本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种酸性土壤重金属污染生态改良剂及其制备方法。
背景技术：
2014年4月，环保部和国土资源部联合发布了全国首次土壤污染状况调查公报，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧。在不同土地利用类型土壤中，耕地土壤点位超标率最高，为19.4％。其中，重金属污染物主要为汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍，严重污染了农业耕地和农产品，造成这些地方的农产品重金属残留量超标，并导致这些地方的土壤板结、地力下降、病虫害猖獗、农产品产量和品质下降，严重制约了我国农业可持续发展。如何修复土壤重金属污染，从而保证环境可持续发展，是当前农业界和环保界共同关注的难题。
重金属污染土壤的处理主要有电处理、化学处理、生物方法，而电处理方法又分为直接电处理法和专性捕获剂电功修复法两种，直接电处理仅能富集极少数的重金属，而专性捕获剂电动修复法则以重金属的种类施加其吸附剂并通过电迁移的方法进行富集；化学处理方法只能转变重金属的存在方式，使其不宜被植物吸收或融入地下水；生物方法主要通过某些专性吸收某类重金属的植物，并通过收割的方式来减少重金属的污染程度。在修复重金属污染土壤上，采用土壤改良剂不但能够降低土壤中重金属的毒害性，还可增加土壤肥力，经济实用，且能够大面积的处理土壤。目前初步形成了电厂炉渣等碱性类物质、有机物料和复合钝化剂等土壤重金属钝化剂，通过改变重金属在土壤中的存在形态，使重金属的活性态转变为稳定态，从而降低其毒害作用，以此达到钝化修复的目的。
技术实现要素：
针对现有技术不足，本发明提供一种酸性土壤重金属污染生态改良剂及其制备方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种酸性土壤重金属污染生态改良剂，所述酸性土壤重金属污染生态改良剂由以下重量份的原料制成：石灰粉30-60份、沸石20-50份、植物乳杆菌10-20份、生物菌肥8-16份、纳米氧化镁5-15份、蓝藻粉6-17份、磷石膏粉末12-25份、钙镁磷肥10-20份、硅胶包埋酵母菌体10-20份、铝酸钙10-20份、煤矸石20-30份、腐植酸树脂16-28份、木质粉状活性炭10-22份、钠基改性膨润土15-30份。
优选的，所述酸性土壤重金属污染生态改良剂由以下重量份的原料制成：石灰粉40-55份、沸石28-40份、植物乳杆菌12-17份、生物菌肥10-14份、纳米氧化镁9-13份、蓝藻粉9-14份、磷石膏粉末17-21份、钙镁磷肥13-17份、硅胶包埋酵母菌体12-17份、铝酸钙12-18份、煤矸石23-27份、腐植酸树脂20-24份、木质粉状活性炭15-19份、钠基改性膨润土19-26份。
优选的，所述酸性土壤重金属污染生态改良剂由以下重量份的原料制成：石灰粉45份、沸石35份、植物乳杆菌15份、生物菌肥12份、纳米氧化镁10份、蓝藻粉12份、磷石膏粉末19份、钙镁磷肥15份、硅胶包埋酵母菌体15份、铝酸钙15份、煤矸石25份、腐植酸树脂22份、木质粉状活性炭16份、钠基改性膨润土23份。
