一种重金属钝化剂及其净化农田的方法及用途
【专利摘要】本发明提供一种重金属钝化剂及其净化农田的方法及用途，原料按重量百分比计，包括：高钙粉煤灰40-50％；草木灰20-25％；生石膏4-8％；氟磷灰石5-10％；蛭石8-15％；硫酸铁0.5-5％；硫酸镁0.5-5％；净化方法包括如下步骤：(1)土壤团块碎化；(2)添加上述重金属钝化剂；(3)土壤翻耕；(4)加水陈化；(5)平衡。本发明较好的去除了农田土壤中的重金属。
【专利说明】—种重金属钝化剂及其净化农田的方法及用途
【技术领域】
[0001]本发明涉及污染土壤的修复领域，特别是涉及一种重金属钝化剂及其净化农田的方法及用途。
【背景技术】
[0002]目前，我国土壤污染防治面临的形势十分严峻，部分地区土壤污染严重，土壤污染类型多样，呈现新老污染物并存、无机有机复合污染的局面，土壤污染途径多，原因复杂，控制难度大，由土壤污染引发的农产品安全和人体健康事件时有发生，成为影响农业生产、群众健康和社会稳定的重要因素。
[0003]土壤污染物主要来自大气沉降，工业废水和生活污水排放，农药施用，工业固废和生活垃圾堆放，以及矿产资源开放和炼制等。土壤污染的种类包括:有机污染物、无机污染物、重金属污染物、固体废物、病源微生物等。
[0004]密度在5.0g / cm3以上的金属统称为重金属，如金、银、铜、铅、锌、镍、钴、镉、铬和汞等45种。在造成环境污染的重金属中，危害最大的是汞、镉、铬、铅、砷等，毒性稍低的是镍、铜、锌、钴、锰、钛、钒、钥、铋等。汞、镉、铅、砷、铬、锌等重金属会引起土壤污染。这些重金属污染物主要来自冶炼厂、矿山、化工厂等工业废水渗入和汽车废气沉降。公路两侧易会被铅污染，砷被大量用作杀虫剂和除草剂，磷肥中含有镉。土壤一旦被重金属污染，是较难彻底清除的，对人类危害严重。
[0005]汞进入人体后被转化为甲基汞，有很强的脂溶性，易进入生物组织，并有很高的蓄积作用，在脑组织中积累，破坏神经功能，无法用药物治疗，严重时能造成死亡。
[0006]镉进入人体后，主要贮存在肝、肾组织中，不易排出，镉的慢性中毒主要使肾脏吸收功能不全，降低机体免疫力以及导致骨质疏松、软化，引起全身疼痛、腰关节受损、骨节变形，如八大公害之一的骨痛病，有时还会引起心血管疾病等。
[0007]铅对人体也是累积性毒物，铅能引起贫血、肾炎，破坏神经系统和影响骨骼等。
[0008]专利号为200910300416.4的中国发明专利，公开了一种设施菜田土壤重金属钝化剂及其制备方法，解决设施菜田因土壤重金属污染而影响其可持续利用的问题。该设施菜田土壤重金属钝化剂按重量百分比计，麦饭石粉10~30%、硅藻土粉10~30%、沸石粉10~20%、褐煤20~30%、粉煤灰25~35%。土壤重金属钝化剂的制备方法。土壤重金属钝化剂的制备方法:先将过80目筛的麦饭石粉、过80目筛的硅藻土粉、过80目筛的沸石粉与褐煤混合，搅拌均匀，再与过80目筛的粉煤灰混合，充分搅拌，混合均匀后，制成土壤重金属钝化剂。专利号 为201010595856.X的中国发明专利申请，公开了一种土壤重金属复合钝化剂，其原料质量比为:熟石灰25 %，磷酸二氢钾10~20 %，草木灰20~45 %，蚕沙20~45%。使用本发明的土壤重金属复合钝化剂，使被重金属污染的土壤中有效态铅含量在30天的培养时间内，与对照组相比下降了 20.23~47.61 %，而有效态镉则降低了20.15~50.57%。但以上发明对于本专利申报的钝化剂配方及其净化农田的方法没有提供任何启示。
【发明内容】
[0009]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种重金属钝化剂以净化农田土壤的重金属污染。
[0010]本发明提供了一种重金属钝化剂，原料按重量百分比计，包括:
[0011]高钙粉煤灰40-50% ;草木灰20~25% ;生石膏4~8% ;氟磷灰石5_10% ;蛭石8~15% ;硫酸铁0.5~5% ;硫酸镁0.5~5%。
[0012]作为优选方式，所述原料按重量百分比计，包括:
