專利名稱：垃圾土壤改良劑和制備方法及垃圾土壤的改良方法
技術領域：
本發(fā)明屬于土壤改良領域，更具體地，本發(fā)明涉及一種垃圾土壤的改良劑和制備方法及其垃圾土壤的改良方法。
背景技術：
當前我國城市垃圾填埋場重金屬及有機污染嚴重。由于重金屬以及多環(huán)芳烴(PAHs)等有機物在環(huán)境中具有相對穩(wěn)定性和難降解性，很難從環(huán)境中清除出去，使得重金屬污染治理十分困難。傳統(tǒng)的治理方法投資昂貴，需要打擾土壤結構，只能小面積污染治理。目前，化學固定是修復土壤污染的主要途徑。通過加入土壤改良劑，可以改變土壤的物理、化學性質(zhì)，通過對重金屬的吸附、沉淀或共沉淀作用，改變了重金屬在土壤中的存在狀態(tài)，從而降低其生物有效性和遷移性?；瘜W固定作為一種原位修復技術，因其成本低廉、易于實施，近年來發(fā)展較快，對于垃圾填埋場中的重金屬及有機物污染土壤，特別是對于輕中度污染，是一種極為適宜的方法。常用的改良劑有無機改良劑和有機改良劑，其中無機改良劑主要包括石灰、碳酸鈣、粉煤灰等堿性物質(zhì)，以及天然、天然改性或人工合成的沸石、膨潤土等礦物。有機改良劑包括農(nóng)家肥、綠肥、草炭等有機肥料。目前實際應用的土壤改良劑，如石灰等，普遍使用化學添加物比例過大，各組分復配后效果不理想，一些改良劑造價偏高，難以大面積推廣應用。

發(fā)明內(nèi)容
基于此， 為了克服現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明提供了一種新的垃圾土壤改良劑的配方。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下技術方案:一種垃圾土壤改良劑，所述改良劑由質(zhì)量比為1-10:1-5:10-30的生物質(zhì)炭、羥基磷灰石和蚯蚓土混合組成。在其中一些實施例中，所述生物質(zhì)炭、羥基磷灰石和蚯蚓土的質(zhì)量比為4-8:2-4:15-25。在其中一個實施例中，所述生物質(zhì)炭、羥基磷灰石和蚯蚓土的質(zhì)量比為5:3:20。在其中一些實施例中，所述蚯蚓土為垃圾土壤喂養(yǎng)的蚯蚓所產(chǎn)出的蚓糞。在其中一些實施例中，所述垃圾土壤為來自于城市衛(wèi)生垃圾填埋場或農(nóng)村簡易垃圾填埋場的土壤。本發(fā)明還提供了上述土壤改良劑的制備方法，包括步驟:(I)將羥基磷灰石過40-80目篩；將生物質(zhì)炭粉碎成平均直徑< 2cm的顆粒狀；(2)將羥基磷灰石與生物質(zhì)炭混合，攪拌均勻，再與蚯蚓土混合，充分攪拌，混合均勻，即得。本發(fā)明還提供了使用上述垃圾土壤改良劑對垃圾土壤進行改良的方法，包括以下步驟:按質(zhì)量百分比計，在垃圾土壤中添加5-15%的權利要求1-5任一項所述的垃圾土壤改良劑，25-35天后，即對土壤進行了改良。垃圾填埋場土壤明顯增加綠化植物以及草坪草葉片的電導率和MDA、游離脯氨酸的含量，從而加劇植物質(zhì)膜透性和膜脂過氧化程度，進而明顯降低葉綠素含量、凈光合速率水平、根系活力以及硝酸還原酶活性，最終減少植物生物量的積累，抑制植株生長。本發(fā)明的垃圾土壤改良劑的組分來源及效果說明如下:生物質(zhì)炭:在缺氧的條件下對木材、草、玉米桿或其它生物質(zhì)進行高溫處理，燃燒掉生物質(zhì)中的油和氣，剩下的就是生物質(zhì)炭；生物質(zhì)炭具有大量的孔洞結構以及巨大的表面積，且表面帶有大量的負電荷，因此吸附性很強，能吸附垃圾土滲濾液、土壤或沉積物中的重金屬離子離子及有害有機化合物。生物質(zhì)炭豐富孔洞結構有利于土壤微生物的生長，促進植物對營養(yǎng)元素的吸收。施用生物質(zhì)炭不僅能夠改善土壤理化性質(zhì)、提高土壤肥力，還通過吸附或共沉淀作用降低生物對土壤中重金屬的有效利用，其對重金屬離子的固定主要由離子交換主導，這與生物質(zhì)炭巨大的比表面積和自身表面的氧化及吸附高度氧化的有機物而具有的羧基和多環(huán)芳烴表面產(chǎn)生的凈負電荷有關。施用生物質(zhì)炭導致土壤PH值升高，從而也可以顯著降低土壤重金屬形態(tài)和生物利用度，其主要機理是生物質(zhì)炭本身呈弱堿性，土壤添加生物質(zhì)炭后PH值升高，引起土壤負電荷增加，導致土壤對重金屬的吸附也增力口，進而降低了重金屬的生物利用度。