优选的，所述腐植酸树脂的制备方法为：将磺化腐植酸钠粉碎，过160目筛，粉碎后的磺化腐植酸钠与酚醛树脂、盐酸按1:2:1的质量比混合，混合均匀后于350℃的温度下交联固化5.5-6h，用去离子水洗剂至无色，干燥、研磨、过筛，然后将得到的腐植酸树脂粗品于乙酸钙溶液中浸泡7-8h，过滤、洗涤、干燥后即得。
优选的，所述硅胶包埋酵母菌体的制备方法为：将酵母菌菌体进行海藻酸钙包埋，然后利用硅胶基质通过硅胶溶胶-凝胶法将海藻酸钙-酵母菌菌珠进行包埋，最后将硅胶凝胶置于可溶性柠檬酸盐溶液中，得到硅胶包埋酵母菌菌体，所述的酵母菌菌体为红酵母菌菌属。
优选的，所述磷石膏粉末的粒径为120-160目。
优选的，所述草木灰为玉米秸秆、小麦秸秆、稻草、花生壳中的至少一种燃烧后产生的残余固体物质。
一种酸性土壤重金属污染生态改良剂的制备方法，包括以下步骤：
s1、按照重量份称取各原料；
s2、将沸石、煤矸石、木质粉状活性炭混合，置于马弗炉中于500-550℃煅烧2-3h，冷却，磨粉，得混合粉末a，备用；
s3、将石灰粉、纳米氧化镁、蓝藻粉、磷石膏粉末、铝酸钙、钠基改性膨润土、草木灰混合，干燥后并放入搅拌机中搅拌25-35min，搅拌均匀后将其移至破碎机中进行均匀破碎，得到混合粉末b；
s4、将步骤s2制得的混合粉末a和s3的混合粉末b混合，加入等质量的去离子水，超声分散，得到超声分散处理的混合物；
s5、向步骤s4超声分散处理的混合物中加入生物菌肥、微量元素、钙镁磷肥、硅胶包埋酵母菌体、腐植酸树脂混合均匀，干燥处理后移至挤压造粒机中挤压造粒，烘干，即可。
优选的，步骤s4所述超声分散的超声波频率为15-25khz，分散速度为7000-7500r/min，分散时间为55-65min。
本发明提供一种酸性土壤重金属污染生态改良剂及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
本发明改良剂原料中的腐植酸树脂、木质粉状活性炭、钠基改性膨润土通过交联作用，制备的改良剂中含有羧基、烃基、羰基和氨基，能与重金属发生络合或鳌合作用，降低土壤溶液中重金属的活性，而大分子量的腐植酸树脂与重金属生成络合物的溶解度较低，对重金属进行钝化和固定，稳定性高，降低了土壤中重金属活性含量；
土壤中重金属大多以碳酸盐结合态、铁锰结合态、有机结合态以及残渣态的形式存在于土壤固相中，酸性土壤中重金属转变为容易迁移的重金属离子，进而被作物吸收，危害作物和人类健康，本发明改良剂原料中石灰粉、沸石、蓝藻粉等材料能够中和土壤酸碱性，可改良土壤酸性，使得重金属不易转变为重金属离子，进而降低重金属在土壤中的水溶性和迁移性，阻止了重金属离子从土壤向作物的迁移，减弱了重金属对作物的毒害；
原料中煤矸石、植物乳杆菌、生物菌肥的加入提高的土壤的抗菌能力和有机质含量，有机质在土壤中具有一定的还原能力，促进土壤溶液中的重金属形成硫化物沉淀，失去活性，降低土壤中重金属的毒害性，而且有机质提高了土壤肥力，甚至能改善土壤生化特性，改善土壤营养成分，减少作物对化肥的需求。该改良剂具有良好的经济效益和环境效益，真正实现了经济和环境的双赢。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例酸性土壤重金属污染生态改良剂由以下重量份的原料制成：石灰粉30份、沸石20份、植物乳杆菌10份、生物菌肥8份、纳米氧化镁5份、蓝藻粉6份、磷石膏粉末12份、钙镁磷肥10份、硅胶包埋酵母菌体10份、铝酸钙10份、煤矸石20份、腐植酸树脂16份、木质粉状活性炭10份、钠基改性膨润土15份；