[0013]高钙粉煤灰45% ;草木灰23% ;生石膏6% ;氟磷灰石7% ;蛭石10% ;硫酸铁3% ；硫Ife续3 %,余量为杂质。
[0014]本发明还提供了一种净化农田土壤重金属污染的方法，包括如下步骤:
[0015](I) 土壤团块碎化
[0016]除去土壤中的杂质，进行晒田处理，将大的土壤团块碎化；
[0017](2)添加上述重金属钝化剂
[0018]⑶土壤翻耕 [0019](4)加水陈化
[0020]加水至土壤表面，对土壤进行陈化；
[0021](5)平衡
[0022]加水陈化之后，将添加钝化剂的农田放置。
[0023]作为优选方式，所述步骤(1)进一步为:
[0024](11)在工程实施之前，采用人工的方式清除土壤表层大颗粒石块、塑料、电池，并进行晒田处理，即不让水体进入农田，进行暴晒，以降低土壤含水量，提高土壤团块碎化筛分性能；
[0025](12)晒田之后，采用挖掘机或者推土机将表层20_50cm 土壤打成土堆，以利于固废筛除快速便捷实行；
[0026](13)采用筛孔为IOmm的筛分破碎斗，对成堆农田土壤进行筛分，原位回填。将颗粒大于IOmm的团块打碎，并筛分出石块、木块等，运至附近堆填，其余土壤平整至农田中进行土壤改良。
[0027](14)将筛分后土壤平铺于农田。
[0028]如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述步骤(2)进一步为:
[0029](21) 土壤平整后采用人工撒播方式，将上述重金属钝化剂均匀撒播至污染土壤内，重金属钝化剂的添加剂量为100-200Kg /亩；
[0030]作为优选方式，所述步骤(3)进一步为:
[0031]撒播完药剂后，采用旋耕机对干土进行旋耕处理，纵横旋耕三遍，以确保水平和垂直均混合均匀。翻耕分为两个过程，第一个翻耕过程为干法翻耕，为药剂与土壤初步混匀过程；第二个翻耕过程为湿法带水翻耕，为深度混匀反应过程。
[0032]作为优选方式，所述步骤(4)进一步为:
[0033]土壤翻耕完成后，从水源引水，加水至水面高于土壤表面IOcm;
[0034]对土壤进行陈化，陈化时间为48h，在陈化期间用旋耕机对土壤进行旋耕作业，旋耕次数为两次，目的是使改良剂与重金属污染土壤均匀、充分接触。
[0035]作为优选方式，所述步骤(5)进一步为:
[0036]加水陈化之后,将添加钝化剂的农田放置15天,进一步均匀化渗透和与污染元素反应过程。
[0037]本发明还提供了一种重金属钝化剂在净化农田土壤重金属污染中的用途。
[0038]如上所述，本发明较好的去除了农田土壤中的重金属，选择典型易吸收重金属元素的长香谷水稻品种和苋菜品种为指示作物，土壤净化实施完成后，水稻品种和蔬菜品种重金属含量达到《食品中污染物限量》GB2762-2005)标准要求。
【具体实施方式】
[0039]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式。
[0040]实施例1
[0041]本实施例提供一种重金属钝化剂，原料按重量百分比计，包括:
[0042]高钙粉煤灰40% ;草木灰20% ;生石膏8% ;氟磷灰石10% ;蛭石15% ;硫酸铁5 % ;硫酸续1*%。余量为杂质。
[0043]利用上述重金属钝化剂净化农田土壤重金属污染的方法，包括如下步骤:
[0044](I) 土壤团块碎化
[0045](11)采用人工的方式清除土壤表层大颗粒石块、塑料、电池等，并进行晒田处理，即不让水体进入农田，进行暴晒，以降低土壤含水量，提高土壤团块碎化筛分性能；
[0046](12)晒田之后,米用挖掘机或者推土机将表层20_50cm 土壤打成土堆，以利于固废筛除快速便捷实行；
[0047](13)采用筛孔为IOmm的筛分破碎斗，对成堆农田土壤进行筛分，原位回填；将颗粒大于IOmm的团块打碎，并筛分出石块、木块等，运至附近堆填，其余土壤平整至农田中进行土壤改良。
[0048](14)将筛分后土壤平铺于农田。
[0049](2)添加上述重金属钝化剂
[0050](21) 土壤平整后采用人工撒播方式，将上述重金属钝化剂均匀撒播至污染土壤内，上述重金属钝化剂的添加剂量为IOOKg/亩；
