CN110129060A - 一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂及其制备和施用方法 - Google Patents
一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂及其制备和施用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂及其制备和施用方法、属于镉污染治理技术领域,钝化剂按质量分数包括80‑90份生物质炭,1.5‑3份磷酸氢二胺,4‑5份碳酸钙,3‑5份生石灰,1.5‑3份羟基磷灰石。本发明通过炭基复合钝化剂,降低白菜对镉吸收的效果,减少白菜中的镉含量,从源头减少镉进入生物链,既能够作为肥料,又能够钝化土壤重金属,不会对土壤本身造成板结和影响,且具有改良土壤和防止氮磷损失的效果。
Description
技术领域
本发明属于钝化剂制备与重金属污染治理技术领域,具体为一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂及其制备和施用方法。
背景技术
近年来,我国农田土壤重金属污染形势严峻,全国总的土壤超标率为16.1%,其中镉的污染最为突出,最超标率最高的重金属,全国镉污染点位高达7%。土壤镉污染严重威胁农产品质量安全和人类身体健康。我国刚出台的《土壤污染防治法》和《土壤污染防治行动计划》要求对污染土壤进行治理和安全利用,并在2020年之前受污染耕地安全利用率达到90%,在较短的时间内实现受污染耕地的安全利用,实现农产品安全生产,是当前和今后一个时期内国家和各级政府的一项重要任务。
目前土壤修复技术主要有物理、化学、生物3类修复方式。物理修复方法如客土、换土法,化学修复方法如化学淋洗法、电动修复法,等因工程量大、成本高,易造成二次污染等原因不适用与大面积耕地土壤修复;植物修复方法因超积累植物的环境适应性差、选择性单一,且修复周期长,也不适合大面积开展;原位钝化技术操作简便、成本相对较低,可以边生产边治理,从而有利于大面积推广。
就原位钝化而言,现有的单一钝化剂也存在一定的缺陷,如石灰需经常施用,而长期大量施用石灰可能会造成土壤板结、降低土壤微生物活性以及作物减产等问题。生物质炭作物一种新型土壤改良剂近年来得到了充分的重视,其在土壤固碳减排、保水保肥及降低土壤污染物活性等方面具有很好的优势,同时也有利于解决秸秆焚烧等造成的环境污染和养分损失等问题。然而,生物质炭单一施用用量较大、成本也较高,不利于大面积推广。
白菜种类较多,是一种深受南北方居民喜欢的通用型蔬菜,其生长速度较快、产量较高、价格较低,每年居民消耗的白菜量数量巨大,一般由城市周边菜地或土壤中种植,而我国城市周边土壤环境中重金属污染非常严重,土壤中残留有大量的重金属,尤其是镉,其经白菜吸收通过食物链最终危害人体健康,而白菜的食用量最大,造成通过白菜在人体中聚集的镉污染问题也较为严重,因此有必要针对白菜,开发一种新型的钝化剂和施用方法,来降低农作物尤其是白菜中镉累积量,减少对人体的危害。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂及其制备和施用方法,通过炭基复合钝化剂,降低白菜对镉吸收的效果,减少白菜中的镉含量,从源头减少镉进入生物链,钝化剂既能够作为肥料,又能够钝化土壤重金属,不会对土壤本身造成板结和影响,且具有改良土壤和防止氮磷损失的效果。
本发明使用的技术方案如下:
本发明技术方案的第一目的是提供一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂,上述钝化剂按质量分数包括80-90份生物质炭,1.5-3份磷酸氢二胺,4-5份碳酸钙,3-5份生石灰,1.5-3份羟基磷灰石。
作为优选,本发明提供的复合钝化剂进一步设置为,上述钝化剂按质量分数包括90份生物质炭,1.5份磷酸氢二胺,4份碳酸钙,3份生石灰,1.5份羟基磷灰石。
作为优选,本发明提供的复合钝化剂进一步设置为,上述生石灰为石灰石或其他含碳酸钙的贝壳类物质煅烧后的粉末状产物。
