一种土壤重金属钝化剂及其制备使用方法与流程

本发明属于土壤改良剂
技术领域：
，尤其涉及一种土壤重金属钝化剂及其制备使用方法。
背景技术：
：近年来，工业“三废”的排放、化肥农药的不科学使用以及污灌等问题导致我国土壤重金属污染日益严重，由此带来的生态和食品安全等问题受到人们的广泛关注。在众多重金属污染物中，镉(Cd)因其易移动、高毒性等特点而备受重视。当土壤中的Cd累积到一定程度时便会引起土壤质量和生态环境的恶化，对作物的生长和发育产生危害，造成作物产量和品质的下降，甚至通过食物链等途径影响人类和牲畜的健康。因此，土壤镉污染亟待加强治理。土壤Cd污染修复方法主要有物理、化学生物和农业生态修复技术等。物理修复效果明显，但费用昂贵、工程量大，对土壤环境的扰动较大，易破坏土体结构且实施难度较大；化学修复简单易行，对中轻度污染地区的修复效果良好，但对重金属污染严重的地区其修复能力有限；生物修复技术实施简单、投资小，但运行周期较长且修复效率低；农业生态修复费用低廉、无副作用，但修复效果不佳且处理周期长。钝化修复是通过降低土壤中重金属的活性达到修复目的，具有方便、成本低、环境友好等特点。孙约兵等发现海泡石对于铅镉复合污染土壤有良好的改良效果。韩君等研究表明粘土矿物原位修复可有效降低镉污染稻田中重金属活性。杨文弢等发现组配改良剂对可显著降低镉污染土壤中生物有效性。杨晖等研究表明，硫酸锌、石膏等外源添加物可降低香菇体内镉含量。但是，修复效果依土壤性质、重金属元素的类型及浓度、钝化剂种类及用量等而有差异，且由于受成本以及材料本身可能会给环境带来危害的限制，迫切需要找到成本低廉且环境友好的修复材料进行推广应用。中国的茶文化已有4000多年的历史，柴米油盐酱醋茶，茶已深入渗透进中国的历史和文化，但也因此带来了大量茶叶渣的丢弃。茶叶渣富含丰富的有机官能团，羧基、羟基等并已开始应用于去除水体中的重金属和氟化物。一方面茶叶渣便宜易得、清洁、环境友好，另一方面将茶叶渣进行二次利用也符合废弃物利用的政策导向。但将其作为钝化剂应用于土壤Cd污染还未见报道。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种土壤重金属钝化剂及其制备使用方法，旨在解决现有对镉污染土壤治理方法存在费用昂贵、工程量大，对土壤环境的扰动较大，易破坏土体结构且实施难度较大，修复效率低且处理周期长的问题。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种土壤重金属钝化剂的制备方法，所述土壤重金属钝化剂为茶叶渣重金属钝化剂，将茶叶渣去除杂质，用去离子水按固液比1:2多次浸泡24h，浸洗至无色后于45℃烘箱中烘干，用粉碎机粉碎后过1mm筛封存，即得土壤重金属钝化剂。本发明的另一目的在于提供一种所述土壤重金属钝化剂的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：步骤一：以干土质量分数计，将权利要求3所述的钝化剂添加量分别设置为1％、2％、3％、4％、5％。分别与权利要求2所述的重金属污染土壤搅拌均匀；步骤二：培养时间为45d，期间多次混匀并用称重法补充水分，保持土壤水分含量维持在田间持水量的70％，钝化时间2～45d。本发明提供的一种土壤重金属钝化剂的使用条件为：土壤pH值6.28，含水量为田间持水量的70％，土壤类型为水稻土。综上所述，本发明将茶叶渣作为钝化剂施入镉污染土壤不仅能改变土壤微环境，增加对Cd污染土壤的钝化，同时对于土壤肥力有显著提升。以茶叶渣制备土壤重金属钝化剂符合国家固体废弃物综合利用的政策导向，对重金属污染区域土壤的修复和可持续利用有重要的理论和现实意义。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1)本发明土壤重金属钝化剂能够有效降低土壤中DTPA-Cd含量，即降低土壤中Cd有效性。2)本发明中不会破坏土壤的结构，同时可以提高土壤的肥力水平。3)本发明中土壤钝化剂的制备方法简单，成本几乎为零，简单易得，且环境友好。4)本发明中茶叶渣的利用将资源的价值最大化，促成了农业资源的再利用。附图说明图1本发明实施例提供的土壤中DTPA-Cd含量变化图；图2本发明实施例提供的土壤养分状况图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合试验对本发明的应用效果作详细的描述。1供试土壤、材料供试土壤为四川省成都市温江区水稻土，土样采回后去除杂物经自然风干后，过5mm筛备用。供试茶叶渣收集于成都市温江区惠民小区茶馆。将收集的材料去除杂质，用去离子水按固液比1:2浸泡24h后清洗至无色后于45℃烘箱中烘干，粉碎机粉碎过1mm筛后封存备用。经测试这种材料Cd含量均低于检测线(参照土壤农化分析中农产品中镉的测定方法)。供试材料基本性质见表1。表1供试材料基本性质2试验设计及方法每盆装土5kg(盆口半径：15.5cm；盆高：20cm)参照我国土壤环境质量(GB15618-1995)三级标准，土壤外源Cd添加浓度为10mg·kg-1。称取0.1016gCdCl2·2.5H2O固体加入土壤中混匀，平衡30d，期间用称重法隔天定时浇水，使土壤水分维持在田间持水量的70％并多次混匀，被污染后土壤中Cd含量为10.65mg·kg-1。平衡完成后分别与1％，2％，3％，4％，5％质量比(以干土质量分数计)的茶叶渣钝化剂混匀，分别用GT1、GT2、GT3、GT4、GT5表示。以不添加茶叶渣的处理为对照(CK)，共6个处理，每个处理3个重复(表2)。培养时间为2～45d，培养过程中采用称重法补充土壤水分维持在田间持水量的70％。分别于第2、7、14、21、28、45d取土样100g，自然风干后过筛备用。采样时将土壤充分混匀，剩余土壤继续培养。表2茶叶渣的添加比例及含量处理添加比例(％)添加量(g·盆-1)CK00GT1150GT22100GT33150GT44200GT552503数据处理分析试验数据都采用Excel和SPSS软件进行处理，并进行显著性分析。4实验结果图1列出了各处理在不同时间段土壤中DTPA-Cd含量。通过对比数据发现，施用茶叶渣钝化剂可显著降低土壤中DTPA-Cd含量，且随着添加量的增加，降幅越明显。同时，随着培养时间的延长，钝化效果越明显。表3数据表明，茶叶渣钝化剂施用达到了对土壤中镉具有较好的钝化效果。第45天时随着茶叶渣钝化剂添加量的增加，DTPA-Cd含量占土壤总Cd的比例明显降低，与对照相比DTPA-Cd降幅显著增加。表3第45d时不同处理中DTPA-Cd降幅图2列出了培养结束时不同处理下土壤中养分状况。通过数据分析发现，加入茶叶渣对土壤中有机质、速效氮、速效磷、速效钾均有明显的提升作用，且增加幅度与施用浓度一致。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3