CN110016345A - 一种降镉稳砷土壤钝化剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种降镉稳砷土壤钝化剂及其使用方法，该钝化剂由煤质活性炭、硫酸亚铁和氧化钙按照质量比为3:3:1混合制成，所述煤质活性炭及氧化钙的粒径≤60目。使用钝化剂时，将配制好的钝化剂添加到污染土壤中，与土壤充分混匀，并加水养护，保持土壤水分为田间最大持水量的60％～70％。该钝化剂对pH为6.0～8.5的镉砷复合污染土壤具有良好的降镉稳砷的效果，同时可显著提高土壤有机质含量，增加土壤肥力。本发明降镉稳砷钝化剂中所用成分皆属于环境友好型材料，安全有效，不会带入其他有害或污染元素，且无二次污染风险、来源广泛、成本低廉、操作简单、方法易行，具有很好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明属于重金属污染土壤修复技术领域，具体是一种降镉稳砷土壤钝化剂及其使用方法。
背景技术
农田土壤重金属污染日益严重，特别是镉(Cd)和砷(As)，全国点位超标率分别为7.0％和2.7％，同时被国际癌症研究机构定为I类致癌物，是典型的有毒元素。目前，我国农田土壤污染多为重金属复合污染，尤其镉、砷、铅、锌、铜复合污染居多，相较于单一污染土壤，复合污染土壤的理化性质和污染物现象的特性更复杂，土壤中镉、锌、铅等阳离子和阴离子砷的化学行为具有差异性，单一的钝化剂难以兼顾各重金属之间的性质，实现镉、砷、锌的协同钝化。
目前，针对土壤中多种重金属并存的复合污染的修复主要也是集中在化学钝化法上。钝化修复技术的关键在于钝化剂的选择，对于多种重金属并存的复合污染土壤的修复需要兼顾各重金属之间的性质，大量研究发现活性炭和氧化钙对镉具有良好的固定效果，而硫酸亚铁表面含有丰富的羟基位点，能与ASO3 4-、ASO3 3-结合形成内表面和外表面螯合物，以铁砷沉淀、离子交换和吸附等作用形式对砷具有良好的固定效果利用这三种材料进行复配，研发具有降镉稳砷效果的钝化剂，降低它们的生物有效性，减少作物可食部位重金属含量是非常有意义的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对土壤中重金属镉与砷离子形态差异和截然不同的化学行为、镉砷间复杂的交互作用及镉砷协同钝化的问题，提供一种具有降镉稳砷功效的土壤重金属钝化剂及其使用方法。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明一种降镉稳砷土壤钝化剂，由煤质活性炭、硫酸亚铁、氧化钙按照质量比为3:3:1混合制成。
本发明所述煤质活性炭及氧化钙的粒径≤60目。
本发明所述降镉稳砷土壤钝化剂的使用方法，是按以下步骤进行操作：
(1)将配制好的钝化剂添加到污染土壤中，钝化剂的添加量为污染土壤质量的3％；
(2)将钝化剂与污染土壤搅拌均匀，使钝化剂与土壤充分混匀；
(3)按田间最大持水量的60％～70％往土壤中加水；
(4)稳定10～30天，期间保持土壤水分达到田间最大持水量的60％～70％。
本发明所述钝化剂适用于pH范围为6.0～8.5的污染土壤。
本发明降镉稳砷土壤钝化剂具有如下有益效果：
(1)本发明能较好的实现土壤中重金属镉、砷的协同钝化，具有良好的降镉稳砷功效，使用本发明的钝化剂能显著降低土壤中有效态镉、砷，使重金属复合污染的土壤中有效态镉、砷在10天培养时间内，与对照组相比，有效态镉和砷分别下降了37％～67％和20％～32％，对于重金属的钝化效果极为显著，同时还能提高土壤有机质含量。
(2)本发明适用于镉砷复合污染农田旱地修复，成本较低、操作简单、方法易行，具有很好的推广应用价值。
(3)本发明的原料来源广泛，配方简单，使用方便，生产过程无污染；
(4)本发明施加的钝化剂对土壤本身没有负面影响，不造成二次污染。
附图说明
图1为不同实施例钝化处理下土壤中有效态镉的降低率示意图。
图2为不同实施例钝化处理下土壤中有效态砷的降低率示意图。
