本发明涉及重金属污染土壤修复和安全利用技术领域，具体涉及一种适用于中弱碱性土壤镉污染的钝化剂及其使用方法。
背景技术：
自然条件影响和长期高强度耕作即大量施用速效肥造成土壤结构变差、养分失衡、地力下降，同时还造成土壤严重酸化，从而影响肥料的有效性。而且，各种工业废水、废气等使得土壤中重金属(镉、铬、汞、铅)污染也越来越严重，镉、铬、汞、铅等重金属一方面影响作物的正常生长，另一方面进入到作物内，通过食物链富集，影响人体健康。目前重金属污染以镉污染最为突出。
目前，针对重金属镉污染的处理，最常用的方法是施用石灰，提高ph，增加土壤表面对镉的吸附，使镉的毒性降低，达到抑制植株吸收镉的目的，该方法简单易行，因此被广泛应用。但是针对中弱碱性土壤镉污染，由于其土壤呈碱性，很难再通过施用石灰提高ph的方式治理镉污染。目前还没有针对中弱碱性土壤镉污染处理的相关报道。
而且土壤中施入现有的钝化剂后，钝化剂将重金属吸附固定，但是后期大量酸性肥料施入后，会将吸附的重金属脱吸附，影响钝化剂处理效果。
技术实现要素：
针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种适用于中弱碱性土壤镉污染的钝化剂及其使用方法，本发明通过合适用量的磷矿粉和腐殖酸作为土壤钝化剂，通过土壤钝化剂和肥料的配合施用方法，特别是肥料的减量施用，共同配合不仅降低了中弱碱性土壤中的镉污染，还具有保产增效的作用，同时从源头上降低了面源污染。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面提供一种适用于中弱碱性土壤镉污染的钝化剂，其组分为磷矿粉和腐殖酸，所述磷矿粉和腐殖酸的重量比为3：20。
腐殖酸的制备：首先将腐殖酸颗粒放入包衣机；在包衣机转动下喷入质量浓度为0.1-1.0％的胍胶水溶液，混合均匀；升温，干燥，得干燥颗粒，其中腐殖酸与胍胶水溶液的质量比为100：(5-30)；然后将干燥颗粒加入到质量浓度为0.1％-10.0％的含硼交联剂水溶液中浸泡后过滤，干燥，即得到可降解腐殖酸缓释颗粒。腐殖酸的包衣具有可降解性，不仅不影响，反而能够改善土壤性能；另外，包衣材料经过硼化合物的交联后能够延长缓释周期。同时，交联剂含有的硼元素是一种含硼肥料的必须元素。
腐殖酸含有丰富的cooh、ar-oh、ph-oh、c＝o、醇和烯醇、醇羟基、羰基、氨基等官能团，使其具有弱酸性、离子交换性和络合螯合性，一方面易与重金属镉离子形成络合物或螯合物，降低重金属有效性；另一方面可活化磷素，其-cooh基团可与ca2+生成难溶的cac2o4，释放hpo42-或h2po4-。同时，腐殖酸还可吸附在磷矿粉表面改善其对镉的吸附性能。
优选的，磷矿粉过200目筛，购自于云南安宁添云磷化工有限责任公司。
磷矿粉所含的钙能与重金属镉产生拮抗作用，通过与重金属竞争根表吸附位点和离子通道，从而降低植物对重金属的吸收；释放的磷酸根可与重金属镉形成磷酸盐沉淀而固定重金属镉。
本发明的第二方面提供上述钝化剂治理中弱碱性土壤镉污染的方法，包括以下步骤：先将钝化剂施入土壤，再进行翻耕，最后进行施肥。
优选的，钝化剂的施入量为3-4t/hm2。
优选的，翻耕深度为15-20cm。
氮肥：尿素，尿素中n的重量百分比为46％；磷肥：磷酸二铵，磷酸二铵中n的重量百分比为18％，p2o5的重量百分比为46％；钾肥：硫酸钾，硫酸钾中k2o的重量百分比为51％。