[0051](3) 土壤翻耕
[0052]撒播完药剂后，采用旋耕机对干土进行旋耕处理，纵横旋耕三遍，以确保水平和垂直均混合均匀；翻耕分为两个过程，第一个翻耕过程为干法翻耕，为药剂与土壤初步混匀过程；第二个翻耕过程为湿法带水翻耕，为深度混匀反应过程；
[0053](4)加水陈化
[0054]土壤翻耕完成后，从水源引水，加水至水面高于土壤表面IOcm;
[0055]对土壤进行陈化，陈化时间为48h，在陈化期间用旋耕机对土壤进行旋耕作业，旋耕次数为两次，目的是使改良剂与重金属污染土壤均匀、充分接触。
[0056](5 )平衡
[0057]加水陈化之后，将添加钝化剂的农田放置15天，进一步均匀化渗透和与污染元素反应过程。[0058]实施例2
[0059]本实施例提供一种重金属钝化剂，原料按重量百分比计，包括:
[0060]高钙粉煤灰50% ;草木灰25% ;生石膏4% ;氟磷灰石5% ;蛭石8% ;硫酸铁1%:硫酸镁4%。余量为杂质。
[0061]利用上述重金属钝化剂净化农田土壤重金属污染的方法，包括如下步骤:
[0062](I) 土壤团块碎化
[0063](11)采用人工的方式清除土壤表层大颗粒石块、塑料、电池等，并进行晒田处理，即不让水体进入农田，进行暴晒，以降低土壤含水量，提高土壤团块碎化筛分性能；
[0064](12)晒田之后,米用挖掘机或者推土机将表层20_50cm 土壤打成土堆，以利于固废筛除快速便捷实行:
[0065](13)采用筛孔为IOmm的筛分破碎斗，对成堆农田土壤进行筛分，原位回填；将颗粒大于IOmm的团块打碎，并筛分出石块、木块等，运至附近堆填，其余土壤平整至农田中进行土壤改良。
[0066](14)将筛分后土壤平铺于农田。
[0067](2)添加上述重金属钝化剂 [0068](21) 土壤平整后采用人工撒播方式，将上述重金属钝化剂均匀撒播至污染土壤内，上述重金属钝化剂的添加剂量为200Kg/亩；
[0069](3) 土壤翻耕
[0070]撒播完药剂后，采用旋耕机对干土进行旋耕处理，纵横旋耕三遍，以确保水平和垂直均混合均匀；翻耕分为两个过程，第一个翻耕过程为干法翻耕，为药剂与土壤初步混匀过程；第二个翻耕过程为湿法带水翻耕，为深度混匀反应过程；
[0071](4)加水陈化
[0072]土壤翻耕完成后，从水源引水，加水至水面高于土壤表面IOcm;
[0073]对土壤进行陈化，陈化时间为48h，在陈化期间用旋耕机对土壤进行旋耕作业，旋耕次数为两次，目的是使改良剂与重金属污染土壤均匀、充分接触。
[0074](5)平衡
[0075]加水陈化之后，将添加钝化剂的农田放置15天，进一步均匀化渗透和与污染元素反应过程。
[0076]实施例3
[0077]本实施例提供一种重金属钝化剂，原料按重量百分比计，包括:
[0078]高钙粉煤灰48% ;草木灰23% ;生石膏6% ;氟磷灰石8% ;蛭石13% ;硫酸铁0.5% ;硫酸镁 0.5%。
[0079]利用上述重金属钝化剂净化农田土壤重金属污染的方法，包括如下步骤:
[0080](I) 土壤团块碎化
[0081](11)采用人工的方式清除土壤表层大颗粒石块、塑料、电池等，并进行晒田处理，即不让水体进入农田，进行暴晒，以降低土壤含水量，提高土壤团块碎化筛分性能；
[0082](12)晒田之后，采用挖掘机或者推土机将表层20_50cm 土壤打成土堆，以利于固废筛除快速便捷实行；
[0083](13)采用筛孔为IOmm的筛分破碎斗，对成堆农田土壤进行筛分，原位回填；将颗粒大于IOmm的团块打碎，并筛分出石块、木块等，运至附近堆填，其余土壤平整至农田中进行土壤改良。
[0084](14)将筛分后土壤平铺于农田。
[0085](2)添加上述重金属钝化剂
[0086](21) 土壤平整后采用人工撒播方式，将上述重金属钝化剂均匀撒播至污染土壤内，上述重金属钝化剂的添加剂量为150Kg/亩；
[0087](3) 土壤翻耕
[0088]撒播完药剂后，采用旋耕机对干土进行旋耕处理，纵横旋耕三遍，以确保水平和垂直均混合均匀；翻耕分为两个过程，第一个翻耕过程为干法翻耕，为药剂与土壤初步混匀过程；第二个翻耕过程为湿法带水翻耕，为深度混匀反应过程；
