一種修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑及其應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑，它包括鈣鎂磷肥45.45％-88.89％、炭基肥0-50％、石灰石0-20％，按比例混合均勻而成。本發(fā)明所述的復(fù)合調(diào)控劑能有效的降低污染土壤中有效態(tài)Cd含量，可使污染土壤中生物有效態(tài)鎘含量下降44.47％-86.53％，蔬菜產(chǎn)品中的鎘含量下降約20-70％，同時(shí)還使土壤pH值提高了0.6-1.7，兼具鈍化土壤重金屬、修復(fù)酸化土壤和改善土壤肥力等多種功能，主要用于治理廣大重金屬鎘污染的農(nóng)田土壤。
【專利說(shuō)明】一種修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑及其應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污染土壤修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及的是一種修復(fù)鎘污染農(nóng)田土壤的復(fù)合調(diào)控劑及其應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于工業(yè)的飛速發(fā)展，重金屬鎘污染土壤的問(wèn)題受到世界各國(guó)的重視，我國(guó)鎘污染問(wèn)題尤為突出。重金屬污染是當(dāng)今污染面積最廣、危害最大的環(huán)境問(wèn)題之一，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的重金屬污染耕地面積將近2.0X108hm2，約占總耕地面積的1/5，其中受鎘污染耕地面積為1.33X 104hm2，涉及11個(gè)省25個(gè)地區(qū)。稻田土壤的鎘污染不僅影響水稻作物的生長(zhǎng)、糧食產(chǎn)量和品質(zhì)，而且還將通過(guò)食物鏈關(guān)系直接或間接的方式進(jìn)入體，嚴(yán)重威脅人體健康。鎘污染環(huán)境事件以上世紀(jì)60年代日本富山縣出現(xiàn)的‘骨痛病’為典型，事件根源就是當(dāng)?shù)厝嗣袷秤昧随k污染大米，此次事件使日本民眾遭受了嚴(yán)重傷害，日本政府和企業(yè)也為此付出了巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。因此，稻田土壤鎘污染將影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和糧食安全生產(chǎn)。
[0003]隨著人們生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注蔬菜質(zhì)量與安全問(wèn)題。導(dǎo)致蔬菜質(zhì)量不良的因素很多，土壤重金屬含量超標(biāo)是引起蔬菜質(zhì)量安全問(wèn)題的重要根源。杭州市蔬菜基地土壤重金屬含量遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)?shù)氐谋尘爸怠Ｌ旖蚴胁藞@土壤重金屬元素含量高于該市農(nóng)業(yè)土壤背景值一倍以上。南寧市部分蔬菜基地土壤污染物主要為鎘。沈陽(yáng)市于洪區(qū)部分基地己達(dá)中、重度污染。洞庭 湖地區(qū)也有不同種類重金屬元素的輕度污染。雖然有研究表明土壤重金屬含量隨著蔬菜種植年限增加而有所增加，而土壤鎘含量則隨種植年限增加變化較小，但目前仍以鎘污染問(wèn)題尤為突出。
[0004]土壤的重金屬污染具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和不可逆轉(zhuǎn)性，因此，在農(nóng)田受污染的情況下，對(duì)土壤-作物系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移富集行為進(jìn)行調(diào)控是防止重金屬污染影響人類健康的關(guān)鍵。在眾多修復(fù)技術(shù)中，化學(xué)鈍化修復(fù)技術(shù)因其簡(jiǎn)便、快速、高效等優(yōu)點(diǎn)，是修復(fù)大面積重金屬污染農(nóng)田土壤的較好選擇。本發(fā)明運(yùn)用鈣鎂磷肥、炭基肥和石灰石混合材料，以達(dá)到鈍化重金屬鎘和改良土壤的雙重目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑及其應(yīng)用方法，本發(fā)明所述的復(fù)合調(diào)控劑能有效的降低污染土壤中有效態(tài)鎘含量，有效降低蔬菜產(chǎn)品中的鎘含量，同時(shí)還能修復(fù)酸化土壤。
[0006]本發(fā)明為解決上述提出的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑，按質(zhì)量百分比計(jì)，它包括鈣鎂磷肥45.45 % -88.89 %、炭基肥0_50 %、石灰石0_20 %，將所述鈣鎂磷肥、炭基肥和石灰石按比例混合均勻而成。
