专利名称：一种降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂及其使用方法
技术领域：
本发明涉及土壤改良技术和环境保护技术，尤其涉及一种降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂及其使用方法。
背景技术：
近年来，随着地区经济、社会的高速发展，城乡大量工业废水、固体废弃物的不合理排放等，造成农田土壤重金属超标现象日趋严重，特别是南方地区，土壤PH普遍偏低，重金属活性高于碱性或中性土壤，其中以Cd的潜在生态风险水平最高；在镉含量高或活性高的农田土壤上生产出的农产品，其安全性很难得到保障，蔬菜镉超标的现象时有发生，导致农作物减产和农产品品质下降，严重影响蔬菜出口的信誉与农产品的可持续安全生产，并影响到农业生态系统的稳定性，成为区域经济可持续发展的主要瓶颈，如果不及时解决，问题将日趋严重。因此，改善土壤生态环境，对Cd污染农田进行控制与修复，才能实现农产品安全，保证人畜健康。目前，修复Cd污染土壤的途径主要分两类:1)利用技术手段从原位去除Cd，主要以各种工程措施和植物修复为代表，但它只适用于小面积严重污染土壤的治理。2)原位钝化修复，是指向污染土壤添加一些活性物质(钝化修复剂)，以降低Cd在土壤中的有效浓度或改变其氧化还原状态，从而有效降低其迁移性、毒性及生物有效性。随着城市化和经济的纵深发展以及土壤修复技术研究与应用的不断深入，原位钝化修复技术因其成本低廉、易于实施，是一种治理重金属污染土壤非常有效的方法，尤其对由于农业活动引起的程度较轻的面源污染具有明显的优势，近年来发展较快。现有的资料表明，除一些工矿企业、废弃物堆放场、城乡交错带附近的农田污染较严重外，大部分受Cd污染的农田属中轻度污染，面积较大，污染程度不是非常严重；同时该地区人均耕地少，不可能对现有的Cd污染农田大面积地弃耕而采取原位去除技术进行修复，在修复过程中，必须考虑和农田的持续利用相结合。因此，依据污染物形态的生物可利用性调控原理，采用原位钝化的方法，降低重金属的生物有效性，达到保障安全生产的目的，成为目前该地区中轻度Cd污染土壤修复的较好选择，符合区域可持续农业发展的需要。在实际生产应用中，由于土壤面临的重金属污染风险加大、土壤化学性质和作物吸收关系复杂，单一的有机或无机钝化剂的修复效果往往不够理想，往往存在着效果不稳定或钝化剂破坏土壤质量等问题。需要借鉴相关领域的最新研究成果，筛选并制备经济、有效、稳定且对环境友好的新型土壤钝化剂，这是原位钝化修复技术的关键。已有的研究证实，几种钝化剂的配合施用可显著提高对重金属的钝化修复效果，如石灰加胡敏酸可使镉减少60%，而单施石灰仅可减少30%;蒙脱石+稻草处理中，有效态Zn随着稻草加入量的增加而减少；Ca (H2PO4) 2配合CaCO3，在钝化重金属时效果非常显著，同时避免了单独使用一种钝化修复剂所带来的显著改变土壤PH的不利影响。因此，利用无机物对重金属的沉淀能力和有机物对重金属的络合和螫合能力，以有机、无机材料配制高效、低成本、环境安全以及对土壤负面扰动较小的钝化剂，可以实现无机钝化剂和有机钝化剂的功能互补，避免了单独使用一种钝化剂所带来的显著改变土壤性质的不利影响，提高钝化修复剂的钝化效果，为发展经济、有效、安全的钝化污染土壤重金属技术提供理论和技术支持。
发明内容
本发明针对现有钝化修复技术的缺陷，提供一种降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂及其使用方法。本发明所采用的技术方案为:
一种降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂，含有如下重量百分比的组分:石灰31.3
46.2%，腐植酸钾26.7 39.0%，稻壳炭25.0 37.8%。上述的钝化剂的制备方法，包括以下步骤:将石灰、腐植酸钾、稻壳炭粉碎，混匀，得降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂。优选的，将石灰、腐植酸钾、稻壳炭粉碎过60目筛再混匀。上述的钝化剂在修复Cd污染的酸性菜地中的应用。优选的，所述钝化剂的使用方法:按照每亩150 450 kg的重量将钝化剂全部基施，然后进行翻耕、耙匀，使钝化剂与污染土壤混合均匀，淋水、平衡I 3天即可进行播种或移栽。本发明的钝化剂是一种原`料来源广泛、工艺简单、成本低廉、钝化修复效果明显，其用于钝化酸性菜地土壤镉，降低土壤中作物可利用态镉含量，减少叶菜对镉的吸收，并可改善土壤不良理化性状，解决酸性菜地土壤因镉污染而影响其安全持续利用的问题。所述稻壳炭是稻壳经过充分碳化处理后的产物。所述腐植酸钾是一种高分子非均一的芳香族羟基羧酸盐，外观为黑色粉状固体，溶于水，呈碱性，PH值为8.5^10.0，含有羟基、羧酸盐等活性基团。本发明的有益效果是:
