CN110229674A - 一种土壤修复用改良剂及其制备方法 - Google Patents

一种土壤修复用改良剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种土壤修复用改良剂，包括重量比为29～33:10～14:15～19:4～6:0.5～1.5的纳米腐殖酸、微粉蛇纹石、微粉硅藻土、复合保水剂和微生物粉剂；本发明还公开了这种土壤修复用改良剂的制备方法。本发明土壤修复用改良剂能有效的增加土壤团粒结构、改善土壤空隙状况、提高土壤中营养成分含量和保水保肥能力，降低土壤中的重金属、有机污染物含量，促进植物和微生物生长，有利于污染土壤的生态恢复。

Description

一种土壤修复用改良剂及其制备方法
技术领域
本发明属于土壤改良技术领域，具体的说，涉及一种土壤修复用改良剂及其制备方法。
背景技术
我国的耕地面积广阔，但也是土壤受各种污染危害最严重的国家之一，以前为了片面追求经济利益，大量的化工厂废弃物、人们平时生活产生的垃圾及种植中使用的农药等随意排放，严重污染了周边的土地和河流，造成土壤的急剧恶化，影响了植被的正常生长，对生态回复带来了毁灭性的打击。
目前，对于这些重金属和有机污染物联合污染的治理普遍采用以下几种方法：物理与化学联合修复法、化学与生物联合修复法、植物与微生物联合修复法和土壤淋洗修复技术。
其中的化学修复是加入改良剂降低污染物的生物有效性；微生物修复技术通常使用两种方法来净化土壤中的重金属和有机质。一种是通过微生物的生物作用改变土壤中重金属和有机质的化学形态，达到消化或降解的目的。这种方式能够大大降低土壤环境中有毒物质的流动性和有效性，对控制土壤污染具有重要意义；二是微生物可以通过吸收和代谢重金属和有机质，也可以达到控制土壤污染的目的。
发明内容
本发明目的是提供一种土壤修复用改良剂；
本发明另一目的是提供一种土壤修复用改良剂的制备方法。
本发明技术方案如下：
一种土壤修复用改良剂，包括重量比为29～33:10～14:15～19:4～6:0.5～1.5的纳米腐殖酸、微粉蛇纹石、微粉硅藻土、复合保水剂和微生物粉剂。
优选的，所述的土壤修复用改良剂包括重量比为31:12:17:5:1.0的纳米腐殖酸、微粉蛇纹石、微粉硅藻土、复合保水剂和微生物粉剂。
优选的，所述的复合保水剂由重量份为70～80:10～20:4～6:1～2:1～2:0.5～1.5的丙烯酸、麦麸、电气石、羧甲基纤维素钠、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸钾制成。其制备过程为：称取一定量的丙烯酸用NaOH中和，形成丙烯酸单体溶液；称取一定量的羧甲基纤维素钠溶于一定体积的蒸馏水中，向其中依次加入适量的电气石和麦麸，分散均匀后依次加入交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸钾，形成麦麸混合溶液；在恒温、机械搅拌下，将丙烯酸单体溶液加入到麦麸混合液中，至出现凝胶化现象后停止搅拌，在恒温下反应3小时。反应结束后，将聚合产物切成边长1厘米的小块，浸泡于95％乙醇溶液中，12小时后将产物取出并放于红外灯下烘干、粉碎，过筛(40～60目)，备用。
优选的，所述的微生物粉剂包括重量份为3:2:2:1.5:1:1:1.5:2的黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、链霉菌、产氮假单胞菌、诺卡氏菌、根际促生菌和内生细菌。
优选的，所述的微生物粉剂中黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、产氮假单胞菌、根际促生菌和内生细菌的含量分别为每克还有0.5×109～1.5×109CFU、0.5×109～1.5×109CFU、1.0×109～5.0×109CFU、1.0×109～5.0×109CFU、1.0×109～5.0×109CFU、2.0×109～6.0×109CFU、4.0×109～8×109CFU和4.0×109～8×109CFU。
一种土壤修复用改良剂的制备方法，包括以下步骤：
a.按重量比29～33:10～14:15～19将纳米腐殖酸、微粉蛇纹石和微粉硅藻土，并依次添加到混料机中混合；
