本發(fā)明涉及農(nóng)田土壤環(huán)境保護(hù)修復(fù)領(lǐng)域，具體是涉及一種環(huán)保型農(nóng)田土壤重金屬鈍化劑的制備及其使用方法。

背景技術(shù)：

近些年來隨著“鎘大米”事件的不斷報道，農(nóng)田土壤重金屬污染治理也成為保障糧食安全，落實民生問題的焦點(diǎn)。而農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量從首次全國土壤污染狀況調(diào)查(2005年4月至2013年12月)可以看出，其土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，其中南方土壤污染重于北方。

農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量其重金屬污染形勢嚴(yán)峻。農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品污染防治重點(diǎn)實驗室對全國24個省市土地調(diào)查顯示，320個嚴(yán)重污染區(qū)，約548×104hm2，重金屬超標(biāo)的農(nóng)產(chǎn)品占污染物超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品總面積的80％以上。2006年前，環(huán)境保護(hù)部對30×104hm2基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)土壤的重金屬抽測了3.6×104hm2，重金屬超標(biāo)率達(dá)12.1％。

農(nóng)田重金屬污染土壤的修復(fù)治理中，鈍化調(diào)理技術(shù)與其他修復(fù)技術(shù)相比，具有處理時間短、適用范圍較廣等優(yōu)勢，是一種較為成熟且經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)。該技術(shù)利用鈍化劑與土壤及其中的重金屬發(fā)生沉淀、吸附、螯合等物理化學(xué)作用，通過改變土壤中重金屬的化學(xué)形態(tài)或降低其遷移性，從而達(dá)到修復(fù)治理的效果。

由于工業(yè)場地重金屬污染中固化/穩(wěn)定化技術(shù)中固化/穩(wěn)定化藥劑，多以水泥、石灰、石膏等水硬性材料為主，含有水泥類成分的修復(fù)藥劑在添加到土壤后，會導(dǎo)致修復(fù)后土壤硬化、增容后使土壤本來的價值消失殆盡，對土壤環(huán)境造成不可逆的破壞，無法保持土壤的可耕性，喪失了寶貴的土地資源。而目前農(nóng)田修復(fù)治理過程中適用的鈍化材料多集中在單一的石灰類材料、黏土礦物材料、生物炭材料、有機(jī)物料以及工業(yè)廢棄物等，其效果多受到氣候環(huán)境的影響，效果在推廣過程中存在一定的問題，為此，我們提出一種環(huán)保型農(nóng)田土壤重金屬鈍化劑的制備及其使用方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種環(huán)保型農(nóng)田土壤重金屬鈍化劑的制備及其使用方法，解決了農(nóng)田土壤重金屬污染嚴(yán)重的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種環(huán)保型農(nóng)田土壤重金屬鈍化劑，其組分以重量份數(shù)計，包括黏土礦物物料:改性海泡石25～30份，改性凹凸棒土5～8份，改性膨潤土0.7～1.0份，有機(jī)質(zhì)物料:發(fā)酵有機(jī)廢棄物20～25份，生物炭混合材料8～12份，茶葉梗10～15份，沉淀劑:重金屬沉淀劑0.8～1.0份，肥料類:鈣鎂磷肥15～20份。

本發(fā)明還涉及一種環(huán)保型農(nóng)田土壤重金屬鈍化劑的制備方法，制備步驟如下：

第一步：原物料處理，先將改性海泡石、改性凹凸棒土、改性膨潤土和重金屬沉淀劑過200目～300目篩，發(fā)酵有機(jī)廢棄物、生物炭混合料、茶葉梗過100目篩，鈣鎂磷肥過80目篩網(wǎng)；

第二步：物料混合，將各物料按所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱重，均送入混合機(jī)中進(jìn)行上下、左右、內(nèi)外均勻地翻動，從而使物料達(dá)到充分混合；