其中，腐植酸树脂的制备方法为：将磺化腐植酸钠粉碎，过160目筛，粉碎后的磺化腐植酸钠与酚醛树脂、盐酸按1:2:1的质量比混合，混合均匀后于350℃的温度下交联固化5.5h，用去离子水洗剂至无色，干燥、研磨、过筛，然后将得到的腐植酸树脂粗品于乙酸钙溶液中浸泡7h，过滤、洗涤、干燥后即得；
硅胶包埋酵母菌体的制备方法为：将酵母菌菌体进行海藻酸钙包埋，然后利用硅胶基质通过硅胶溶胶-凝胶法将海藻酸钙-酵母菌菌珠进行包埋，最后将硅胶凝胶置于可溶性柠檬酸盐溶液中，得到硅胶包埋酵母菌菌体，且酵母菌菌体为红酵母菌菌属；
本实施例酸性土壤重金属污染生态改良剂的制备方法，包括以下步骤：
s1、按照重量份称取各原料；
s2、将沸石、煤矸石、木质粉状活性炭混合，置于马弗炉中于500℃煅烧2h，冷却，磨粉，得混合粉末a，备用；
s3、将石灰粉、纳米氧化镁、蓝藻粉、磷石膏粉末、铝酸钙、钠基改性膨润土、草木灰混合，干燥后并放入搅拌机中搅拌25min，搅拌均匀后将其移至破碎机中进行均匀破碎，得到混合粉末b；
s4、将步骤s2制得的混合粉末a和s3的混合粉末b混合，加入等质量的去离子水，超声分散，得到超声分散处理的混合物，且超声分散的超声波频率为15khz，分散速度为7000r/min，分散时间为55min；
s5、向步骤s4超声分散处理的混合物中加入生物菌肥、微量元素、钙镁磷肥、硅胶包埋酵母菌体、腐植酸树脂混合均匀，干燥处理后移至挤压造粒机中挤压造粒，烘干，即可。
实施例2：
本实施例酸性土壤重金属污染生态改良剂由以下重量份的原料制成：石灰粉60份、沸石50份、植物乳杆菌20份、生物菌肥16份、纳米氧化镁15份、蓝藻粉17份、磷石膏粉末25份、钙镁磷肥20份、硅胶包埋酵母菌体20份、铝酸钙20份、煤矸30份、腐植酸树脂28份、木质粉状活性炭22份、钠基改性膨润土30份；
其中，腐植酸树脂的制备方法为：将磺化腐植酸钠粉碎，过160目筛，粉碎后的磺化腐植酸钠与酚醛树脂、盐酸按1:2:1的质量比混合，混合均匀后于350℃的温度下交联固化6h，用去离子水洗剂至无色，干燥、研磨、过筛，然后将得到的腐植酸树脂粗品于乙酸钙溶液中浸泡8h，过滤、洗涤、干燥后即得；
硅胶包埋酵母菌体的制备方法为：将酵母菌菌体进行海藻酸钙包埋，然后利用硅胶基质通过硅胶溶胶-凝胶法将海藻酸钙-酵母菌菌珠进行包埋，最后将硅胶凝胶置于可溶性柠檬酸盐溶液中，得到硅胶包埋酵母菌菌体，且酵母菌菌体为红酵母菌菌属；
本实施例酸性土壤重金属污染生态改良剂的制备方法，包括以下步骤：
s1、按照重量份称取各原料；
s2、将沸石、煤矸石、木质粉状活性炭混合，置于马弗炉中于550℃煅烧3h，冷却，磨粉，得混合粉末a，备用；
s3、将石灰粉、纳米氧化镁、蓝藻粉、磷石膏粉末、铝酸钙、钠基改性膨润土、草木灰混合，干燥后并放入搅拌机中搅拌35min，搅拌均匀后将其移至破碎机中进行均匀破碎，得到混合粉末b；
s4、将步骤s2制得的混合粉末a和s3的混合粉末b混合，加入等质量的去离子水，超声分散，得到超声分散处理的混合物，且超声分散的超声波频率为25khz，分散速度为7500r/min，分散时间为65min；