优选的，施肥时将磷肥和钾肥作为基肥，氮肥基追比为1:1，其中氮肥的施入量为14-16kg/亩，磷肥的施入量为8-10kg/亩，钾肥的施入量为4-5kg/亩。
优选的，双聚氰胺和基肥一起施用，双聚氰胺的施入量为9-11kg/hm2。
本发明的有益效果：
本发明通过合适用量的磷矿粉和腐殖酸作为土壤钝化剂，通过土壤钝化剂和肥料的配合施用方法，特别是肥料的优化施用，共同配合不仅降低了中弱碱性土壤中的镉污染，还具有保产增效的作用，同时从源头上降低了面源污染。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术部分介绍的，目前针对重金属镉污染的处理，最常用的方法是施用石灰，但是针对中弱碱性土壤镉污染，由于其土壤呈碱性，很难再通过施用石灰提高ph的方式治理镉污染。
本发明经过实验发现，通过合适用量的磷矿粉和腐殖酸作为土壤钝化剂，通过土壤钝化剂和肥料的配合施用方法，特别是肥料种类优化和减量施用，共同配合不仅降低了中弱碱性土壤中的镉污染，还具有保产增效的作用，同时从源头上降低了面源污染。
合适用量的磷矿粉和腐殖酸能够对中弱碱性土壤中的镉污染实现有效治理，磷矿粉所含的钙能与重金属镉产生拮抗作用，通过与重金属竞争根表吸附位点和离子通道，从而降低植物对重金属的吸收；释放的磷酸根可与重金属镉形成磷酸盐沉淀而固定重金属镉。腐殖酸含有丰富的cooh、ar-oh、ph-oh、c＝o、醇和烯醇、醇羟基、羰基、氨基等官能团，使其具有弱酸性、离子交换性和络合螯合性，一方面易与重金属镉离子形成络合物或螯合物，降低重金属有效性；另一方面可活化磷素，其-cooh基团可与ca2+生成难溶的cac2o4，释放hpo42-或h2po4-。特定用量的磷矿粉和腐殖酸的共同配合，对中弱碱性土壤镉污染具有明显的降低作用。
优化施肥避免了由于施肥量大，导致的将钝化剂吸附的重金属镉脱吸附问题，同时还能够实现小麦不减产，起到了保产增效的作用。同时肥料的减量施用能够避免面源污染。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。
实施例1磷矿粉对弱碱性镉污染土壤的钝化效应研究
磷矿粉选自云南安宁添云磷化工有限责任公司，磷矿粉过200目筛。
试验在镉浓度为0.63mg/kg的污染耕地进行，小区面积为50m2，小麦播种量为130kg/hm2。
小麦品种：济麦22
在小麦播种前均匀撒施于土壤表面后旋耕，旋耕深度为15-20cm。在土壤中施入磷矿粉，磷矿粉用量为0.45t/hm2。最后进行施肥，将磷肥和钾肥作为基肥，氮肥基追比为1：1，其中氮肥的施入量为15kg/亩，磷肥的施入量为9kg/亩，钾肥的施入量为4.5kg/亩。
结果：土壤样品风干后剔除杂物，磨细过60目(0.3mm)筛后，采用dtpa法浸提，icp-ms测定土壤有效镉含量；小麦籽粒粉碎过60目(0.3mm)筛后，采取hno3-hclo4(4：1)混合酸湿法消化，icp-ms测定cd含量。土壤有效态镉降低21.58％，籽粒镉降低了28.51％，产量提高了18.99％。
实施例2腐殖酸对弱碱性镉污染土壤的钝化效应研究
腐殖酸粒径大小为2mm，ph＝4.68。
试验在镉浓度为0.63mg/kg的污染耕地进行，小区面积为50m2，小麦播种量为130kg/hm2。
