酸性农田土壤重金属镉污染的原位钝化调理剂及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及酸性土壤重金属污染的治理技术，具体涉及一种酸性农田土壤重金属 镉污染的原位钝化调理剂及制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，"镉大米" "砷中毒"等土壤污染事件的发生，引起了社会公众对重金属污 染问题的广泛关注。据统计，我国重金属污染的土壤面积约2000X 104hm2,占全国总耕地面 积的1/6。因工业"三废"污染的酸性农田土壤接近700X 104hm2,减产100X 108kg。土壤重 金属污染已严重威胁到农产品质量安全。
[0003] 目前，全国大约10%的粮食、24%的农畜产品和48%的蔬菜存在重金属含量超标 问题。而水稻是我国第一大粮食作物，全国60%以上的人口以稻米为主食，同时在大宗谷 类作物中，水稻被Cd吸收能力最强。Cd对水稻生理毒害作用不强。然而，水稻籽粒中积 累Cd进入人体后可能引起钙质流失、肾衰竭等一系列疾病。2014年4月17日，环境保护 部和国土资源部联合发布《全国土壤污染状况调查公报》，公报表明，全国土壤总超标率为 16. 1 %，污染类型以重金属污染为主，无机污染物镉的点位超标率达7. 0 %。可见，重金属污 染问题已经成为困扰我国农业可持续发展的首要问题，必须尽快加以治理。
[0004] 酸性土壤，其盐基高度不饱和，pH-般在4. 5-6,同时铁铝氧化物有明显积聚，土 壤酸瘦，重金属元素危害严重。常用的治理土壤重金属污染的修复技术包括物理修复、化学 修复、生物修复。物理修复有改土法、动电修复、热处理、玻璃化技术等。其中，物理修复能 高效去除重金属，但工程量大、成本高，不适宜大面积土壤污染修复；化学修复包括化学淋 洗和化学性能改良等，虽然化学淋洗也能彻底去除重金属污染，但其操作复杂、对土壤结构 及理化性质破坏严重、易产生二次污染，不适宜大面积推广应用；生物修复主要包括植物修 复和微生物修复等，生物修复效果稳定、可靠、无二次污染，但普遍修复周期长、效率低、也 不适宜重度污染土壤。
[0005] 总之，目前用于治理土壤重金属污染的实用、可靠、成熟的技术较少。因此，寻求高 效、经济、安全的土壤重金属污染治理技术已成为摆在人们面前的重要课题之一。
[0006] 在土壤重金属污染的化学治理技术中，原位化学钝化修复技术以其简便、效果好 和经济实用等优点而受到人们的普遍重视，尤其适用于修复大面积中、轻度污染的酸性农 田土壤。它通过在土壤中投加石灰、有机物料、磷酸盐等钝化材料，与重金属元素发生沉淀、 吸附、离子交换、腐殖化以及氧化还原等一系列反应，进而改变重金属的赋存形态，显著降 低其生物有效性和可迀移性，明显缓解重金属污染对植物生长的毒害作用，大幅减少植物 对重金属的吸收累积。从上世纪80年代起，原位钝化修复技术开始投入到实际应用中。
[0007] 目前原位钝化修复技术中常用的钝化材料包括碱性材料、含P材料、粘土矿物、铁 锰氧化物以及有机物料等。其中，粘土矿物用于重金属污染土壤的钝化修复，具有原位、廉 价、易操作、有效期长、对土壤理化性质和质地无影响等优点，并且作为土壤的主要组分之 一，它可以增强土壤的自净能力，改善土壤的团粒结构。
[0008] 此外，我国粘土矿物资源具有品种丰富、分布广泛、储量巨大、价格低廉等优势，将 其用于重金属污染土壤的钝化修复，不仅可以为污染环境治理提供一条有效的途径，也有 利于粘土矿物资源的综合利用。常用于重金属污染土壤钝化修复的天然粘土矿物有：沸 石、蒙脱石、高岭石、凹凸棒石、海泡石和蛭石等，其中，以沸石、海泡石、蒙脱石的钝化修复 效果较好，而且相关研宄也较多。然而，施加单纯的吸附剂等，会随着施用量的增加从而对 土壤基本理化性质造成难以回复的影响，从而影响土壤的生产功能。