本发明技术方案的第二目的在于提供一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂的制备方法,上述方法包括如下步骤:
S1:生物质炭制备;利用小麦秸秆制备生物质炭;
S2:将磷酸二铵和羟基磷灰石充分混匀;
S3:将碳酸钙和生石灰充分混匀;
S4:将步骤一中秸秆生物质炭与步骤二中磷酸二铵和羟基磷灰石的混合物充分混匀;
S5:将步骤三和步骤四中的混合物充分混匀,备用;
S6:所有原材料均过100目筛。
作为优选,本发明提供的复合钝化剂的制备方法进一步设置为,选择小麦秸秆,80℃烘干,粉碎,过100目筛备用;称取一定量小麦秸秆,加入不锈钢罐中经马弗炉热裂解炭化,升温速率5℃/min,最高温度450-550℃,达到最高温度后保持1h,真空条件下或者氮气氛围中冷却至室温,即可。
本发明技术方案的的第三目的在于提供一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂的应用,上述钝化剂应用于钝化土壤重金属镉,降低作物镉吸收。
本发明技术方案的的第四目的在于提供一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂的施用方法,上述钝化剂的施用方法为撒施。
作为优选,本发明提供的复合钝化剂施用方法进一步设置为,上述钝化剂应用于白菜的栽培,白菜移栽前10天施入,用量为0.5%-1.5%。均匀撒到土壤表面,与表土充分混匀,保持土壤含水量为田间持水量的60-80%,10天后移栽。
作为优选,本发明提供的复合钝化剂施用方法进一步设置为, 适用的土壤条件如下:上述土壤条件如下:pH=4.5 – 6.5,Cd为0.3 - 2.0 mg/kg。
有益效果
本发明提供的炭基复合钝化剂及其制备和施用方法,具有以下优点:
1.本发明方法操作简单,只需按照操作步骤将各组分充分混合均匀即可;能以较低的使用量而达到钝化土壤重金属镉,降低作物镉吸收的效果,本方法无副作用,可有效提高小白菜产量,不带入新的重金属污染;不会造成土壤板结;不会造成氮磷的面源污染。
2.本发明提供的钝化剂,通过种植白菜等常见作物,土壤pH增加0.8-1.0个单位;土壤有效磷增加13%-15%;可大幅降低土壤中有效态Cd(42-45%)、Pb(降幅大于82.6%)、As(降幅15%)、Cr(降幅17%)和Ni(降幅大于58%)的含量,并极大地降低白菜可食部分Cd(降幅在51-60%)、Cr(降幅在50-62%)、As(降幅47-59%)、Pb(降幅42-58%)及Ni(降幅大于81%)等重金属的含量。
3.本发明提供的钝化剂,在钝化镉金属的同时,可增加小白菜产量,不会降低菜农的生产和施用积极性。
4.本钝化剂制备简单、原料来源普通,成本低廉,降低了制造和使用成本,可有效降低成本,能够带来很好的社会和经济效益,对重金属镉污染的农田具有很好的治理效果,能很好地实现农产品安全生产,有利于推广。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子对本发明做进一步的详细描述。
实施例1
在本实施例中提供一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂,钝化剂按质量分数包括80-90份生物质炭,1.5-3份磷酸氢二胺,4-5份碳酸钙,3-5份生石灰,1.5-3份羟基磷灰石。将秸秆经热裂解炭化制备成生物质炭,可以有效地解决秸秆焚烧、秸秆不合理还田等产生的问题,是秸秆等农业废弃物资源化利用的重要方式,秸秆生物质炭疏松多孔,富含有机碳和矿物质,施入土壤中可以改良土壤性质、提升土壤肥力,可以有效吸附、固定土壤中的Cd等重金属,降低作物对重金属的吸收。此外还有利于作物增产,有利于吸附土壤中的氮磷等养分,减少养分淋溶损失。
在本实施例中,本发明提供的复合钝化剂进一步设置为,钝化剂按质量分数包括90份生物质炭,1.5份磷酸氢二胺,4份碳酸钙,3份生石灰,1.5份羟基磷灰石。
在本实施例中,本发明提供的复合钝化剂进一步设置为,上述生石灰为石灰石或其他含碳酸钙的贝壳类物质煅烧后的粉末状产物,包括煅烧后的粉末生石灰。