本发明的钝化剂，通过各种成分的协同作用，达到降低土壤镉活性和蔬菜重金属含量、提高作物产量和品质的作用，可广泛应用于镉中轻度污染或重度污染的酸性菜地土壤的修复。本发明的钝化剂，原料充足，工艺简单，操作方便，容易实施，治理费用较低，一次施用的钝化效果可持续一年至一年半，是一种安全、有效、持久的重金属污染修复材料，可单独基施于菜地，也可与底肥混拌后施用，节省人力物力。本发明有效利用了稻壳这种农业废弃，是一种阻控菜地重金属污染的环境友好型钝化剂，提供了一种较好的农业废弃物资源化利用途径。
图1是两种供试土壤pH含量随时间的变化情况；
图2是两种供试土壤DTPA-Cd含量随时间的变化情况。
具体实施例方式下面结合具体的实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。以下实施例及实验所述石灰采用广西平南县丹竹镇新石灰厂生产的工业级白色粉末状熟石灰，Ca(OH)2含量>90% ;镉全量为0.082 mg/kg ;腐植酸钾采用新疆双龙腐植酸有限公司生产的黑色粉状腐植酸钾，腐植酸(干基计)含量> 60.0%，钾含量(K2O干基计)彡10.0%;镉全量为0.046 mg/kg。稻壳炭采用大连松森物产有限公司生产的稻壳炭，呈薄壳状，碳含量38% 55%，N含量6.9 8.0 g/kg，P2O5含量4.1 5.6 g/kg，K2O含量21.5 29.6 g/kg，SiO2 含量 337 498 g/kg，CaO 含量 2.2 2.8 g/kg，MgO 含量 0.88 1.3 g/kg，Fe2O3含量1.6 2.0 g/kg，镉全量为0.045 mg/kg。当然，也可以采用其他厂家生产的石灰、腐植酸钾或稻壳炭。实施例1
一种降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂，由以下组分磨碎过60目筛，混匀后得到:石灰4.0 kg,腐植酸钾3.0 kg,稻壳炭3.0 kg。实施例2
一种降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂，由以下组分磨碎过60目筛，混匀后得到:石灰3.5 kg,腐植酸钾3.5 kg,稻壳炭3.0 kg。实施例3
一种降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂，由以下组分磨碎过60目筛，混匀后得到:石灰180 kg,腐植酸钾150 kg,稻壳炭170 kg。实施例4
一种降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂，由以下组分磨碎过60目筛，混匀后得到:石灰3.13 kg,腐植酸钾3.9 kg,稻壳炭2.97 kg。
实施例5
一种降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂，由以下组分磨碎过60目筛，混匀后得到:石灰4.62 kg，腐植酸钾2.88 kg，稻壳炭2.5 kg。实施例6
一种降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂，由以下组分磨碎过60目筛，混匀后得到:石灰3.55 kg，腐植酸钾2.67 kg，稻壳炭3.78 kg。室内培养试验:
采用室内培养的方法初步考察本发明的钝化剂对酸性菜地土壤镉活性的钝化效果。选择两种供试土壤:自然镉污染菜地土壤和老化一年的外源镉污染土壤，其理化性质如表I所示。
权利要求
1.一种降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂，含有如下重量百分比的组分:石灰31.3 46.2%，腐植酸钾26.7 39.0%，稻壳炭25.0 37.8%。
2.权利要求1所述的钝化剂的制备方法，包括以下步骤:将石灰、腐植酸钾、稻壳炭粉碎，混匀，得降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于:将石灰、腐植酸钾、稻壳炭粉碎过60目筛再混匀。
4.权利要求1所述的钝化剂在修复Cd污染的酸性菜地中的应用。
5.权利要求4所述的钝化剂的应用，其特征在于:所述钝化剂的使用方法:按照每亩150 450 kg的重量将钝化剂全部基施，然后进行翻耕、耙匀，使钝化剂与污染土壤混合均匀，淋水、平衡I 3天即可进行播种或移栽。
全文摘要
本发明公开了一种降低酸性菜地土壤镉活性的钝化剂及其使用方法，所述钝化剂含有如下重量百分比的组分石灰31.3～46.2%，腐植酸钾26.7～39.0%，稻壳炭25.0～37.8%。其使用方法为按照每亩150～450kg的重量将钝化剂全部基施，然后进行翻耕、耙匀，使钝化剂与污染土壤混合均匀，淋水、平衡1～3天即可进行播种或移栽。本发明的钝化剂，通过各种成分的协同作用，达到降低土壤镉活性和蔬菜重金属含量、提高作物产量和品质的作用，可广泛应用于镉中轻度污染或重度污染的酸性菜地土壤的修复。
文档编号B09C1/00GK103143556SQ20131004885
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月7日 优先权日2013年2月7日
发明者王艳红 申请人:广东省农业科学院农业资源与环境研究所