一種土壤重金屬修復(fù)劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種土壤重金屬修復(fù)劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 土壤重金屬污染（heavy metal pollution of the soil)是指由于人類活動，土 壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值，過量沉積而引起的含量過高，統(tǒng)稱為土 壤重金屬污染。而農(nóng)田土壤重金屬污染有巨大的危害性，土壤中重金屬污染不但會導致農(nóng) 作物減產(chǎn)和品質(zhì)下降，還會通過土壤-植物系統(tǒng)，經(jīng)食物鏈進人人體，危害人體健康和生命 安全。土壤重金屬污染有隱蔽性、危害的滯后性、長期性以及生物鏈對重金屬的生物富集等 特點，這些決定著若對土壤重金屬污染認識和治理滯后將帶來難以預(yù)料的嚴重后果。如20 世紀在日本發(fā)生的因農(nóng)田Cd污染引起"痛痛病"環(huán)境公害就是最典型的例子。我國農(nóng)田土 壤污染日趨嚴重，土壤、稻米、蔬菜等重金屬超標的報道頻頻見于報端。有關(guān)資料顯示，1998 年我國受重金屬污染的耕地面積近2000萬hm 2,約占總耕地面積的1/5。導致每年糧食減產(chǎn) 1000多萬噸，受污染糧食多達1200多萬噸，合計經(jīng)濟損失達200億元。由重金屬污染引發(fā) 的生態(tài)負效應(yīng)、農(nóng)產(chǎn)品安全、人體健康和綠色貿(mào)易壁皇等問題已引起廣泛關(guān)注。
[0003] 農(nóng)田土壤重金屬污染，特別是Cd富集污染日趨嚴重，極大地影響著水稻種植業(yè)的 可持續(xù)發(fā)展。張良運對我國江西、湖南、安徽和廣東等水稻產(chǎn)區(qū)部分污染區(qū)農(nóng)戶隨機采取 70份大米樣品測定表明，70%以上的供試樣品Cd含量超出國家食品衛(wèi)生標準值（0.20mg/ kg)。更為嚴重的是，水稻具有大量吸Cd的特性，糙米檢測結(jié)果含Cd量已超過衛(wèi)生標準數(shù) 倍，甚至10多倍。
[0004] 農(nóng)田土壤重金屬修復(fù)和治理是農(nóng)業(yè)發(fā)展不容忽視的問題，對于促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā) 展，保障糧食安全具有重要作用。
[0005] 目前重金屬污染治理的主要途徑有兩種：一種是將污染物清除，即去污染 (Decontamination);另一種是改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其固定，將污染物的活 性降低，減少在土壤中的迀移性和生物可利用性，即穩(wěn)定化（Stabilization)。圍繞這兩種 途徑產(chǎn)生了不同的治理措施和方法：即工程治理措施（改土法、電化法、沖洗絡(luò)合法）和農(nóng) 藝調(diào)控措施（提高PH值、調(diào)節(jié)Eh、增施有機肥、離子拮抗）。用工程治理土壤重金屬污染， 對于污染重、面積小的土壤具有治理效果明顯、迅速的優(yōu)點，但對于污染面積較大、程度較 輕而范圍較廣的農(nóng)田污染土壤，則需要消耗大量的人力與財力，并容易導致土壤結(jié)構(gòu)的破 壞和土壤肥力的下降。