第三步：轉(zhuǎn)盤造粒，先將占混合物料總重量30～40％的物料輸送至圓盤造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，造粒機(jī)的轉(zhuǎn)盤傾角控制在40°～50°，造粒機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)逐漸加快，最后轉(zhuǎn)速控制在55～60r/min，間歇噴施水分；讓物料在轉(zhuǎn)盤中自轉(zhuǎn)8～10min，使表面濕潤的物料翻動形成球核，再連續(xù)加入剩余物料，使球核逐漸長大，整個造粒時間控制在18～20min；

第四步：顆粒烘干，將造粒好的物料直接曬干或輸送到70～80℃的烘干機(jī)中烘干，使物料水分含量≤3.0％；

第五步：成品過篩，將烘干后的物料輸送到篩網(wǎng)進(jìn)行過篩，最終使成品粒徑控制在1.0～3.0mm，即制備成所述的環(huán)保型農(nóng)田土壤重金屬鈍化劑。

本發(fā)明還涉及一種環(huán)保型農(nóng)田土壤重金屬鈍化劑的使用方法，每畝施用該鈍化劑250～300kg，直接添加通過撒播的方式，結(jié)合犁田整地施用，土壤含水率為20％～30％。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是：

1.本發(fā)明采用的鈍化劑中的主要成分均為天然材料，其可以通過螯合、沉淀、吸附等復(fù)合作用，快速有效地穩(wěn)定土壤中的重金屬污染物。將重金屬污染物鈍化穩(wěn)定，可以降低重金屬污染物的毒性和生物有效性，達(dá)到降低重金屬污染土壤對環(huán)境和人體健康風(fēng)險，從而修復(fù)農(nóng)田重金屬污染土壤。

2.本發(fā)明同時可提高土壤中有機(jī)質(zhì)含量和陽離子交換量，防治土壤板結(jié)，另外其組分中茶葉梗、有機(jī)質(zhì)以及生物炭組分均有改善土壤質(zhì)地的作用，在修復(fù)土壤的同時，逐步改善土壤環(huán)境質(zhì)量。

3.本發(fā)明因其修復(fù)高效性和環(huán)境友好性，也可將其應(yīng)用于礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工程，本發(fā)明中采用的原材料廉價易得，無二次污染，在實際的土壤修復(fù)工程應(yīng)用可行性高，是一種快速高效的農(nóng)田修復(fù)領(lǐng)域環(huán)保型重金屬污染土壤鈍化劑。

4.本發(fā)明組分可調(diào)整土壤的孔隙度，也為微生物生存提供必要的營養(yǎng)物質(zhì)，改善土壤的理化性質(zhì)和微生物區(qū)系，提高土壤的生產(chǎn)潛力。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種環(huán)保型農(nóng)田土壤重金屬鈍化劑，其組分以重量份數(shù)計，包括黏土礦物物料:改性海泡石25～30份，改性凹凸棒土5～8份，改性膨潤土0.7～1.0份，有機(jī)質(zhì)物料:發(fā)酵有機(jī)廢棄物20～25份，生物炭混合材料8～12份，茶葉梗10～15份，沉淀劑:重金屬沉淀劑0.8～1.0份，肥料類:鈣鎂磷肥15～20份。

一種環(huán)保型農(nóng)田土壤重金屬鈍化劑的制備方法，制備步驟如下：

第一步：原物料處理，先將改性海泡石、改性凹凸棒土、改性膨潤土和重金屬沉淀劑過200目～300目篩，發(fā)酵有機(jī)廢棄物、生物炭混合料、茶葉梗過100目篩，鈣鎂磷肥過80目篩網(wǎng)；

第二步：物料混合，將各物料按所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱重，均送入混合機(jī)中進(jìn)行上下、左右、內(nèi)外均勻地翻動，從而使物料達(dá)到充分混合；