s5、向步骤s4超声分散处理的混合物中加入生物菌肥、微量元素、钙镁磷肥、硅胶包埋酵母菌体、腐植酸树脂混合均匀，干燥处理后移至挤压造粒机中挤压造粒，烘干，即可。
实施例3：
本实施例酸性土壤重金属污染生态改良剂由以下重量份的原料制成：石灰粉45份、沸石35份、植物乳杆菌15份、生物菌肥12份、纳米氧化镁10份、蓝藻粉12份、磷石膏粉末19份、钙镁磷肥15份、硅胶包埋酵母菌体15份、铝酸钙15份、煤矸石25份、腐植酸树脂22份、木质粉状活性炭16份、钠基改性膨润土23份；
其中，腐植酸树脂的制备方法为：将磺化腐植酸钠粉碎，过160目筛，粉碎后的磺化腐植酸钠与酚醛树脂、盐酸按1:2:1的质量比混合，混合均匀后于350℃的温度下交联固化5.8h，用去离子水洗剂至无色，干燥、研磨、过筛，然后将得到的腐植酸树脂粗品于乙酸钙溶液中浸泡7.5h，过滤、洗涤、干燥后即得；
硅胶包埋酵母菌体的制备方法为：将酵母菌菌体进行海藻酸钙包埋，然后利用硅胶基质通过硅胶溶胶-凝胶法将海藻酸钙-酵母菌菌珠进行包埋，最后将硅胶凝胶置于可溶性柠檬酸盐溶液中，得到硅胶包埋酵母菌菌体，且酵母菌菌体为红酵母菌菌属；
本实施例酸性土壤重金属污染生态改良剂的制备方法，包括以下步骤：
s1、按照重量份称取各原料；
s2、将沸石、煤矸石、木质粉状活性炭混合，置于马弗炉中于520℃煅烧2.5h，冷却，磨粉，得混合粉末a，备用；
s3、将石灰粉、纳米氧化镁、蓝藻粉、磷石膏粉末、铝酸钙、钠基改性膨润土、草木灰混合，干燥后并放入搅拌机中搅拌30min，搅拌均匀后将其移至破碎机中进行均匀破碎，得到混合粉末b；
s4、将步骤s2制得的混合粉末a和s3的混合粉末b混合，加入等质量的去离子水，超声分散，得到超声分散处理的混合物，且超声分散的超声波频率为20khz，分散速度为7300r/min，分散时间为60min；
s5、向步骤s4超声分散处理的混合物中加入生物菌肥、微量元素、钙镁磷肥、硅胶包埋酵母菌体、腐植酸树脂混合均匀，干燥处理后移至挤压造粒机中挤压造粒，烘干，即可。
实施例4：
本实施例酸性土壤重金属污染生态改良剂由以下重量份的原料制成：石灰粉40份、沸石28份、植物乳杆菌12份、生物菌肥10份、纳米氧化镁9份、蓝藻粉9份、磷石膏粉末17份、钙镁磷肥13份、硅胶包埋酵母菌体12份、铝酸钙12份、煤矸石23份、腐植酸树脂20份、木质粉状活性炭15份、钠基改性膨润土19份；
其中，腐植酸树脂的制备方法为：将磺化腐植酸钠粉碎，过160目筛，粉碎后的磺化腐植酸钠与酚醛树脂、盐酸按1:2:1的质量比混合，混合均匀后于350℃的温度下交联固化5.6h，用去离子水洗剂至无色，干燥、研磨、过筛，然后将得到的腐植酸树脂粗品于乙酸钙溶液中浸泡7.2h，过滤、洗涤、干燥后即得；
硅胶包埋酵母菌体的制备方法为：将酵母菌菌体进行海藻酸钙包埋，然后利用硅胶基质通过硅胶溶胶-凝胶法将海藻酸钙-酵母菌菌珠进行包埋，最后将硅胶凝胶置于可溶性柠檬酸盐溶液中，得到硅胶包埋酵母菌菌体，且酵母菌菌体为红酵母菌菌属；
本实施例酸性土壤重金属污染生态改良剂的制备方法，包括以下步骤：
s1、按照重量份称取各原料；
s2、将沸石、煤矸石、木质粉状活性炭混合，置于马弗炉中于520℃煅烧2.3h，冷却，磨粉，得混合粉末a，备用；
s3、将石灰粉、纳米氧化镁、蓝藻粉、磷石膏粉末、铝酸钙、钠基改性膨润土、草木灰混合，干燥后并放入搅拌机中搅拌28min，搅拌均匀后将其移至破碎机中进行均匀破碎，得到混合粉末b；