[0089](4)加水陈化
[0090]土壤翻耕完成后，从水源引水，加水至水面高于土壤表面IOcm;
[0091]对土壤进行陈化，陈化时间为48h，在陈化期间用旋耕机对土壤进行旋耕作业，旋耕次数为两次，目的是使改良剂与重金属污染土壤均匀、充分接触。
[0092](5)平衡
[0093]加水陈化之后，将 添加钝化剂的农田放置15天，进一步均匀化渗透和与污染元素反应过程。
[0094]实施例4
[0095]本实施例提供一种重金属钝化剂，原料按重量百分比计，包括:
[0096]高钙粉煤灰43% ;草木灰22% ;生石膏?% ;氟磷灰石8% ;蛭石9% ;硫酸铁5% ；硫酸镁5%。余量为杂质。
[0097]利用上述重金属钝化剂净化农田土壤重金属污染的方法，包括如下步骤:
[0098](I) 土壤团块碎化
[0099](11)采用人工的方式清除土壤表层大颗粒石块、塑料、电池等，并进行晒田处理，即不让水体进入农田，进行暴晒，以降低土壤含水量，提高土壤团块碎化筛分性能；
[0100](12)晒田之后,米用挖掘机或者推土机将表层20_50cm 土壤打成土堆，以利于固废筛除快速便捷实行；
[0101](13)采用筛孔为IOmm的筛分破碎斗，对成堆农田土壤进行筛分，原位回填；将颗粒大于IOmm的团块打碎，并筛分出石块、木块等，运至附近堆填，其余土壤平整至农田中进行土壤改良。
[0102](14)将筛分后土壤平铺于农田。
[0103](2)添加上述重金属钝化剂
[0104](21) 土壤平整后采用人工撒播方式，将上述重金属钝化剂均匀撒播至污染土壤内，上述重金属钝化剂的添加剂量为160Kg /亩；
[0105](3) 土壤翻耕
[0106]撒播完药剂后，采用旋耕机对干土进行旋耕处理，纵横旋耕三遍，以确保水平和垂直均混合均匀；翻耕分为两个过程，第一个翻耕过程为干法翻耕，为药剂与土壤初步混匀过程；第二个翻耕过程为湿法带水翻耕，为深度混匀反应过程；
[0107](4)加水陈化[0108]土壤翻耕完成后，从水源引水，加水至水面高于土壤表面IOcm;
[0109]对土壤进行陈化，陈化时间为48h，在陈化期间用旋耕机对土壤进行旋耕作业，旋耕次数为两次，目的是使改良剂与重金属污染土壤均匀、充分接触。
[0110](5)平衡
[0111]加水陈化之后，将添加钝化剂的农田放置15天，进一步均匀化渗透和与污染元素反应过程。
[0112]实施例5
[0113]本实施例提供一种重金属钝化剂，原料按重量百分比计，包括:
[0114]高钙粉煤灰45% ;草木灰23% ;生石膏6% ;氟磷灰石7% ;蛭石10% ;硫酸铁3% ；硫Ife续3 %,余量为杂质。
[0115]利用上述重金属钝化剂净化农田土壤重金属污染的方法，包括如下步骤:
[0116](I) 土壤团块碎化
[0117](11)采用人工的方式清除土壤表层大颗粒石块、塑料、电池等，并进行晒田处理，即不让水体进入农田，进行暴晒，以降低土壤含水量，提高土壤团块碎化筛分性能；
[0118](12)晒田之后，采用挖掘机或者推土机将表层20-50cm 土壤打成土堆，以利于固废筛除快速便捷实行；
[0119](13)采用筛孔为IOmm的筛分破碎斗，对成堆农田土壤进行筛分，原位回填；将颗粒大于IOmm的团块打碎，并筛分出石块、木块等，运至附近堆填，其余土壤平整至农田中进行土壤改良。
[0120](14)将筛分后土壤平铺于农田。
[0121](2)添加上述重金属钝化剂
[0122](21) 土壤平整后采用人工撒播方式，将上述重金属钝化剂均匀撒播至污染土壤内，上述重金属钝化剂的添加剂量为120Kg/亩；
[0123](3) 土壤翻耕
[0124]撒播完药剂后，采用旋耕机对干土进行旋耕处理，纵横旋耕三遍，以确保水平和垂直均混合均匀；翻耕分为两个过程，第一个翻耕过程为干法翻耕，为药剂与土壤初步混匀过程；第二个翻耕过程为湿法带水翻耕，为深度混匀反应过程；
[0125](4)加水陈化
[0126]土壤翻耕完成后，从水源引水，加水至水面高于土壤表面IOcm;