小麦品种：济麦22
在小麦播种前均匀撒施于土壤表面后旋耕，旋耕深度为15-20cm。在土壤中只施入腐殖酸，腐殖酸用量为3.00t/hm2。最后进行施肥，将磷肥和钾肥作为基肥，氮肥基追比为1：1，其中氮肥的施入量为15kg/亩，磷肥的施入量为9kg/亩，钾肥的施入量为4.5kg/亩。
结果：土壤有效态镉降低20.65％，籽粒镉降低了29.32％，产量提高了19.03％。
实施例3腐殖酸和磷矿粉复合施用的吸附特性研究
重量比为3：20的磷矿粉和腐殖酸，其中磷矿粉选自云南安宁添云磷化工有限责任公司，磷矿粉过200目筛；未污染的镉土壤ph为8.18，磨细过60目(0.3mm)筛；腐殖酸粒径大小为2mm，ph＝4.68。
采用室内吸附实验,称取未污染的镉土壤1.00g、2.00g腐殖酸、0.30g磷矿粉分别置于50ml带盖塑料瓶中,以0.01mol/l硝酸钠做介质溶液，用硝酸镉配制cd2+的系列浓度50mg·l-l、100mg·l-l、200mg·l-l、300mg·l-l、400mg·l-l、500mg·l-l的系列溶液各20ml,在25℃下恒温振荡180r/min离心2h后静置24h。将上清液倒人20ml塑料离心管中,在4000r·min-l下离心30min,取2ml清夜稀释后,采用原子吸收分光光度计测定cd2+的浓度，计算吸附量，每一处理重复三次。
结果：钝化剂复合使用的吸附试验结果发现，腐殖酸和磷矿粉配合施用对溶液中镉的吸附效果较单独施用效果更好，腐殖酸和磷矿粉复合施用溶液中镉的去除率达到88.49％，较单施腐殖酸和磷矿粉提高了35.45％-43.16％。
实施例4腐殖酸和磷矿粉复合施用对镉污染土壤的效应研究
试验在镉浓度为0.63mg/kg的污染耕地进行，小区面积为50m2，小麦播种量为130kg/hm2。
在小麦播种前均匀撒施于土壤表面后旋耕，旋耕深度为15-20cm。在土壤中施入磷矿粉和腐殖酸，腐殖酸用量为3.00t/hm2，磷矿粉用量为0.45t/hm2。最后进行施肥，将磷肥和钾肥作为基肥，氮肥基追比为1：1，其中氮肥的施入量为15kg/亩，磷肥的施入量为9kg/亩，钾肥的施入量为4.5kg/亩，双聚氰胺10kg/hm2和基肥一起施用。
小麦品种：济麦22
结果：土壤有效态镉降低21.82％，籽粒镉降低了32.55％，产量提高了16.45％。
实施例5优化施肥对镉污染土壤的效应研究
试验在镉浓度为0.63mg/kg的污染耕地进行，小区面积为50m2，小麦播种量为130kg/hm2。
优化施肥：在小麦播种前均匀撒施于土壤表面后旋耕，旋耕深度为15-20cm。在土壤中施入磷矿粉，磷矿粉用量为0.45t/hm2。最后进行施肥，将磷肥和钾肥作为基肥，氮肥基追比为1：1，其中氮肥的施入量为15kg/亩，磷肥的施入量为9kg/亩，钾肥的施入量为4.5kg/亩，双聚氰胺10kg/hm2和基肥一起施用。
小麦品种：济麦22
结果：土壤有效态镉降低18.24％，籽粒镉降低了13.63％，产量提高了11.34％，表层土壤硝态氮降低16.38-37.44％。
本发明优化磷矿粉和腐殖酸配比组合作为土壤钝化剂，通过土壤钝化剂和肥料的配合施用方法，特别是肥料的优化施用，共同配合不仅降低了中弱碱性土壤中的镉污染，还具有保产增效的作用。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。