具体实施时,炭基复合钝化剂的制备方法包括如下步骤:
S1:生物质炭制备;利用小麦秸秆制备生物质炭;
S2:将磷酸二铵和羟基磷灰石充分混匀;
S3:将碳酸钙和生石灰充分混匀;
S4:将步骤一中秸秆生物质炭与步骤二中磷酸二铵和羟基磷灰石的混合物充分混匀;
S5:将步骤三和步骤四中的混合物充分混匀,备用;
S6:所有原材料均过100目筛。
在本实施例中,本发明提供的复合钝化剂的制备方法如下,选择小麦秸秆,80℃烘干,粉碎,过100目筛备用;称取一定量小麦秸秆,加入不锈钢罐中经马弗炉热裂解炭化,升温速率5℃/min,最高温度450-550℃,达到最高温度后保持1h,真空条件下或者氮气氛围中冷却至室温。
具体实施时,炭基复合钝化剂的应用于钝化土壤重金属镉,降低作物镉吸收。
在本实施例中,本发明提供的复合钝化剂施用方法为撒施。并应用于白菜的栽培,白菜移栽前10天施入,用量为0.5%-1.5%。均匀撒到土壤表面,与表土充分混匀,保持土壤含水量为田间持水量的60-80%,10天后移栽。
在本实施例中,本发明提供的复合钝化剂施用适用的土壤条件如下:土壤条件如下:pH=4.5 – 6.5,Cd为0.3 - 2.0 mg/kg。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂,其特征在于,所述钝化剂按质量分数包括80-90份生物质炭,1.5-3份磷酸氢二胺,4-5份碳酸钙,3-5份生石灰,1.5-3份羟基磷灰石。
2.根据权利要求1所述的一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂,其特征在于, 所述钝化剂按质量分数包括90份生物质炭,1.5份磷酸氢二胺,4份碳酸钙,3份生石灰,1.5份羟基磷灰石。
3.根据权利要求1所述的一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂,其特征在于,所述生石灰为石灰石或其他含碳酸钙的贝壳类物质煅烧后的粉末状产物。
4.一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
S1:生物质炭制备;利用小麦秸秆制备生物质炭;
S2:将磷酸二铵和羟基磷灰石充分混匀;
S3:将碳酸钙和生石灰充分混匀;
S4:将步骤一中秸秆生物质炭与步骤二中磷酸二铵和羟基磷灰石的混合物充分混匀;
S5:将步骤三和步骤四中的混合物充分混匀,备用;
S6:所有原材料均过100目筛。
5.根据权利要求5所述的一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂,其特征在于,选择小麦秸秆,80℃烘干,粉碎,过100目筛备用;称取一定量小麦秸秆,加入不锈钢罐中经马弗炉热裂解炭化,升温速率5℃/min,最高温度450-550℃,达到最高温度后保持1h,限氧条件下或者氮气氛围中冷却至室温。
6.一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂的应用,其特征在于,所述钝化剂应用于钝化土壤重金属镉,降低作物镉吸收。
7.一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂的施用方法,其特征在于,所述钝化剂的施用方法为撒施。
8.根据权利要求7所述的一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂的施用方法,其特征在于, 所述钝化剂应用于白菜的栽培,白菜移栽前10天施入,用量为0.5%-1.5%;
均匀撒到土壤表面,与表土充分混匀,保持土壤含水量为田间持水量的60-80%,10天后移栽。
9.根据权利要求8所述的一种有效降低白菜中重金属含量的炭基复合钝化剂的施用方法,其特征在于, 适用的土壤条件如下:所述土壤条件如下:pH=4.5 – 6.5,Cd为0.3 - 2.0mg/kg。
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