b.准备与步骤a中物料重量比为4～6的复合保水剂：称取重量份为70～80的丙烯酸用NaOH中和(充分混合溶解)，形成丙烯酸单体溶液；称取重量份为1～2的羧甲基纤维素钠溶于蒸馏水中至充分溶解，向其中加入适量的重量份为4～6的电气石和重量份为10～20的麦麸，分散均匀后加入重量份为1～2的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和重量份为0.5～1.5的引发剂过硫酸钾，形成麦麸混合溶液；在恒温、机械搅拌下，将丙烯酸单体溶液加入到麦麸混合液中，至出现凝胶化现象后停止搅拌，在恒温下反应3小时；反应结束后，将聚合产物切成边长1厘米的小块，浸泡于95％乙醇溶液中，12小时后将产物取出并放于红外灯下烘干、粉碎，过筛(40～60目)，备用；
c.根据需要为各个菌(黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、链霉菌、产氮假单胞菌、诺卡氏菌、根际促生菌和内生细菌)配制相应的培养基，并设置培养条件，培养并制得各微生物菌剂，或者购买现有的商品；按比例混合准备重量比为0.5～1.5的量备用；
d.将步骤b和步骤c中的产物添加到步骤a中的混合机中充分混合，即得土壤修复用改良剂。
优选的，所述的步骤a中纳米腐殖酸的粒径为60纳米，微粉蛇纹石的细度为100～200目，微粉硅藻土的细度为500目。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：
1)本发明中的纳米腐殖酸、微粉蛇纹石和微粉硅藻土具有重金属钝化材料和土壤改良材料的双重作用，它们的颗粒更细小，因此比表面积更大，能够在土壤中可以增加土壤团粒结构、改善土壤空隙状况，提高土壤对阳离子吸附性能，增加土壤保肥能力和土壤有益微生物活动，促进养分释放，调控作物生长。其中的纳米腐殖酸和微粉硅藻土具有公知的肥效外，微粉蛇纹石也具有一定的肥效，特别适用于玉米、薯类、豆类以及块根、块茎作物；上述三种材料能够直接与重金属(特别是铅、镉等)发生化学、物理吸附，降低有效态重金属含量。
2)复合保水剂应用于土壤中，可以显著的提高土壤的持水性和成孔性，对改善土壤物理性质产生积极的促进作用。
3)微生物粉剂中的菌可以转化、富集自然界中的金属离子(包括重金属)、降解有机质(包括有机污染物)，将营养成分供给植物利用，还降低重金属、有机污染物(农药等)对植物的胁迫作用，并协同增加植物的抗逆性；在分解有机质的时候还可以产酸产气，用来改善土壤的孔隙度。比如黑曲霉、诺卡氏菌可以有效降解农药中的DDT和敌百虫，其它菌对不同的农药或有机污染物都有不同的降解作用；黑曲霉还可以修复铜、镉、铅、锌等；内生细菌修复镉、铬等。
因此，此土壤修复用改良剂能有效的增加土壤团粒结构、改善土壤空隙状况、提高土壤中营养成分含量和保水保肥能力，降低土壤中的重金属、有机污染物(农药等)含量，促进植物和微生物生长，有利于污染土壤的生态修复。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐述本发明。
实施例一、土壤修复用改良剂的制备之一
a.按重量比29:14:19将纳米腐殖酸、微粉蛇纹石和微粉硅藻土，并依次添加到混料机中混合；
b.准备与步骤a中物料重量比为4的复合保水剂：称取重量份为70的丙烯酸用NaOH中和(充分混合溶解)，形成丙烯酸单体溶液；称取重量份为2的羧甲基纤维素钠溶于蒸馏水中至充分溶解，向其中加入适量的重量份为6的电气石和重量份为20的麦麸，分散均匀后加入重量份为2的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和重量份为1.5的引发剂过硫酸钾，形成麦麸混合溶液；在恒温、机械搅拌下，将丙烯酸单体溶液加入到麦麸混合液中，至出现凝胶化现象后停止搅拌，在恒温下反应3小时；反应结束后，将聚合产物切成边长1厘米的小块，浸泡于95％乙醇溶液中，12小时后将产物取出并放于红外灯下烘干、粉碎，过筛(40～60目)，备用；
c.根据需要为各个菌(黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、链霉菌、产氮假单胞菌、诺卡氏菌、根际促生菌和内生细菌)配制相应的培养基，并设置培养条件，培养并制得各微生物菌剂，或者购买现有的商品；按比例(3:2:2:1.5:1:1:1.5:2)混合后，准备总重量比为0.5的量备用；