[0008]按上述方案，所述修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑的優(yōu)選配比是:按質(zhì)量百分比計(jì)，它包括鈣鎂磷肥45.45-66.70 %、炭基肥31.25-50 %、石灰石0_10 %。該優(yōu)選配比非常適用鎘污染土壤為農(nóng)田土壤的情況。所述農(nóng)田土壤包括水稻土和紅壤等。
[0009]按上述方案，所述修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑的最佳配比是:按質(zhì)量百分比計(jì)，它包括鈣鎂磷肥62.50%、炭基肥31.25%、石灰石6.25%，即鈣鎂磷肥、炭基肥31.25%和石灰石的質(zhì)量比約為10:5:1。該優(yōu)選配比尤其適用鎘污染土壤為小白菜和包菜地土壤的情況。
[0010]按上述方案，所述鈣鎂磷肥中P2O5的質(zhì)量含量為15% -20%。鈣鎂磷肥，又稱熔融含鎂磷肥，是一種含有磷酸根的硅鋁酸鹽玻璃體，主要成分包括Ca3 (PO4) 2、CaSiO3> MgSiO3,是一種多元素肥料，水溶液呈堿性，可改良酸性土壤，培育大苗時(shí)作為底肥效果很好，植物能夠緩慢吸收所需養(yǎng)分。
[0011]按上述方案，所述的炭基肥為炭基有機(jī)肥，其炭含量在10% -30%之間。炭基肥，一種以生物質(zhì)炭為基質(zhì)，根據(jù)不同區(qū)域土地特點(diǎn)、不同作物生長(zhǎng)特點(diǎn)以及科學(xué)施肥原理，添加有機(jī)質(zhì)或/和無(wú)機(jī)質(zhì)配制而成的生態(tài)環(huán)保型肥料。炭基肥分為三大基本類型:炭基有機(jī)肥；炭基無(wú)機(jī)肥；炭基有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥(復(fù)混肥)。炭基有機(jī)肥是由農(nóng)作物廢料秸桿經(jīng)分解后產(chǎn)生的秸桿炭，作為有機(jī)肥的基料，生產(chǎn)出的有機(jī)肥，它主要起的作用是有一定的吸附作用，施到土壤中可以提高肥效，保持很好的土壤肥力，實(shí)現(xiàn)土地的碳元素平衡。
[0012]按上述方案,所述的石灰石主要成分為CaCO3,其含量在90%以上。
[0013]按上述方案，所述鈣鎂磷肥、炭基肥、石灰石的粒度要求為60目以下。
[0014]按上述方案，所述鎘污染土壤中鎘濃度小于2mg/kg，優(yōu)選1-1.6mg/kg。
[0015]上述復(fù)合調(diào)控劑的應(yīng)用方法，按照每千克土壤施入5_20g復(fù)合調(diào)控劑的比例，將復(fù)合鈍化劑施入所述鎘污染土壤，混合均勻。
[0016]本發(fā)明的原理:本發(fā)明所述修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑，由鈣鎂磷肥、炭基肥和石灰石按比例混合均勻而成。鈣鎂磷肥使土壤PH升高可以降低土壤中Cd有效態(tài)含量。另外，鈣鎂磷肥中難溶性磷酸鹽表面可吸附二價(jià)類重金屬，并形成溶解度很低的類似Cd3 (PO4) 20H 一樣的難容礦物，同時(shí)鈣鎂磷肥中的Mg2+、Ca2+等與Cd2+的拮抗作用，緩解了 Cd2+毒害的作用，從而使植物體內(nèi)的Cd2+含量下降。鈣鎂磷肥與生物質(zhì)炭、石灰石的配施，可以獲得較高的鈍化效果，其中鈣鎂磷肥與生物質(zhì)炭、石灰石質(zhì)量比約為10:5:1時(shí)效果最好。其原因除了鈣基物質(zhì)起作用外，還在于生物質(zhì)炭中有機(jī)物的加入，一方面分解消耗大量氧氣使土壤處于還原狀態(tài)可能形成CdS等沉淀，另一方面提高微生物活性降低土壤Eh且其分解產(chǎn)生的中間產(chǎn)物與重金屬形成穩(wěn)定性絡(luò)合物亦明顯降低鎘活性，減少植物對(duì)其吸收。生物質(zhì)炭的施用，還有利于改善土壤結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分、調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的功能。石灰石與鈣鎂磷肥的配施可以與土壤中的有效態(tài)Cd形成穩(wěn)定的Cd-CaO-P結(jié)構(gòu)體系，抗淋溶性強(qiáng)，重金屬吸附能力強(qiáng)。在施加總量固定的情況下，鈣鎂磷肥與生物質(zhì)炭和或石灰石的配施，還可以減小磷肥的施用量及防止過(guò)度使用磷肥可能造成的磷流失、二次污染等問(wèn)題。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]第一，本發(fā)明所述的復(fù)合調(diào)控劑能有效的降低污染土壤中有效態(tài)Cd含量，可使污染土壤中生物有效態(tài)鎘含量下降44.47% -86.53%，蔬菜產(chǎn)品中的鎘含量下降約20-70%，同時(shí)還使土壤PH值提高了 0.6-1.7，兼具鈍化土壤重金屬、修復(fù)酸化土壤和改善土壤肥力等多種功能，主要用于治理廣大重金屬鎘污染的農(nóng)田土壤。[0019]第二，本發(fā)明的原料來(lái)源廣泛，制備方法簡(jiǎn)單、易行，使用方便。經(jīng)盆栽試驗(yàn)，蔬菜產(chǎn)品中重金屬鎘含量低于國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)保障糧食安全具有重要意義，應(yīng)用前景廣闊。