此外，由于生物質(zhì)炭本身含有氮、磷、鉀等養(yǎng)分元素，一方面，這些元素的存在與重金屬形成競爭，另一方面也促進了植物生長。羥基磷灰石:屬于磷酸鹽類無機物，能明顯降低重金屬的生物有效性，降低了重金屬在土壤中的遷移，消除重金屬對于植物重金屬毒害。蚯蚓土:來源于用垃圾填埋場土壤喂養(yǎng)的蚯蚓所產(chǎn)出的蚓糞，是一種氮、磷、鉀含量齊全并含有大量有機質(zhì)和腐植酸的黑色有機物，屬于生物有機肥，對提高垃圾土壤肥力具有十分重要的意義，且來源于垃圾土飼養(yǎng)的蚯蚓排泄物，取材方便，具有良好的經(jīng)濟性。垃圾土施用有機肥料，能明顯降低`土壤中重金屬元素的有效離子含量，促使交換態(tài)重金屬離子向松結合有機態(tài)和氧化結合態(tài)C轉化，降低了土壤中重金屬元素的生物有效性。生物有機肥還能有效降低垃圾途中填埋氣和滲濾液的毒害作用。采用本發(fā)明的土壤改良劑進行垃圾土壤的改良，能明顯緩解垃圾土壤對綠化植物以及草坪草葉片質(zhì)膜的傷害，提高植物的生理抗逆性，明顯促進植物的生長；同時可以改善垃圾填埋場土壤的物理結構和化學性質(zhì)，保護垃圾填埋場的生態(tài)環(huán)境，為垃圾填埋場污染治理提供了新的途徑，具有良好的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益。


圖1為實施例3的土壤改良劑對垃圾土壤培養(yǎng)下的綠化植物和草坪植物生理活性的影響；圖2為實施例3的土壤改良劑對垃圾土壤培養(yǎng)下的綠化植物和草坪植物生長的影響；圖3為實施例3的土壤改良劑對垃圾土壤培養(yǎng)下的綠化植物和草坪植物生物量積
累的影響。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例來詳細說明本發(fā)明。以下實施例中所使用的各種原料來源于市售和自身生產(chǎn)，其中，生物質(zhì)炭購于浙江湖州富升炭業(yè)有限公司，為顆粒狀；羥基磷灰石購于浙江晶格新材料開發(fā)有限公司，為化學純粉末產(chǎn)品；蚯蚓土來源于廣州郊區(qū)垃圾填埋場養(yǎng)殖的蚯蚓排泄物。蚯蚓土的來源地不影響本發(fā)明的垃圾土壤改良劑的效果。實施例1垃圾土壤的改良劑由以下重量份的組分混合組成:生物質(zhì)炭I份羥基磷灰石5份蚯蚓土10 份。本實施例的土壤改 良劑的制備方法，包括步驟:(I)將羥基磷灰石過60目篩；將生物質(zhì)炭粉碎成平均直徑< 2cm的顆粒狀；(2)將羥基磷灰石與生物質(zhì)炭混合，攪拌均勻，再與蚯蚓土混合，充分攪拌，混合均勻，即得。在使用時，按5% (質(zhì)量百分數(shù))的添加量加入到垃圾土壤中，處理35天后，即可改良土壤。實施例2垃圾土壤的改良劑由以下重量份的組分混合組成:生物質(zhì)炭10份羥基磷灰石I份蚯蚓土30 份。該實施例中的垃圾土壤改良劑的制備方法與實施例1相同。在使用時，按8% (質(zhì)量百分數(shù))的添加量加入到垃圾土壤中，處理28天后，即可改良土壤。實施例3垃圾土壤的改良劑由以下重量份的組分混合組成:生物質(zhì)炭5份羥基磷灰石3份蚯蚓土20 份。該實施例中的垃圾土壤改良劑的制備方法與實施例1相同。在使用時，按10% (質(zhì)量百分數(shù))的添加量加入到垃圾土壤中，處理25天后，即可改良土壤。實施例4垃圾土壤的改良劑
由以下重量份的組分混合組成:生物質(zhì)炭4份羥基磷灰石4份蚯蚓土15 份。
該實施例中的垃圾土壤改良劑的制備方法與實施例1相同。在使用時，按12% (質(zhì)量百分數(shù))的添加量加入到垃圾土壤中，處理30天后，即可改良土壤。實施例5垃圾土壤的改良劑由以下重量份的組分混合組成:生物質(zhì)炭8份羥基磷灰石 2份蚯蚓土25 份。該實施例中的垃圾土壤改良劑的制備方法與實施例1相同。在使用時，按15% (質(zhì)量百分數(shù))的添加量加入到垃圾土壤中，處理32天后，即可改良土壤。試驗例I 土壤改良劑對垃圾土壤培養(yǎng)下的綠化植物和草坪植物生理活性的影響垃圾土采集于廣州市白云區(qū)興豐垃圾填埋場，該垃圾場已封場超過3年。