d.将步骤b和步骤c中的产物添加到步骤a中的混合机中充分混合，即得土壤修复用改良剂。
实施例二、土壤修复用改良剂的制备之二
a.按重量比33:10:15将纳米腐殖酸、微粉蛇纹石和微粉硅藻土，并依次添加到混料机中混合；
b.准备与步骤a中物料重量比为6的复合保水剂：称取重量份为80的丙烯酸用NaOH中和(充分混合溶解)，形成丙烯酸单体溶液；称取重量份为1的羧甲基纤维素钠溶于蒸馏水中至充分溶解，向其中加入适量的重量份为4的电气石和重量份为10的麦麸，分散均匀后加入重量份为2的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和重量份为0.5的引发剂过硫酸钾，形成麦麸混合溶液；在恒温、机械搅拌下，将丙烯酸单体溶液加入到麦麸混合液中，至出现凝胶化现象后停止搅拌，在恒温下反应3小时；反应结束后，将聚合产物切成边长1厘米的小块，浸泡于95％乙醇溶液中，12小时后将产物取出并放于红外灯下烘干、粉碎，过筛(40～60目)，备用；
c.根据需要为各个菌(黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、链霉菌、产氮假单胞菌、诺卡氏菌、根际促生菌和内生细菌)配制相应的培养基，并设置培养条件，培养并制得各微生物菌剂，或者购买现有的商品；按比例(3:2:2:1.5:1:1:1.5:2)混合后，准备总重量比为1.5的量备用；
d.将步骤b和步骤c中的产物添加到步骤a中的混合机中充分混合，即得土壤修复用改良剂。
实施例三、土壤修复用改良剂的制备之三
a.按重量比31:12:17将纳米腐殖酸、微粉蛇纹石和微粉硅藻土，并依次添加到混料机中混合；
b.准备与步骤a中物料重量比为5的复合保水剂：称取重量份为75的丙烯酸用NaOH中和(充分混合溶解)，形成丙烯酸单体溶液；称取重量份为1.5的羧甲基纤维素钠溶于蒸馏水中至充分溶解，向其中加入适量的重量份为5的电气石和重量份为15的麦麸，分散均匀后加入重量份为1.5的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和重量份为1.0的引发剂过硫酸钾，形成麦麸混合溶液；在恒温、机械搅拌下，将丙烯酸单体溶液加入到麦麸混合液中，至出现凝胶化现象后停止搅拌，在恒温下反应3小时；反应结束后，将聚合产物切成边长1厘米的小块，浸泡于95％乙醇溶液中，12小时后将产物取出并放于红外灯下烘干、粉碎，过筛(40～60目)，备用；
c.根据需要为各个菌(黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、链霉菌、产氮假单胞菌、诺卡氏菌、根际促生菌和内生细菌)配制相应的培养基，并设置培养条件，培养并制得各微生物菌剂，或者购买现有的商品；按比例(3:2:2:1.5:1:1:1.5:2)混合后，准备总重量比为1.0的量备用；
d.将步骤b和步骤c中的产物添加到步骤a中的混合机中充分混合，即得土壤修复用改良剂。
实施例四、土壤修复用改良剂的使用效果
从2018年4月到2018年10月，用此改良剂在潍坊滨海区化工园区附近地块种植水稻，耕种前每亩施用1500公斤作为改良剂和有机底肥，深翻整平田地；同时，设置一组不加改良剂只加有机底肥的地块作为对照。种植期间，对水稻的株高、根系、生长等方面进行检测，发现使用本发明改良剂地块的水稻的生长有明显增长；通过对水稻和种植地块的土壤情况进行检测，发现施用本发明改良剂后，有效改良了种植区域的土壤状况，土壤pH值由原来的9.3降低到7.6，沙质土容重降低30.58％，总孔隙度增加34.46％，田间持水能力提高50.74％，有机质含量提高11.39％；并且有效的降低了水稻各部位的重金属铜、镉的含量(见表1)。
表1成熟期水稻各部位铜、镉及元素氟的含量(单位：mg/kg)
由以上数据可见，本发明对土壤的改良效果显著，种植的水稻中各部位的重金属含量也显著降低，因此，具有大规模推广使用的前景。