图3为不同实施例钝化处理下土壤pH变化示意图。
图4为不同实施例钝化处理下土壤有机质含量变化示意图。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步说明，但本发明不仅限于此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
下述实施例中所述煤质活性炭采购自东莞洪笙活性炭有限公司，硫酸亚铁和氧化钙采购自市面上的药剂公司。实验所用土壤为旱作土壤(玉米地、蔬菜地)，土壤pH范围为6.0～8.5，主要污染物为镉、砷复合污染。
实施例1：
(1)土壤采自玉米地，土壤pH为6.2，总镉为4.68mg/kg，总砷为43.4mg/kg，土壤自然风干后过研磨过筛。
(2)与土壤混合：以不添加钝化剂材料作为空白对照处理，将总添加量为污染土壤质量的3％的钝化剂添加入污染土壤中，其中钝化剂组成为煤质活性炭、硫酸亚铁和氧化钙，煤质活性炭、硫酸亚铁和氧化钙的质量比为3:3:1，将三种物质充分混匀后添加入土壤中，将钝化剂与土壤充分搅拌均匀后，加入一定量的水，保持土壤水分达到田间最大持水量的60-70％。
(3)反应：稳定20天后采用DTPA提取法测定土壤有效态镉，采用盐酸提取法测定土壤有效态砷，同时测定土壤的pH值和有机质含量。
实施例2-4：
与实施例1不同之处在于，所应用的污染土壤不同，主要体现在土壤pH值上，详见表1；使用方法及测定方法与实施例1相同。
表1：各实施例中的钝化剂添加量及实验土壤性质
图1所示，反映了不同实施例中钝化处理对土壤有效态镉的降低率。在不同pH的镉砷污染土壤中添加相同质量的本发明钝化剂，土壤中的有效态镉与对照组相比，分别下降了37.86％、41.30％、66.67％、37.50％。
图2所示，反映了不同实施例中钝化处理对土壤有效态砷的降低率。在不同pH的镉砷污染土壤中添加相同质量的本发明药剂，土壤中的有效态砷与对照组相比，分别下降了17.05％、22.02％、25.68％、23.68％。
图3所示，反映了不同实施例中钝化剂的添加对土壤pH的影响。在不同pH的镉砷污染土壤中添加相同质量的本发明钝化剂，土壤pH的变化不同，应用于pH为6.2的污染土壤时，添加3％的本发明钝化剂可使pH提高0.86个单位；当应用于pH为7.4和7.8的污染土壤时，添加3％的本发明钝化剂可使pH提高0.1个单位；当应用于pH为8.2的污染土壤时，添加3％的本发明钝化剂可则使pH降低0.62个单位。
图4所示，反映了不同实施例中钝化剂的添加对土壤有机质含量的影响。在不同pH的镉砷污染土壤中添加相同质量的本发明钝化剂，土壤中的有机质含量与对照组相比，分别提高了22.18％、20.10％、12.78％、13.02％。
由上述实验结果表明，使用本发明的降镉稳砷钝化剂可以显著降低土壤中有效态镉、砷的含量，同时能提高土壤有机质含量，从而同时达到降镉稳砷以及改善土壤肥力的目的。
Claims (4)
1.一种降镉稳砷土壤钝化剂，其特征在于：该钝化剂由煤质活性炭、硫酸亚铁、氧化钙按照质量比为3:3:1混合制成。
2.根据权利要求1所述降镉稳砷土壤钝化剂，其特性在于，所述煤质活性炭及氧化钙的粒径≤60目。
3.根据权利要求1或2所述降镉稳砷土壤钝化剂的使用方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行操作：
(1)将配制好的钝化剂添加到污染土壤中，钝化剂的添加量为污染土壤质量的3％；
(2)将钝化剂与污染土壤搅拌均匀，使钝化剂与土壤充分混匀；
(3)按田间最大持水量的60％～70％往土壤中加水；
(4)稳定10～30天，期间保持土壤水分达到田间最大持水量的60％～70％。
4.根据权利要求3所述降镉稳砷土壤钝化剂，其特征在于，所述钝化剂适用于pH范围为6.0～8.5的污染土壤。
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