通過調(diào)查，在垃圾場采用多點取樣法取土約U，運回室內(nèi)自然風干，剔除礫石、塑料袋、植物根系碎屑等雜質(zhì)，充分混合，裝袋備用。該土呈現(xiàn)砂質(zhì)土的外貌特征，有機質(zhì)含量較高。對照土壤取自當?shù)毓麍@，為常規(guī)園林土。植物盆栽試驗于大棚內(nèi)進行，用塑料盆裝土，每盆裝土 1kg。選擇長勢一致的綠化和草坪植株移栽于塑料盆中，預培養(yǎng)3個月。每盆I株，每處理5盆。采用垃圾土及土壤改良劑(實施例3的改良劑，使·用量為垃圾土質(zhì)量的10%)處理30天(2012年10月12日)，對照采用垃圾土及豬糞+石灰(豬糞+石灰的使用量為垃圾土質(zhì)量的10%)處理30天(2012年10月12日)，取樣測定各項生理指標。葉片葉綠素用丙酮提取，分光光度計在665和645nm處測定含量；葉片丙二醛(MDA)含量的測定采用硫代巴比妥酸比色法；細胞膜透性用相對電導率表示，采用電導率儀測定；根系活力采用氯化三苯基四氮唑法測定。計算植物樣品在試驗前后各生理指標的相對百分數(shù)，結果見表1-4和圖1A-D所示。表I不同植物樣品的根系活力相對百分數(shù)
根系治■力相
假連魈野牡丹夾計桃海1 皮莉臺灣草沿階草 _孅
—IT 分斌(％)
當規(guī)土 100I(K) 100 100100100100
垃圾土 7990 91 m KOTHX475
垃圾土+Λ
9295 93 94 92899288
良削_________
垃圾土十石
87 90919085838480
灰+後糞
表2不同植物樣品的葉綠素相對百分數(shù)
權利要求
1.一種垃圾土壤改良劑，其特征在于，所述改良劑由質(zhì)量比為1-10:1-5:10-30的生物質(zhì)炭、羥基磷灰石和蚯蚓土混合組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的垃圾土壤改良劑，其特征在于，所述生物質(zhì)炭、羥基磷灰石和蚯蚓土的質(zhì)量比為4-8:2-4:15-25。
3.根據(jù)權利要求2所述的垃圾土壤改良劑，其特征在于，所述生物質(zhì)炭、羥基磷灰石和蚯蚓土的質(zhì)量比為5:3:20o
4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的垃圾土壤改良劑，其特征在于，所述蚯蚓土為垃圾土壤喂養(yǎng)的蚯蚓所產(chǎn)出的蚓糞。
5.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的垃圾土壤改良劑，其特征在于，所述垃圾土壤為來自于城市衛(wèi)生垃圾填埋場或農(nóng)村簡易垃圾填埋場的土壤。
6.權利要求1-5任一項所述的土壤改良劑的制備方法，其特征在于，包括步驟:(1)將羥基磷灰石過40-80目篩；將生物質(zhì)炭粉碎成平均直徑<2cm的顆粒狀； (2)將羥基磷灰石與生物質(zhì)炭混合，攪拌均勻，再與蚯蚓土混合，充分攪拌，混合均勻，即得。
7.一種垃圾土壤的改良方法，其特征在于，包括以下步驟: 按質(zhì)量百分比計，在垃圾土壤中添加5-15%的權利要求1-5任一項所述的垃圾土壤改良劑，25-35天 后，即對土壤進行了改良。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垃圾土壤改良劑及其改良方法，所述改良劑由質(zhì)量比為1-101-510-30的生物質(zhì)炭、羥基磷灰石和蚯蚓土混合組成。采用本發(fā)明的土壤改良劑進行垃圾土壤的改良，能明顯緩解垃圾土壤對綠化植物以及草坪草葉片質(zhì)膜的傷害，提高植物的生理抗逆性，明顯促進植物的生長；同時可以改善垃圾填埋場土壤的物理結構和化學性質(zhì)，保護垃圾填埋場的生態(tài)環(huán)境，為垃圾填埋場污染治理提供了新的途徑，具有良好的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益。
文檔編號B09C1/08GK103232850SQ201310178728
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月14日 優(yōu)先權日2013年5月14日
發(fā)明者聶磊 申請人:廣州城市職業(yè)學院