盆装土2.5kg，加入蒸馏水，浇水至田间最大持水量60％，随机排列，稳定老化2d后直播水稻种子。

第二步：试验样品

编号九组对照样，每组一盆，一到九组分别盆装利用本技术实施例1-5和对比例1-4修复方法修复污染区域的土壤2.5kg，稳定老化2d后直播水稻种子。

第三步：分析水稻Cd含量

空白样品和试验样品每盆播种10～15粒水稻种子，播种深度约2～3cm，幼苗长至3叶期时，在每盆内选取5株长势相对一致的水稻苗，等到成熟期取样，用去离子水清洗干净，置于设置温度为105℃烘箱内杀青30min，再将温度调至80℃烘干至恒重，粉碎，过筛，分析水稻Cd含量如表2所以。

表2

由上述结果可知，用本发明实施例1-5中所述修复方法修复被重金属镉污染土壤的种植得到的水稻中Cd含量均降低了85％及以上，说明本发明的技术对被重金属污染的土壤修复效果最佳。

与实施例1相比，对比例1所述修复方法中所用修复药剂在制备过程中没有添加磷矿粉，对利用其修复土壤前后土壤镉浓度进行检测，分析发现此修复药剂在同样的修复方法中对被重金属镉污染土壤的修复效果不理想，尤其是对镉的固化效果，而且对土壤肥力提升不明显；说明本发明所述修复方法中所用修复药剂在制备过程中添加磷矿粉，可以有效提升对土壤的修复能力，有效降低土壤中重金属镉的含量，使镉由活性高的交换态向活性较低的酸溶态及残渣态转化，并提升土壤的肥力。

与实施例3相比，对比例2所述修复方法中所用修复药剂在制备过程中没有添加铁基化合物，对利用其修复土壤前后土壤镉浓度进行检测，分析发现此修复药剂在同样的修复方法中对被重金属镉污染土壤的修复效果不理想，尤其是对镉的固化效果，而且对土壤肥力提升不明显；说明本发明所述修复方法中所用修复药剂在制备过程中添加铁基化合物，可以有效提升对土壤的修复能力，其中的硅酸根可以与重金属镉反应，生成不易被植物吸收的硅酸化合物沉淀，有效降低土壤中重金属镉的含量，并提升土壤的肥力。

与实施例5相比，对比例3所述修复方法中所用修复药剂在制备过程中没有添加土壤调理剂，对利用其修复土壤前后土壤镉浓度进行检测，分析发现此修复药剂在同样的修复方法中对被重金属镉污染土壤的修复效果不理想，尤其是对镉的固化效果，而且对土壤肥力提升不明显；说明本发明所述修复方法中所用修复药剂在制备过程中添加土壤调理剂，由于改性使粉煤灰中的玻璃相被破碎并形成晶体，增强了对重金属镉的吸附作用，从而有效降低土壤中重金属镉的含量，有效提升了对土壤的修复能力，并提升土壤的肥力。

与实施例5相比，对比例4所述修复方法中所用修复药剂在制备过程中没有添加改性粉煤灰，对利用其修复土壤前后土壤镉浓度进行检测，分析发现此修复药剂在同样的修复方法中对被重金属镉污染土壤的修复效果不理想，尤其是对镉的固化效果和维持土壤结构的稳定性；说明本发明所述修复方法中所用修复药剂在制备过程中添加改性粉煤灰，可以有效提升对土壤的修复能力和维持土壤结构的稳定性，由于改性使粉煤灰中的玻璃相被破碎并形成晶体，增强了对重金属镉的吸附作用，从而有效降低土壤中重金属镉的含量，有效提升了对土壤的修复能力，并提升土壤的肥力。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)将土壤修复药剂和有机肥A加入受镉污染水稻田耕植土壤的0-20cm土层中；

2)然后在20-40cm土层未污染的土壤中加入有机肥B和氧化钙，调节pH值为6.5-7.5；

3)再将20-40cm添加过有机肥B的土壤翻转到土壤0-20cm表层；

4)经过90-150天的修复，可以达到修复镉污染农田土壤的目的。

2.根据权利要求1所述的一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：所述步骤1)中，土壤修复药剂的用量为1-5份/每100份；所述步骤2)中，加入1-5份/每100份的有机肥。

3.根据权利要求1所述的一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：所述耕植土层0-20cm处的pH值为5.5-6.5。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：所述土壤修复药剂包括如下重量份原料：

5.根据权利要求4所述的一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：所述增肥剂为氮肥和鸡粪按照重量比为1：10-15组成的混合物。

6.根据权利要求4所述的一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：所述土壤调理剂为改性粉煤灰和凹凸棒石按照重量比为0.8-1.6:1组成的混合物。

7.根据权利要求6所述的一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：所述改性粉煤灰由如下步骤制得：

1)将脱硫石膏和粉煤灰混合进行粗磨合至细粉；

2)对细粉进行筛选，选取用于改性的颗粒；

3)对筛选后的颗粒用NaOH溶液进行表面喷雾改性处理；

4)将改性处理后的细粉洗涤去除多余的碱性物质，烘干得到所述改性粉煤灰。

8.根据权利要求7所述的一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：所述步骤1)中，脱硫石膏和粉煤灰按照重量比为1:3-8混合；所述步骤2)中，所用筛分为1000～1600目；所述步骤3)中，所述NaOH溶液与筛选后颗粒的重量比为1:10；所述步骤4)中，烘干温度为45-60℃。

9.根据权利要求4所述的一种用于农田重金属镉中度污染的原位修复方法，其特征在于：所述土壤修复药剂由如下步骤制得：

1)按照质量份数将所述磷矿粉和土壤调理剂混合搅拌均匀，得到组分A，备用；

2)按照质量份数将所述增肥剂加入铁基化合物中，搅拌混合均匀，得到组分B，备用；

3)然后将组分B加入组分A中，充分搅拌均匀，得到土壤修复药剂。