第三步：轉(zhuǎn)盤造粒，先將占混合物料總重量30～40％的物料輸送至圓盤造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，造粒機(jī)的轉(zhuǎn)盤傾角控制在40°～50°，造粒機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)逐漸加快，最后轉(zhuǎn)速控制在55～60r/min，間歇噴施水分；讓物料在轉(zhuǎn)盤中自轉(zhuǎn)8～10min，使表面濕潤的物料翻動形成球核，再連續(xù)加入剩余物料，使球核逐漸長大，整個造粒時間控制在18～20min；

第四步：顆粒烘干，將造粒好的物料直接曬干或輸送到70～80℃的烘干機(jī)中烘干，使物料水分含量≤3.0％；

第五步：成品過篩，將烘干后的物料輸送到篩網(wǎng)進(jìn)行過篩，最終使成品粒徑控制在1.0～3.0mm，即制備成所述的環(huán)保型農(nóng)田土壤重金屬鈍化劑。

一種環(huán)保型農(nóng)田土壤重金屬鈍化劑的使用方法，每畝施用該鈍化劑250～300kg，直接添加通過撒播的方式，結(jié)合犁田整地施用，土壤含水率為20％～30％。

實施例1

第一步：原物料處理，先將改性海泡石重量份數(shù)25份、改性凹凸棒土重量份數(shù)7份、改性膨潤土重量份數(shù)1份和重金屬沉淀劑重量份數(shù)1份過200目～300目篩，發(fā)酵有機(jī)廢棄物重量份數(shù)22份、生物炭混合料重量份數(shù)10份、茶葉梗重量份數(shù)15份過100目篩，鈣鎂磷肥重量份數(shù)19份過80目篩網(wǎng)；

第二步：物料混合，將各物料按所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)，均送入混合機(jī)中進(jìn)行上下、左右、內(nèi)外均勻地翻動，從而使物料達(dá)到充分混合；

第三步：轉(zhuǎn)盤造粒，先將占混合物料總重量30～40％的物料輸送至圓盤造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，造粒機(jī)的轉(zhuǎn)盤傾角控制在40°～50°，造粒機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)逐漸加快，最后轉(zhuǎn)速控制在55～60r/min，間歇噴施水分；讓物料在轉(zhuǎn)盤中自轉(zhuǎn)8～10min，使表面濕潤的物料翻動形成球核，再連續(xù)加入剩余物料，使球核逐漸長大，整個造粒時間控制在18～20min；

第四步：顆粒烘干，將造粒好的物料直接曬干或輸送到70～80℃的烘干機(jī)中烘干，使物料水分含量≤3.0％；

第五步：成品過篩，將烘干后的物料輸送到篩網(wǎng)進(jìn)行過篩，最終使成品粒徑控制在1.0～3.0mm，即制備成所述的環(huán)保型農(nóng)田土壤重金屬鈍化劑。

將本實施例中的重金屬鈍化劑用于農(nóng)田土壤重金屬鎘鈍化盆栽實驗，添加一定量的鈍化劑，測定其土壤中重金屬鎘有效態(tài)的含量和作物可食部位鎘含量。

其具體農(nóng)田土壤鈍化實驗設(shè)計與結(jié)果如下：

設(shè)置污染土壤和鈍化藥劑不同質(zhì)量比處理，鈍化藥劑分別將4種按照0g/kg、10g/kg、20g/kg添加到鎘污染土壤中(每盆5kg)，其土壤的基本理化性質(zhì)如表1所示。初步混合均勻后分裝入花盆中，使土壤含水量約20～30％，養(yǎng)護(hù)一周后，在花盆中種植小白菜。

表1土壤的基本理化性質(zhì)

將花盆置于溫室，期間可適當(dāng)澆水保持土壤濕度。生長1月后，測定土壤有效鎘含量，小青菜可食部位鎘含量。參照gb/t23739-2009用dtpa提取劑提取有效鎘。