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种土壤修复用改良剂，其特征在于，包括重量比为29～33:10～14:15～19:4～6:0.5～1.5的纳米腐殖酸、微粉蛇纹石、微粉硅藻土、复合保水剂和微生物粉剂。
2.如权利要求1所述的土壤修复用改良剂，其特征在于：所述土壤修复用改良剂包括重量比为31:12:17:5:1.0的纳米腐殖酸、微粉蛇纹石、微粉硅藻土、复合保水剂和微生物粉剂。
3.如权利要求1所述的土壤修复用改良剂，其特征在于：所述复合保水剂由重量份为70～80:10～20:4～6:1～2:1～2:0.5～1.5的丙烯酸、麦麸、电气石、羧甲基纤维素钠、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸钾制成。
4.如权利要求3所述的土壤修复用改良剂，其特征在于：所述复合保水剂制备过程为：1)将丙烯酸用NaOH中和，形成丙烯酸单体溶液；2)将羧甲基纤维素钠溶于蒸馏水中，并向其中依次加入电气石和麦麸，分散均匀后依次加入交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸钾，形成麦麸混合溶液；3)在恒温、机械搅拌下，将丙烯酸单体溶液加入到麦麸混合液中，至出现凝胶化现象后停止搅拌，在恒温下反应3小时；4)反应结束后，将聚合产物切成边长1厘米的小块，浸泡于95％乙醇溶液中，12小时后将产物取出并放于红外灯下烘干、粉碎，过40～60目筛，备用。
5.如权利要求1所述的土壤修复用改良剂，其特征在于：所述微生物粉剂包括重量份为3:2:2:1.5:1:1:1.5:2的黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、链霉菌、产氮假单胞菌、诺卡氏菌、根际促生菌和内生细菌。
6.如权利要求5所述的土壤修复用改良剂，其特征在于：所述微生物粉剂中黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、产氮假单胞菌、根际促生菌和内生细菌的含量分别为每克还有0.5×109～1.5×109CFU、0.5×109～1.5×109CFU、1.0×109～5.0×109CFU、1.0×109～5.0×109CFU、1.0×109～5.0×109CFU、2.0×109～6.0×109CFU、4.0×109～8×109CFU和4.0×109～8×109CFU。
7.一种土壤修复用改良剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.按重量比29～33:10～14:15～19将纳米腐殖酸、微粉蛇纹石和微粉硅藻土，并依次添加到混料机中混合；
b.准备与步骤a中物料重量比为4～6的复合保水剂：称取重量份为70～80的丙烯酸用NaOH中和，形成单体溶液；称取重量份为1～2的羧甲基纤维素钠溶于蒸馏水中至充分溶解，向其中加入适量的重量份为4～6的电气石和重量份为10～20的麦麸，分散均匀后加入重量份为1～2的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和重量份为0.5～1.5的引发剂过硫酸钾，形成麦麸混合溶液；在恒温、机械搅拌下，将单体混合液加入麦麸混合液中，至出现凝胶化现象后停止搅拌，在恒温下反应3小时；反应结束后，将聚合产物切成边长1厘米的小块，浸泡于95％乙醇溶液中，12小时后将产物取出并放于红外灯下烘干、粉碎，过40～60目筛，备用；
c.根据需要为黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、链霉菌、产氮假单胞菌、诺卡氏菌、根际促生菌和内生细菌配制相应的培养基，并设置培养条件，培养并制得各微生物菌剂，或者购买现有的商品；按比例混合准备重量比为0.5～1.5的量备用；
d.将步骤b和步骤c中的产物添加到步骤a中的混合机中充分混合，即得土壤修复用改良剂。
8.如权利要求7所述的土壤修复用改良剂的制备方法，其特征在于：所述步骤a中纳米腐殖酸的粒径为60纳米，微粉蛇纹石的细度为100～200目，微粉硅藻土的细度为500目。
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