專利名稱：一種控制菜地Cd污染的鈍化劑及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土壤改良和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種控制菜地Cd污染的鈍化劑及其使用方法。
背景技術(shù)：
隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，城市生活廢棄物和工業(yè)“三廢”排放日益增多，加之污泥、農(nóng)藥、垃圾肥等的不合理施用，相當(dāng)數(shù)量的菜地土壤出現(xiàn)了重金屬積累，特別是鎘含量明顯高于土壤背景值，菜地土壤鎘污染較為普遍，且多以中輕度污染為主。由于我國南方地區(qū)土壤偏酸性，土壤重金屬活性較高，其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平也較高。這些土壤往往以種植葉菜類為主，葉菜是最易受重金屬污染而在體內(nèi)大量積累的蔬菜類型，造成了葉菜重金屬超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重，以鎘超標(biāo)現(xiàn)象最為突出，嚴(yán)重影響葉菜的安全生產(chǎn)和蔬菜地的可持續(xù)安全利用，并影響到農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸之一，如果不及時(shí)解決，問題將日趨嚴(yán)重。因此，對鎘污染菜地進(jìn)行控制與修復(fù)，改善土壤生態(tài)環(huán)境，防止土壤質(zhì)量惡化，才能實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全，保證人畜健康。經(jīng)過多年的摸索，國內(nèi)外所形成的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)很多，有的技術(shù)如植物修復(fù)技術(shù)也相對比較成熟，但是該技術(shù)在我國成功應(yīng)用的實(shí)例卻不多，主要是因?yàn)橹参镄迯?fù)技術(shù)并不符合我國的實(shí)際國情。我國許多農(nóng)田污染程度以中輕度污染為主，將大面積中、輕度污染農(nóng)田停止農(nóng)作，進(jìn)行長時(shí)間的植物修復(fù)或工程修復(fù)顯然是不現(xiàn)實(shí)的。已有研究表明，施用鈍化劑能降低土壤重金屬污染物的水溶性、擴(kuò)散性和生物有效性，從而降低它們進(jìn)入植物體、微生物體和水體的能力，減輕對生態(tài)環(huán)境的危害。隨著城市化和經(jīng)濟(jì)的縱深發(fā)展以及土壤修復(fù)技術(shù)研究與應(yīng)用的不斷深入，原位鈍化修復(fù)技術(shù)因其成本低廉、易于實(shí)施，利用鈍化劑來降低土壤重金屬向食物鏈的遷移污染風(fēng)險(xiǎn)是目前能夠修復(fù)中輕度重金屬污染土壤的有效途徑之一，對由農(nóng)業(yè)活動引起的程度較輕的面源污染具有明顯的優(yōu)勢，近年來發(fā)展較快。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，不同鈍化劑對重金屬固定效果取決于重金屬的類型和改良劑的選擇。近年來由于土壤面臨的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)加大，單一的有機(jī)或無機(jī)鈍化劑的修復(fù)效果往往不夠理想，存在著效果不穩(wěn)定、施用量大或鈍化劑破壞土壤質(zhì)量等問題，很難達(dá)到修復(fù)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。已有的研究證實(shí)，聯(lián)合使用多種鈍化劑、找出一個合適的比例，復(fù)合使用這些鈍化劑，其對重金屬的吸附、沉淀、凝聚、絡(luò)合等能力大于單一的有機(jī)物或無機(jī)物，提高鈍化劑的修復(fù)效果，并能互相取長補(bǔ)短，發(fā)揮復(fù)合鈍化劑的最佳效益。如Ca(H2PO4)2配合CaCO3，在鈍化重金屬時(shí)效果非常顯著，同時(shí)避免了單獨(dú)使用一種鈍化劑所帶來的顯著改變土壤PH的不利影響。有機(jī)堆肥配合鐵砂等在鈍化重金屬污染物時(shí)表現(xiàn)出加和作用，可有效降低重金屬的生物有效性，并超過無機(jī)鈍化劑的單獨(dú)作用。粘土礦物性質(zhì)比較穩(wěn)定，堆肥配合粘土礦物能保證鈍化效果的持久性。因此，利用無機(jī)鈍化劑對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用和有機(jī)鈍化劑對重金屬的絡(luò)合和螫合作用，把有機(jī)、無機(jī)鈍化劑合理配伍，配制成高效、低成本、環(huán)境安全以及對土壤負(fù)面擾動較小的鈍化劑，實(shí)現(xiàn)無機(jī)鈍化劑和有機(jī)鈍化劑的功能互補(bǔ)，并盡可能減少鈍化劑的施入量和施用次數(shù)，達(dá)到安全、高效、持久鈍化土壤鎘的目的，同時(shí)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分供應(yīng)、土壤改良和農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)，為發(fā)展經(jīng)濟(jì)、有效、安全的重金屬污染土壤鈍化修復(fù)技術(shù)提供理論和技術(shù)支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種控制菜地Cd污染的鈍化劑及其使用方法。