[0006] 土壤重金屬污染傳統(tǒng)的修復(fù)方法如填埋法、淋洗法、電化學法等工程量大，成本 高，難以大規(guī)模使用，而且常常導致土壤結(jié)構(gòu)破壞和某些營養(yǎng)元素的淋失。利用植物忍耐和 超積累某種重金屬或某些化學元素特性的植物修復(fù)技術(shù)以其有效、非破壞、經(jīng)濟等優(yōu)點，正 成為當前圍內(nèi)外的熱點和前沿課題，且目前國內(nèi)外在植物修復(fù)技術(shù)的實際應(yīng)用方面已有一 定進展，如美國環(huán)保局2004年8月發(fā)表的報告顯示：他們已用植物修復(fù)法實地修復(fù)了和正 在修復(fù)100多處污染地域，其中重金屬污染40多處。國內(nèi)有學者已率先利用As的超積累 植物蜈蚣草（Pteris vittata)，建立了 As污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)示范工程。然而我國人 多地少、人地矛盾突出，現(xiàn)階段采用綠色、環(huán)保的植物修復(fù)來進行大規(guī)模的重金屬污染耕地 生態(tài)重建的可能性不大。因此，開發(fā)一種低成本、簡便、高效、環(huán)境友好的新型農(nóng)田土壤重金 屬修復(fù)技術(shù)，在我國有著重要的意義和迫切性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在與提供一種土壤重金屬修復(fù)劑，有效將土壤中重金屬 離子吸附固定，控制其迀移，阻止作物吸收重金屬離子還原成低價態(tài)離子，從而降低其毒 性。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：
[0009] -種土壤重金屬修復(fù)劑，包括高分子聚合物和填料。
[0010] 在一些實施方案中，本發(fā)明所述的土壤重金屬修復(fù)劑還包括大量營養(yǎng)元素肥料、 中量營養(yǎng)元素肥料、微量營養(yǎng)元素肥料、微生物活化劑中的一種或多種。
[0011] 在一些實施方案中，本發(fā)明所述的土壤重金屬修復(fù)劑中還包括至少一種硅肥。
[0012] 在一些實施方案中，本發(fā)明所述的土壤重金屬修復(fù)劑中所述高分子聚合物為羧甲 基殼聚糖、聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁、聚合氯化鐵或聚合氯化鋁鐵中的一種或多種。
[0013] 在一些實施方案中，本發(fā)明所述的土壤重金屬修復(fù)劑中所述填料為膨潤土、海泡 石或凹凸棒土中的一種或多種。
[0014] 在一些實施方案中，本發(fā)明所述的土壤重金屬修復(fù)劑中所述大量營養(yǎng)元素肥料為 鈣鎂磷肥、過磷酸鈣、鈣鎂磷鉀肥中的一種或多種；所述中量營養(yǎng)元素肥料為硫酸鎂、硅酸 鈉、硅酸鉀、氧化鈣中的一種或多種；所述微量營養(yǎng)元素肥料為硼酸、硼砂、硫酸鋅、硫酸錳、 鉬酸鈉、鉬酸銨中一種或多種；所述微生物活化劑為氨基酸、腐植酸、活性炭中一種或多種。
[0015] 在一些實施方案中，本發(fā)明所述的土壤重金屬修復(fù)劑中所述高分子聚合物與填料 的質(zhì)量比為（〇· 1-5) : (10-50)。
[0016] 在一些實施方案中，本發(fā)明所述的土壤重金屬修復(fù)劑中所述高分子聚合物與填 料、大量營養(yǎng)元素肥料、中量營養(yǎng)元素肥料、微量營養(yǎng)元素肥料、微生物活化劑肥料的質(zhì)量 比為（〇· 1-5) : (10-50) : (10-50) : (10-50) : (1-10) : (1-5)。
[0017] 本發(fā)明還提供了一種土壤重金屬修復(fù)劑的制備方法，將高分子聚合物與輔料混 合。
[0018] 在一些實施方案中，本發(fā)明還提供了一種土壤重金屬修復(fù)劑的制備方法，將高分 子聚合物、微生物活化劑、微量營養(yǎng)元素均勻混合，再依次與中量營養(yǎng)元素、大量營養(yǎng)元素 混勻，最后再與定量的填料，均勻混合。