s4、将步骤s2制得的混合粉末a和s3的混合粉末b混合，加入等质量的去离子水，超声分散，得到超声分散处理的混合物，且超声分散的超声波频率为17khz，分散速度为7200r/min，分散时间为58min；
s5、向步骤s4超声分散处理的混合物中加入生物菌肥、微量元素、钙镁磷肥、硅胶包埋酵母菌体、腐植酸树脂混合均匀，干燥处理后移至挤压造粒机中挤压造粒，烘干，即可。
实施例5：
本实施例酸性土壤重金属污染生态改良剂由以下重量份的原料制成：石灰粉55份、沸石40份、植物乳杆菌17份、生物菌肥14份、纳米氧化镁13份、蓝藻粉14份、磷石膏粉末21份、钙镁磷肥17份、硅胶包埋酵母菌体17份、铝酸钙18份、煤矸石27份、腐植酸树脂24份、木质粉状活性炭19份、钠基改性膨润土26份；
其中，腐植酸树脂的制备方法为：将磺化腐植酸钠粉碎，过160目筛，粉碎后的磺化腐植酸钠与酚醛树脂、盐酸按1:2:1的质量比混合，混合均匀后于350℃的温度下交联固化5.9h，用去离子水洗剂至无色，干燥、研磨、过筛，然后将得到的腐植酸树脂粗品于乙酸钙溶液中浸泡7.7h，过滤、洗涤、干燥后即得；
硅胶包埋酵母菌体的制备方法为：将酵母菌菌体进行海藻酸钙包埋，然后利用硅胶基质通过硅胶溶胶-凝胶法将海藻酸钙-酵母菌菌珠进行包埋，最后将硅胶凝胶置于可溶性柠檬酸盐溶液中，得到硅胶包埋酵母菌菌体，且酵母菌菌体为红酵母菌菌属；
本实施例酸性土壤重金属污染生态改良剂的制备方法，包括以下步骤：
s1、按照重量份称取各原料；
s2、将沸石、煤矸石、木质粉状活性炭混合，置于马弗炉中于540℃煅烧2.7h，冷却，磨粉，得混合粉末a，备用；
s3、将石灰粉、纳米氧化镁、蓝藻粉、磷石膏粉末、铝酸钙、钠基改性膨润土、草木灰混合，干燥后并放入搅拌机中搅拌33min，搅拌均匀后将其移至破碎机中进行均匀破碎，得到混合粉末b；
s4、将步骤s2制得的混合粉末a和s3的混合粉末b混合，加入等质量的去离子水，超声分散，得到超声分散处理的混合物，且超声分散的超声波频率为23khz，分散速度为7400r/min，分散时间为63min；
s5、向步骤s4超声分散处理的混合物中加入生物菌肥、微量元素、钙镁磷肥、硅胶包埋酵母菌体、腐植酸树脂混合均匀，干燥处理后移至挤压造粒机中挤压造粒，烘干，即可。
将实施例1-5制备的酸性土壤重金属污染生态改良剂应用效果试验。
1、试验地点：安徽省阜阳市展沟镇。
2、试验时间：2016年10月-2017年5月。
3、田间试验设计：选取大小相近，水系互不影响的田块进行试验。试验设6个处理，分别为：(1)对比例1：未污染麦田，不作处理措施；(2)对比例2：污染麦田，不作处理措施；(3)选取5块污染麦田，于小麦播种前10天，在5块污染麦田分别施用实施例1-5制备的改良剂150kg/亩。各试验处理按当地小麦种植正常耕作管理。小麦收获后，测定小麦产量、土壤ph、土壤有效镉含量、小麦镉含量。
4、试验结果见表1。
表1不同改良剂对土壤及小麦的改良效果
由表1实验结果可知，本发明提供的改良剂可以有效地提高土壤ph值，同时降低土壤中有效镉含量与收获的作物小麦中的镉含量，并有效地提高了种植的作物小麦的亩产量。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。