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種控制菜地Cd污染的鈍化劑，包括以下質(zhì)量份的物質(zhì):腐熟的花生麩9.3 14.0份，石灰41.3 53.7份，腐植酸銨36.7 50.0份。作為其中一個優(yōu)選方案，所述鈍化劑包括以下質(zhì)量份物質(zhì):腐熟的花生麩10份，石灰45 50份，腐植酸銨40 45份。作為其中一個優(yōu)選方案，所述鈍化劑包括以下質(zhì)量份物質(zhì):腐熟的花生麩10份，石灰45份，腐植酸銨45份。所述腐熟的花生麩含水量3.0% 6.0%，含有機(jī)質(zhì)82.1% 87.6%，含氮6.1%
8.0%,含 P2O5 1.0% 1.9%,含 K2O 1.0% 1.55%。所述腐熟的花生麩由以下方法制得:先將花生麩破碎，每公斤花生麩加2 4g有機(jī)物料腐熟劑，然后加入I 2倍質(zhì)量的水，攪拌均勻后密封，室溫下充分發(fā)酵；待花生麩長滿白色菌絲后，表明花生麩已腐熟，將其風(fēng)干，使其水分含量為3% 6%即可。所述有機(jī)物料腐熟劑為廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所生產(chǎn)的有機(jī)物料腐熟劑。以上所述鈍化劑按如下步驟制得:將腐熟的花生麩、石灰、腐植酸銨磨碎、過篩，充分混合均勻得到鈍化劑。以上所述的鈍化劑在修復(fù)Cd污染菜地上的應(yīng)用。具體操作為:每畝地基施150 300kg的鈍化劑，翻耕、淋水、平衡5 10天，即可進(jìn)行播種或移栽。本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明的鈍化劑，利用各種配方成分的特定功效，通過各種成分的協(xié)同作用，達(dá)到降低土壤鎘活性和蔬菜重金屬含量、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的作用，可廣泛應(yīng)用于南方中輕度或重度鎘污染菜地土壤的修復(fù)。(2)本發(fā)明原料充足，工藝簡單，操作方便，容易實(shí)施，治理費(fèi)用較低，一次施用的鈍化效果可持續(xù)半年至一年，是一種安全、有效、持久的重金屬污染修復(fù)材料，可單獨(dú)基施于菜地，也可與底肥混拌后施用，節(jié)省人力物力。(3)本發(fā)明有效利用了花生麩這種農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物，是一種阻控菜地重金屬污染的環(huán)境友好型鈍化劑，提供了一種較好的農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用途徑。


圖1為鈍化劑在不同用量下對鎘吸附率的影響；
圖2為污染土壤1pH和DTPA-Cd含量隨時(shí)間的變化情況；
圖3為污染土壤2 pH和DTPA-Cd含量隨時(shí)間的變化情況。
具體實(shí)施例方式花生麩是由花生仁榨油后的附產(chǎn)物通過加而成，充分腐熟后是一種優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料，并富含磷、鉀兩種大量元素，在污染土壤上施用，具有培肥土壤、增強(qiáng)作物抗脅迫的能力。石灰主要成分是氫氧化鈣，在提高土壤pH的同時(shí)，可顯著降低重金屬的生物有效性，而且形成的碳酸鈣對重金屬也有一定的鈍化作用。腐植酸銨是一種高分子非均一的芳香族羥基羧鹽，溶于水，呈堿性，pH值為
9.6 11.0，腐植酸含量大于45%，含有羥基、羧基、甲氧基、醌基等多種活性基團(tuán)，具有離子交換、吸附、絡(luò)合、絮凝、分散、粘結(jié)等多種功能，可降低土壤溶液中可溶態(tài)重金屬含量，達(dá)到鈍化土壤重金屬活性和降低重金屬在植物地上部的積累的效應(yīng)，并能調(diào)節(jié)土壤的保水保肥能力，為植物根系生長創(chuàng)造良好的條件，增強(qiáng)植物的抗逆性能，進(jìn)而起到改良土壤，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的作用。下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此。以下實(shí)施例中所用原料來源如下:
腐熟的花生麩:本實(shí)施例采用廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所花生綜合實(shí)驗(yàn)廠的花生麩，由以下方法制備:先將花生麩搗碎，每公斤花生麩加3 g有機(jī)物料腐熟劑，然后稱取I公斤自來水，一邊淋水一邊攪拌，攪拌均勻后密封，置于室外有陽光處，進(jìn)行充分發(fā)酵；待花生麩長滿白色菌絲后，表明花生麩已腐熟，將其取出于陰涼通風(fēng)處風(fēng)干，使其水分含量為3% 6%，儲藏，備用。其主要養(yǎng)分含量如下:有機(jī)質(zhì)82.1% 87.6%，氮6.1% 8.0%，P2O5