[0019] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供了一種土壤重金屬修復(fù)劑及其制備方法。本發(fā) 明所述土壤重金屬修復(fù)劑包括高分子聚合物和填料，高分子聚合物能與重金屬離子形成穩(wěn) 定的螯合物，有效地將土壤中的游離重金屬離子吸附固定，降低重金屬活性，阻止作物吸 收，并通過填料的吸附作用控制其迀移。進一步，本發(fā)明所述土壤重金屬修復(fù)劑還包括大量 營養(yǎng)元素肥料、中量營養(yǎng)元素肥料、微量營養(yǎng)元素肥料、微生物活化劑中的一種或多種，可 以中和土壤的酸性，防止土壤中重金屬離子析出，同時補充作物需要的營養(yǎng)，活化土壤防止 板結(jié)。本發(fā)明所述土壤重金屬修復(fù)劑的制備方法操作簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。試驗結(jié)果顯示 本發(fā)明所述土壤重金屬修復(fù)劑能降低土壤重金屬活性，改善土壤理化性狀，降低土壤酸度， 培肥地力，促進水稻生長，提高水稻產(chǎn)量和降低大米中鎘、鉛、砷等重金屬的含量，保證大米 中的鎘、鉛、砷含量達到安全值0. 2mg/kg以下。
【具體實施方式】
[0020] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的 實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0022] 一種土壤重金屬修復(fù)劑，包括高分子聚合物和填料。
[0023] 本發(fā)明所述土壤重金屬修復(fù)劑中的高分子聚合物含有羧基、羥基、氨基等官能基 團同時高分子聚合物自身還帶有負電荷對重金屬離子（如Hg 2+、Ni2+、Cu2+、pb2+、CA2+、Ag^) 有吸附作用，并與重金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物，有效地將土壤中的游離重金屬離子吸附 固定，降低重金屬活性，阻止作物吸收。而填料具有多孔吸附性，可以將產(chǎn)生的螯合物吸附 控制其迀移。
[0024] 本發(fā)明所述的土壤重金屬修復(fù)劑中所述高分子聚合物可以為羧甲基殼聚糖、聚丙 烯酰胺、聚合氯化鋁、聚合氯化鐵或聚合氯化鋁鐵中的一種或多種。在一些實施例中，所述 高分子聚合物為羧甲基殼聚糖。在一些實施例中，所述高分子聚合物為聚丙烯酰胺。在一 些實施例中，所述高分子聚合物為聚丙烯酰胺和聚合氯化鐵。
[0025] 本發(fā)明所述的土壤重金屬修復(fù)劑中所述填料為膨潤土、海泡石或凹凸棒土中的一 種或多種。在一些實施例中，所述填料為膨潤土和海泡石。在一些實施例中，所述填料為凹 凸棒土和膨潤土。在一些實施例中，所述填料為凹凸棒土和海泡石。
[0026] 本發(fā)明所述的土壤重金屬修復(fù)劑中所述高分子聚合物與填料的質(zhì)量比為 (0. 1-5) : (10-50)。其中，在一些實施例中，所述高分子聚合物與填料的質(zhì)量比為3:33. 2。 在一些實施例中，所述高分子聚合物與填料的質(zhì)量比為〇. 5:26. 5。在一些實施例中，所述高 分子聚合物與填料的質(zhì)量比為1. 3:25。
[0027] 在一些實施方案中，本發(fā)明所述的土壤重金屬修復(fù)劑還包括大量營養(yǎng)元素肥料、 中量營養(yǎng)元素肥料、微量營養(yǎng)元素肥料、微生物活化劑中的一種或多種。
[0028] 其中，大量營養(yǎng)元素肥料在土壤中呈堿性，可以中和土壤的酸性，防止土壤中重金 屬離子析出。同時大量營養(yǎng)元素肥料、中量營養(yǎng)元素肥料及微量營養(yǎng)元素起到平衡供給作 物養(yǎng)分的作用，在土壤養(yǎng)分條件滿足作物需要情況下，作物優(yōu)先吸收排位向前的養(yǎng)分。另 夕卜，根據(jù)最小養(yǎng)分律，作物產(chǎn)量是由最缺乏的板塊所決定，合理補充適量的微量營養(yǎng)元素可 以彌補作物高產(chǎn)短板。而微生物活化劑滿足土壤中微生物生長所需要的營養(yǎng)，同時可以活 化土壤防止板結(jié)。
[0029] 本發(fā)明所述的土壤重金屬