农田土壤镉污染化学修复剂的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于土壤污染修复技术领域，涉及一种农田土壤重金属污染修复剂，特别 是涉及一种石灰性农田土壤的重金属污染修复剂。
【背景技术】
[0002] 土壤是农业生产的基础，然而随着国民经济的快速发展，含重金属的污染物通过 各种途径进入土壤，逐渐形成了土壤重金属污染。土壤重金属污染因其污染的隐蔽性、长期 性和不可逆性而倍受世界关注，其不仅退化土壤肥力、降低作物产量和品质，而且可引发农 产品污染和水资源污染，并通过食物链危害人类的生命和健康。
[0003] 农田重金属污染的治理方法主要有物理治理法、生物治理法和化学治理法等。物 理治理法包括客土法、换土法、翻土法或对土壤进行热处理、电解等办法，这些方法治理费 用高，实施复杂，而且常常导致土壤结构破坏、生物活性下降和肥力退化等。生物治理法是 利用生物的某些习性来适应、抑制和改良重金属污染，修复费用低，但修复速度慢，且具有 专一性，修复效率低。化学治理法是利用化学物质来降低土壤中重金属的迀移性和生物可 利用率，从而达到污染土壤的治理和修复，包括淋洗法、施用改良剂法等。化学淋洗法成本 低、处理量大，但会导致土壤结构破坏，土壤养分流失及地下水污染。化学改良剂法是通过 添加某些修复剂进行离子交换、吸附、沉淀等钝化作用，以改变重金属在土壤中的存在形 态，降低重金属在土壤中的移动性及生物有效性。化学修复剂法因取材方便，适用范围广等 点，具有较好的应用前景。
[0004] 镉是环境中毒性最强的重金属元素之一，具有生物迀移性强、极易被植物吸收和 积累的特点，对动植物和人体均可产生毒害作用，严重时甚至会造成骨痛病、高血压、肾功 能紊乱、肝损害、肺水肿等疾病。农田土壤镉污染的来源主要为：1)气溶胶沉降:颗粒较小的 金属气溶胶可以通过气流在一定范围内输送，并沉降下来;2)污水灌溉:灌溉水重金属超 标，而作物对重金属有几百倍的浓缩作用;3)污泥堆肥及化肥带来的污染:肥料本身含有一 定的镉，数年的施用可能带来重金属的累积。
[0005] 利用化学修复方法治理土壤镉污染已有报道，但基本上是以南方酸性土壤为主， 化学改良材料主要是石灰和磷酸盐物质，固定机理主要是化学沉淀。CN 103275725A公开了 一种用于镉与铅污染土壤修复的化学固定剂，成分包括钛白粉废渣、磷酸盐、氧化剂等，对 镉的修复专一性不强，而且容易沉淀土壤中的有益微量元素 。CN 103146390A公开了一种控 制菜地Cd污染的钝化剂，包括腐熟的花生麸、石灰、腐植酸铵等，主要用于南方酸性土壤镉 污染的化学修复，不适合石灰性土壤。另外，还有一部分技术主要是利用矿物材料对土壤中 的镉进行吸附，将其固定在土壤内，降低植物吸收镉的比例。如CN 105131961A公开了一种 镉污染土壤改良剂，内含农用硝酸稀土、催化剂废剂、麦饭石、腐殖酸矿粉、海泡石、草木灰、 高岭土和沸石等组分，该改良剂在不同土壤质地下效果不同，修复效果不稳定。CN 105037036 A公开了一种修复镉污染土壤的复混缓释肥，包括氮磷钾营养组分以及适合配 比的农用硝酸稀土、催化剂废剂、聚羟基烷酸酯、腐殖酸矿粉、海泡石、草木灰、高岭土和沸 石等组分，主要应用于南方酸性土壤，在北方石灰性土壤上效果不佳。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种适合于石灰性农田土壤的镉污染化学修复剂，以实现石 灰性土壤中镉的钝化，降低其毒性。
[0007] 本发明针对北方石灰性土壤特点和农田土壤镉分布特征，使用化学活化剂、化学 螯合剂、化学解毒剂、生物表面活性剂和吸附剂组合形成农田土壤镉污染化学修复剂，通过 活化作用、螯合作用和吸附作用，使土壤中的镉形成更加稳定且不易被植物吸收利用的螯 合态，由小分子变为大分子，达到修复土壤镉污染的目的。
[0008] 具体地，本发明所述的农田土壤镉污染化学修复剂是由以下重量份数的组份混合 组成:腐植酸10~30份，硫酸铵10~30份，磷酸二氢钾10~30份，柠檬酸10~15份，焦磷酸二 氢二钠5~15份，生物表面活性剂5~10份，镉化学解毒剂5~10份，膨润土 5~10份。
[0009] 其中，所述的生物表面活性剂为鼠李糖脂、槐糖脂、皂素中的一种，或几种的任意 比例混合物。
[0010] 所述的镉化学解毒剂为二巯基丙磺酸钠(DMPS)或甲氧苄基葡糖胺二硫代羧酸钠 (MeOBGDTC)，或两者的混合物。
[0011] 本发明优选将所述农田土壤镉污染化学修复剂制成颗粒剂使用。