[0020]第三，本發(fā)明中的炭基肥采用生物質(zhì)能源秸桿加工而成，是一種新的資源化利用方法，且其營(yíng)養(yǎng)豐富，含有蔬菜生長(zhǎng)所需的大量元素，有助于改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤養(yǎng)分作用，提高蔬菜的生物量。所以本發(fā)明具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)社會(huì)效應(yīng)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但并非是對(duì)本發(fā)明的限制，凡依照本發(fā)明公開內(nèi)容所作的任何本領(lǐng)域的等同替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0022]土壤鎘濃度和蔬菜中鎘的濃度都是使用德國(guó)耶拿分析儀器股份公司生產(chǎn)的ZEEnit700P型原子吸收光譜儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量方法分別為土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)、食品中鎘的測(cè)定(GB/T5009.15-2003) ;土壤中的pH是使用奧豪斯儀器(上海)有限公司生產(chǎn)的STARTER3100型pH計(jì)進(jìn)行測(cè)量。
[0023]下述實(shí)施例中，鈣鎂磷肥、炭基肥、石灰石均為市售原料，粒度均處理至60目以下。下述實(shí)施例中采用的炭基有機(jī)肥，其炭含量在10% -30%之間；采用的石灰石0&0)3含量在90%以上。
[0024]實(shí)施例1
[0025]土壤培養(yǎng)試驗(yàn):本實(shí)施例采用土壤培養(yǎng)試驗(yàn)研究本發(fā)明對(duì)鎘污染土壤中有效態(tài)鎘鈍化效果的影響。供試土壤的基本性質(zhì)見(jiàn)下表1所示。
[0026]表1
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑，其特征在于:按質(zhì)量百分比計(jì)，它包括鈣鎂磷肥45.45 % -88.89 %、炭基肥0_50 %、石灰石0_20 %，將所述鈣鎂磷肥、炭基肥和石灰石按比例混合均勻而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑，其特征在于:所述修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑的配比是:按質(zhì)量百分比計(jì)，它包括鈣鎂磷肥45.45-66.70%、炭基肥 31.25-50 %、石灰石 0~10 % 。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑，其特征在于:所述修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑的配比是:按質(zhì)量百分比計(jì)，它包括鈣鎂磷肥62.50%、炭基肥31.25*%、石灰石 6.25 % ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中所述的任意一種修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑，其特征在于:所述鈣鎂磷肥中P2O5的質(zhì)量含量為15% -20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中所述的任意一種修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑，其特征在于:所述的炭基肥為炭基有機(jī)肥，其炭含量為10% -30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中所述的任意一種修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑，其特征在于:所述鈣鎂磷肥、炭基肥、石灰石的粒度要求為60目以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中所述的任意一種修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑，其特征在于:所述鎘污染土壤中鎘濃度小于2mg/kg。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中所述的任意一種修復(fù)鎘污染土壤的復(fù)合調(diào)控劑的應(yīng)用方法，其特征在于:按照每千克土壤施入5-20g復(fù)合調(diào)控劑的比例，將復(fù)合鈍化劑施入所述鎘污染土壤。
【文檔編號(hào)】C05G3/04GK103936530SQ201410176885
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】李曄, 王涌泉, 劉曦, 李柏林, 趙建博, 景琪 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)