盆栽實驗結(jié)果如表2所示，不同施用量能顯著降低土壤中有效鎘和小白菜可食部位鎘含量。對照組小白菜中cd含量超過我國目前《食品中污染物限量》(gb2762-2012)葉菜類0.2mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)，隨著鈍化劑的添加，有效降低土壤有效鎘的含量，降低水稻可食部位cd的含量。

表2不同施用量對土壤有效鎘和小青菜可食部位鎘含量的影響

實施例2

第一步：原物料處理，先將改性海泡石重量份數(shù)30份、改性凹凸棒土重量份數(shù)8份、改性膨潤土重量份數(shù)1份和重金屬沉淀劑重量份數(shù)1份過200目～300目篩，發(fā)酵有機(jī)廢棄物重量份數(shù)22份、生物炭混合料重量份數(shù)12份、茶葉梗重量份數(shù)10份過100目篩，鈣鎂磷肥重量份數(shù)16份過80目篩網(wǎng)；

第二步：物料混合，將各物料按所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)，均送入混合機(jī)中進(jìn)行上下、左右、內(nèi)外均勻地翻動，從而使物料達(dá)到充分混合；

第三步：轉(zhuǎn)盤造粒，先將占混合物料總重量30～40％的物料輸送至圓盤造粒機(jī)中進(jìn)行造粒，造粒機(jī)的轉(zhuǎn)盤傾角控制在40°～50°，造粒機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)逐漸加快，最后轉(zhuǎn)速控制在55～60r/min，間歇噴施水分；讓物料在轉(zhuǎn)盤中自轉(zhuǎn)8～10min，使表面濕潤的物料翻動形成球核，再連續(xù)加入剩余物料，使球核逐漸長大，整個造粒時間控制在18～20min；

第四步：顆粒烘干，將造粒好的物料直接曬干或輸送到70～80℃的烘干機(jī)中烘干，使物料水分含量≤3.0％；

第五步：成品過篩，將烘干后的物料輸送到篩網(wǎng)進(jìn)行過篩，最終使成品粒徑控制在1.0～3.0mm，即制備成所述的環(huán)保型農(nóng)田土壤重金屬鈍化劑。

將本實施例中的重金屬鈍化劑應(yīng)用于大田試驗中，大田實驗于2015年5月10日在宜興進(jìn)行，該項目位于江蘇省宜興市東部地區(qū)，由于電鍍企業(yè)的污水導(dǎo)致重金屬污染問題，主要污染物為重金屬鎘，其中鎘最大檢測含量為0.86mg/kg，土壤污染面積為60畝。試驗用作物品種為水稻武運(yùn)粳31，土壤基本理化性質(zhì)如表3。

表3土壤的基本理化性質(zhì)

在播種前兩個星期將本發(fā)明的鈍化劑一次性施入田中，藥劑施用量均為250kg/畝、300kg/畝、400kg/畝。對照(ck)處理組不施用鈍化劑，處理3次重復(fù)，水稻成熟后測定可食部分重金屬鎘含量。

1)土壤基本理化性質(zhì)的影響

本發(fā)明鈍化劑是一種偏堿的具有調(diào)理功能的修復(fù)藥劑，其使用在酸性土壤上能有效改良土壤。表4是實驗中不同施用量后土壤中ph和肥力具有一定程度的升高，其中對ph的影響較為明顯，能減緩?fù)寥浪峄倪^程，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。但不同施用量之間對全氮、速效鉀影響差異不顯著。

表4鈍化劑不同施用量對土壤理化性質(zhì)的影響

2)土壤有效鎘和稻米鎘含量的影響

不同施用量對水稻cd吸收有一定的阻隔作用。表5表明，對照組稻谷大米中cd含量超過我國目前《食品中污染物限量》(gb2762-2012)0.1mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)，隨著鈍化劑的添加，有效降低土壤有效鎘的含量，降低水稻可食部位cd的含量。

表5不同施用量對土壤有效鎘和稻米鎘含量的影響

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。