[0012] 可以采用任何一种常规的造粒技术，在所述农田土壤镉污染化学修复剂组分中添 加合适的粘结剂以制备所述颗粒剂。其中，所述的粘结剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸酯、 聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩醛、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种。
[0013] 优选地，本发明是将所述粘结剂配制成水溶液后喷洒在所述农田土壤镉污染化学 修复剂组分中进行造粒。
[0014] 进而，本发明提供了用于制备所述颗粒剂的一种优选方法： 1) 、将腐植酸、硫酸铵、磷酸二氢钾、柠檬酸分别粉碎成20~50目的细粉； 2) 、将上述粉碎后的细粉与焦磷酸二氢二钠、生物表面活性剂、镉化学解毒剂和膨润土 按照所述重量份数混合搅拌均匀； 3) 、向上述混合物料喷洒粘结剂水溶液，并调节混合物料的含水量在10~15%，以对辊 挤压造粒机进行挤压造粒，干燥、筛分得到农田土壤镉污染化学修复剂颗粒成品。
[0015] 优选地，所述液体粘结剂的加入量为混合物料质量的0.5~1 %。更优选地，本发明 将所述液体粘结剂配制成质量百分浓度为〇. 5%的水溶液后使用。
[0016] 本发明所述农田土壤镉污染化学修复剂的使用方法是:将修复剂随土壤翻耕，均 匀施入土壤内，每亩施用量40~50kg，然后耙匀灌水。
[0017]本发明在所述农田土壤镉污染化学修复剂中添加有生物表面活性剂，可以与土壤 中的镉离子进行络合或螯合，同时还可以降低土壤的界面张力，使土壤中的镉与修复剂中 的其他物料充分接触，进一步提高螯合比例和效果。添加的镉化学解毒剂则可以进一步螯 合土壤中吸附态的镉离子，屏蔽镉离子的活性，降低镉的毒性。
[0018] 本发明修复剂中添加的柠檬酸和焦磷酸二氢二钠是优质的络合和螯合剂，其也可 以络合和螯合土壤中的镉，改变土壤中镉的形态，降低镉的毒性，减少植物对镉的吸收。
[0019] 另外，本发明修复剂中添加的腐植酸、硫酸铵可以参与土壤离子交换反应，既可以 活化和螯合土壤中的镉离子，降低镉的活性，也可以为土壤和植物提供有机和无机养分，提 高土壤肥力，改善土壤结构。添加的磷酸二氢钾可以作为固化剂沉淀和固化土壤溶液中的 镉离子，降低镉的活性，同时可以为土壤和植物提供磷、钾营养，平衡和改善土壤养分状况， 提高土壤肥力。
[0020] 最后，在所述修复剂中添加了矿物源膨润土，可以吸附土壤中被活化出的镉离子， 同时将镉离子固定在土壤中，减少植物的吸收比例。
[0021] 本发明经大量室内研究和田间试验，针对石灰性农田土壤中镉的化学特征，研制 开发出石灰性农田土壤镉污染化学修复剂，采用上述多重途径，多方位对镉进行处理，通过 添加络合剂和螯合剂，将土壤中的离子态镉和交换态镉有效转化为络合态或螯合态，降低 镉的活性，减少植物对镉的吸收比例，实现石灰性土壤镉的钝化，降低其毒性，为我国石灰 性农田土壤镉污染提供了一条有效的化学修复解决途径，实现了石灰性土壤镉污染的修 复。
[0022] 本发明农田土壤镉污染化学修复剂产品施用简便，可以实现农田土壤镉污染的原 位修复，解决了我国农田土壤镉污染严重、农作物镉含量超标、影响食品安全的突出问题， 为我国粮食安全和食品安全提供了技术保障，对改善我国土壤生态环境具有重要意义。
[0023] 本发明产品采用常温挤压造粒法生产，通过在产品中加入一定量的硫酸铵、膨润 土和液体粘结剂，使混合物料的粘性增加，提高了产品的成型率和可塑性，便于运输和机械 化施用，保证了产品的使用效果，并大幅度降低了产品造粒成本。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细的说明。
[0025] 实施例1 称取分别磨碎并过20目筛的腐植酸30kg、硫酸铵20kg、磷酸二氢钾20kg、柠檬酸10kg， 与焦磷酸二氢二钠5kg、鼠李糖脂3kg、槐糖脂2.5kg、二巯基丙磺酸钠2kg、甲氧苄基葡糖胺 二硫代羧酸钠2kg、膨润土 5kg-起加入搅拌器内搅拌均勾得到混合物料。
[0026]称取0.5kg聚丙烯酸酯，溶解在100kg水中，配制成0.5%的粘结剂水溶液。
[0027]将粘结剂水溶液喷洒在混合物料上，并调节混合物料的含水量在10~15%，用对辊 挤压造粒机进行挤压造粒，干燥后，经筛分机筛分，包装得到农田土壤镉污染化学修复剂的 颗粒剂成品。
[0028] 实施例2 称取分别磨碎并过20目筛的腐植酸25kg、硫酸铵15kg、磷酸二氢钾15kg、柠檬酸15kg， 与焦磷酸二氢二钠5kg、鼠李糖脂5kg、阜素5kg、二疏基丙磺酸钠5kg、膨润土 9kg-起加入搅 拌器内搅拌均匀得到混合物料。
[0029] 称取lkg羧甲基纤维素钠，溶解在100kg水中，配制成1%的粘结剂水溶液。
[0030] 将粘结剂水溶液喷