[0127]对土壤进行陈化，陈化时间为48h，在陈化期间用旋耕机对土壤进行旋耕作业，旋耕次数为两次，目的是使改良剂与重金属污染土壤均匀、充分接触。
[0128](5)平衡
[0129]加水陈化之后，将添加钝化剂的农田放置15天，进一步均匀化渗透和与污染元素反应过程。
[0130]性能测试
[0131]I材料与方法
[0132]1.1 土壤样品
[0133]土壤样品采自大宝山矿区翁源新江镇种植区，共采集了 2个重金属污染土壤样品，采样方法参考《环境监测分析方法》。土样风干后，过2_筛，进行了基本理化性、重金属全量、BCR及TCLP毒性浸出实验分析。
[0134]1.1.1 土壤重金属全量
[0135]根据国家环境质量二级标准，该研究区农田土壤中的Pb超标率为13.74%,Cd,Cu的超标约10倍，Zn的超标率也达到150%，此矿区存在Pb、Cd、Cu、Zn等重金属污染，其中，CdXu,Zn超标率较高。由此表明矿业活动对当地的农田产生造成严重的重金属污染问题。(见表1)
[0136]表1 土壤重金属全量监测数据
[0137]
【权利要求】
1.种重金属钝化剂，其特征在于，原料按重量白分比计，包括:高钙粉煤灰40-50%;草木灰20~25% ;生石膏4~8% ;氟磷灰石5-10% ;蛭石8~15% ;硫酸铁0.5~5% ;硫酸镁0.5 ~5%ο
2.如权利要求1所述的重金属钝化剂，其特征在于，原料按重量百分比计，包括:高钙粉煤灰45% ;草木灰23% ;生石膏6% ;氟磷灰石7% ;蛭石10% ;硫酸铁3% ;硫酸镁3%，余量为杂质。
3.使用权利要求1或2所述的重金属钝化剂用于净化农田土壤重金属污染的方法，其特征在于包括如下步骤: (1)土壤团块碎化 除去土壤中的杂质，进行晒田处理，将大的土壤团块碎化； (2)添加上述重金属钝化剂 (3)上壤翻耕 (4)加水陈化 加水至土壤表面，对土壤进行陈化； (5)平衡 加水陈化之后，将添加钝化剂的农田放置15天，进一步均匀化渗透和与污染元素反应过程。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述步骤(1)进一步为: (11)在工程实施之前，采用人工的方式清除土壤表层大颗粒石块、塑料、电池，并进行晒田处理，即不让水体进入农田，进行暴晒； (12)晒田之后，采用挖掘机或者推土机将表层20-50cm土壤打成土堆； (13)采用筛孔为IOmm的筛分破碎斗，对成堆农田土壤进行筛分，原位回填；将颗粒大于IOmm的团块打碎，并筛分出石块、木块等，运至附近堆填，其余土壤平整至农田中进行土壤改良； (14)将筛分后土壤平铺于农田。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述步骤(2)进一步为: (21)土壤平整后采用人工撒播方式，将土壤钝化剂均匀撒播至污染土壤内，钝化剂添加剂量的添加剂量为60-200Kg /亩。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述步骤(3)进一步为: 撒播完药剂后，采用旋耕机对干土进行旋耕处理，纵横旋耕三遍，以确保水平和垂直均混合均匀；翻耕分为两个过程，第一个翻耕过程为干法翻耕，为药剂与土壤初步混匀过程；第二个翻耕过程为湿法带水翻耕，为深度混匀反应过程。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述步骤(4)进一步为: 土壤翻耕完成后，从水源引水，加水至水面高于土壤表面IOcm ； 对土壤进行陈化，陈化时间为48h，在陈化期间用旋耕机对土壤进行旋耕作业，旋耕次数为两次。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述步骤(5)进一步为: 加水陈化之后，将添加钝化剂的农田放置15天。
9.如权利要求1或2所述的重金属钝化剂在净化农田土壤重金属污染中的用途。
【文档编号】C09K17/06GK103952156SQ201410117999
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】黎虹 申请人:黎虹