1.0% 1.9%, K2O 1.0% 1.55%，鎘全量為 0.076 mg/kg。上述所用的有機(jī)物料腐熟劑為廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所生產(chǎn)的有機(jī)物料腐熟劑，產(chǎn)品登記證號為:微生物肥(2010)臨字(1250)號。石灰:本實(shí)施例采用廣西平南縣丹竹鎮(zhèn)新石灰廠生產(chǎn)的工業(yè)級白色粉末狀熟石灰，Ca(OH)2 含量 >90% ;鎘全量為 0.082 mg/kg.。腐植酸銨:本實(shí)施例采用新疆雙龍腐植酸有限公司生產(chǎn)的黑色粉狀腐植酸銨，腐植酸(干基計(jì))含量彡45.0%，鎘全量為0.065 mg/kg。實(shí)施例1培養(yǎng)試驗(yàn)
按照下列重量稱取原料(kg):腐熟的花生麩1.0，石灰4.5，腐植酸銨4.5。將上述原料磨碎過60目篩，充分混合均勻得到鈍化劑。鈍化劑對鎘的吸附效果試驗(yàn):
按不同的鈍化劑含量比例(O%、0.5%、1%、2.5%,5%,7.5%、10%)，分別稱取鈍化劑和土壤共4.000 g于50ml離心管中，先加入含0.1 mol/L NaNO3溶液作為支持電解質(zhì)，再移取5 mL鎘儲備液，使離心管中鎘的最終濃度為5 mg/L，于25°C下在往復(fù)振蕩器上振蕩4 h，靜置24 h后離心、過濾，取上清液測定鎘濃度，計(jì)算吸附率(土壤吸附重金屬的量/溶液中的含量)。鈍化劑對Cd2+的吸附效果如圖1所示。隨著鈍化劑用量的增加，鎘的吸附率逐漸增大。當(dāng)鈍化劑用量為土重的2.5%時(shí)，溶液中鎘的吸附率由26.1%增加到70.8%，且此時(shí)吸附率的變化速率最大。之后， 鈍化劑用量進(jìn)一步增加，鎘的吸附率的增加速率明顯降低。鈍化劑在不同培養(yǎng)時(shí)間下對鎘活性的影響試驗(yàn):采用室內(nèi)培養(yǎng)的方法初步考察本發(fā)明的鈍化劑對污染程度不同的兩種自然鎘污染菜地土壤鎘活性的鈍化效果。土壤理化性質(zhì)如表I所示。其中土壤I偏酸性，鎘含量較低，但鎘活性較高；土壤2呈中性，鎘含量較高，但鎘活性相對較低。
權(quán)利要求
1.一種控制菜地Cd污染的鈍化劑，其特征在于，包括以下質(zhì)量份的物質(zhì):腐熟的花生麩9.3 14.0份，石灰41.3 53.7份，腐植酸銨36.7 50.0份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈍化劑，其特征在于，包括以下質(zhì)量份物質(zhì):腐熟的花生麩10份，石灰45 50份,腐植酸銨40 45份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈍化劑，其特征在于，包括以下質(zhì)量份物質(zhì):腐熟的花生麩10份，石灰45份，腐植酸銨45份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的鈍化劑，其特征在于，所述腐熟的花生麩含水量3.0% 6.0%,含有機(jī)質(zhì) 82.1% 87.6%,含氮 6.1% 8.0%,含 P2O5 1.0% 1.9%,含 K2O1.0% 1.55%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的鈍化劑，其特征在于，所述腐熟的花生麩由以下方法制得:先將花生麩破碎，每公斤花生麩加2 4g有機(jī)物料腐熟劑，然后加入I 2倍質(zhì)量的水，攪拌均勻后密封，室溫下充分發(fā)酵；待花生麩長滿白色菌絲后，將其風(fēng)干，使其水分含量為3% 6%即可。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈍化劑，其特征在于，所述有機(jī)物料腐熟劑為廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所生產(chǎn)的有機(jī)物料腐熟劑。
7.權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述鈍化劑的制備方法,包括將腐熟的花生麩、石灰、腐植酸銨磨碎、過篩，充分混合均勻得到鈍化劑。
8.權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的鈍化劑在修復(fù)Cd污染菜地上的應(yīng)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，具體操作為:每畝地基施150 300kg的鈍化劑，翻耕、淋水、平衡5 10天，即可進(jìn)行播種或移栽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制菜地Cd污染的鈍化劑及其使用方法。該鈍化劑包括以下質(zhì)量份的物質(zhì)腐熟的花生麩9.3～14.0份，石灰41.3～53.7份，腐植酸銨36.7～50.0份。本發(fā)明的鈍化劑使用方法在蔬菜種植前，將腐熟的花生麩、石灰、腐植酸銨磨碎過60目篩，充分混合均勻得到鈍化劑，按照每畝150～300kg的重量將混合物全部基施，然后進(jìn)行翻耕、耙勻，使鈍化劑與污染土壤混合均勻，淋水，平衡5～10天即可進(jìn)行播種或移栽。本發(fā)明鈍化劑原料來源廣泛，制備方法簡單，能有效降低土壤中有效態(tài)鎘的含量，阻控鎘進(jìn)入食物鏈，并可改善土壤不良理化性狀，實(shí)現(xiàn)鎘污染菜地的持續(xù)安全利用。
文檔編號C09K101/00GK103146390SQ201310049789
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者楊少海 申請人:廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所