[0009] 因此，必须对现有的吸附、改良材料进行筛选，选出吸附效果好，对土壤性质扰动 小的作为修复材料；另外，要科学合理的配比，并通过实际修复试验验证，确保在对土壤及 作物生长无不良影响的前提下，实现酸性重金属污染土壤的修复与治理。
【发明内容】
[0010] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种酸性农田土壤重金属镉污 染的原位钝化调理剂，该原位钝化调理剂能够进行表面吸附、离子代换以及与重金属元素 形成络合物或沉淀物，从而降低了重金属元素从土壤向食物链的迀移。
[0011] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
[0012] (一）一种酸性农田土壤重金属镉污染的原位钝化调理剂，其特征在于，包括以下 原料组分：石灰、牛骨、动物血、蚯蚓、酵素有机肥、硅钙镁钾、硫基复合肥。
[0013] 优选地，所述原料组分质量百分比为：石灰35%~46%、牛骨粉8%~13%、动物 血粉9%~14%、蚯蚓粪13%~17%、酵素菌有机肥8%~13%、硅钙镁钾肥5%~8%、硫 基复合肥8%~12%。
[0014] (二）所述酸性农田土壤重金属镉污染的原位钝化调理剂的制备方法，其特征在 于，将所述原料组分搅拌混匀，即得。
[0015] (三）所述酸性农田土壤重金属镉污染的原位钝化调理剂的使用方法，其特征在 于，首先将重金属污染的酸性农田土壤翻耕一次，并将土块打碎，然后再施加原位钝化调理 剂，再二次翻耕混匀，同时培育水稻幼苗，最后将培育的水稻幼苗移栽。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益的技术效果：
[0017] (1)本发明的一种酸性农田土壤重金属镉污染的原位钝化调理剂，其原位钝化调 理剂原料组分中，石灰具有提高土壤PH及降低土壤重金属元素活性的作用；牛骨粉和活性 炭具有吸附的作用；酵素菌有机肥及蚯蚓粪具有改良土质，形成络合、沉淀等反应的特征； 硫基复合肥可通过氧化还原、沉淀等作用固定土壤中的重金属。
[0018] (2)修复效果好。本发明使用的原位钝化调理剂，通过与重金属元素发生吸附、络 合、沉淀等反应，从而降低了重金属的生物有效性和可迀移性；同时，该原位钝化调理剂具 有改善土壤肥力状况，提高土壤自净能力的作用，可以有效提高土壤质量，恢复酸性农田土 壤的生态功能和产业功能。
[0019] (3)原料来源广泛，成本低廉。发明中所含成分均可用购买成品，不需要进一步加 工处理，分布广泛、价格较低、不限产地、来源充足、价格低廉，经济可行性高。
【附图说明】
[0020] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0021] 图1为不同实施例处理下水稻籽粒干重示意图。
[0022] 图2为不同实施例处理下水稻籽粒Cd含量示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
[0024] 实验土壤为湖南南部某县的一水稻田，pH值为5. 21，总Cd含量为2. 45-3. 84mg/ kg，属于中轻度镉污染土壤。实验用原位处理的方法，以单因素实验方法进行，分别在土壤 中施加80公斤/亩、100公斤/亩和120公斤/亩的原位钝化调理剂；以不添加原位钝化 调理剂作为对照处理（CK)。
[0025] 实施例1 : 一种酸性农田土壤重金属镉污染的原位钝化调理剂的使用方法，其具 体步骤如下：
[0026] 1)制备80公斤/亩的原位钝化调理剂，其原料组分的质量百分数为：石灰 42 % %、牛骨粉9 %、动物血粉8 %、蚯蚓粪13 %、酵素菌有机肥11 %、硅钙镁钾肥6 %、硫基 复合肥11% ;将各原料组分充分搅拌混匀，即得原位钝化调理剂。
[0027] 2)考虑到原位钝化调理剂与污染土壤充