[发明专利]一种用改良剂快速修复休耕期含重金属农田的方法

说明书

技术领域

本发明属于被污染土壤再生的领域，具体涉及一种利用工业和农业固废进行土壤再生的方法。

背景技术

随着人口压力的增大，耕地数量的锐减，农田地力也在急转直下。目前，我国农田面对两大困扰：首先，80％农田处于一年四季不停耕的超负荷耕作状态(即“连轴转”状态)，如北方的小麦套耕玉米，南方的三季稻等耕作行为；其次，农田受重工业金属污染的影响，如As，Zn，Cr，Cu，Cd，Pb等是常见农田污染重金属，重金属污染可导致农作物产量、质量下降，通过食物链迁移被人类摄取，进而危害人类健康。总之，“连轴转”状态和重金属污染问题既加大了扰动土壤次数、质地变粗、肥力锐减等直接后果，又对农业面源污染、农产品食品安全和农业环境风险产生巨大威胁。如何恢复土壤肥力和控制土壤重金属迁移转化成为科学家研究的重点。

土壤改良剂(soilmodifier)是控制重金属污染、提高农业生产力的手段之一。改良剂具有促进土壤团粒的形成、改善土壤结构、固定表土、保护土壤耕作层和固定重金属等作用。因此，寻找优质改良剂对迅速有效改良农田土壤环境状况、促进作物安全健康生长有重要意义。丁凌云等探究了石灰、过磷酸钙和有机物等改良剂对水稻产量和重金属吸附的影响(《生态环境》2006，15(6):1204-1208)结果表明，石灰+过磷酸钙处理pH值比对照提高了0.09个单位，且抑制了重金属向植物地上部分迁移。张青等采用盆栽试验，研究了施用石灰、有机质、海泡石对土壤重金属形态转化及pH值的影响(《农业环境科学学报》2006,25(4)：861-865)。结果表明，石灰、海泡石和有机质对重金属形态变化有影响。

赤泥(Red-mud)为氧化铝在生产过程中产生的废渣，除在生产过程中随液体带入的碱以外，其固体物化学性质基本稳定，无毒害，根据国家《有色金属工业固体废物污染控制标准》(GB5058—1985)，赤泥属于一般固体废渣。我国是世界上第四大氧化铝生产国，据统计，2004年我国赤泥排放量已超过550万t，每生产1t氧化铝约排放1.0～1.5t赤泥。赤泥因其具有一定碱度和较强的吸附能力可用于废水处理及重金属污染土壤的修复。但赤泥除了富含元素钾以外，其他养分贫乏，土壤结构性质差，不利于植物生长。多年来，国内外也有较多研究报道添加其他改良成分辅助赤泥用于改良重金属污染土壤种植植物，所添加的辅助改良成分主要是磷石膏、尿素、化肥等。通过添加辅助改良成分改善赤泥养分不足的缺点，进而实现重金属污染土壤的再利用。但是所选用的辅助改良成分磷石膏、尿素、化肥等来源于矿山开采或者工业合成。大量添加这些辅助改良成分会对环境造成污染，土壤理化构造也会发生改变，最终不利于种植农作物。

发明内容

本发明针对本领域的不足之处，提出一种用改良剂快速修复休耕期含重金属农田的方法。

实现本发明上述目的的具体技术方案为：

一种用改良剂快速修复休耕期含重金属农田的方法，所述改良剂为生物炭和赤泥，所述生物炭含碳40～75％。

赤泥是本改良剂的主要成分，它的功能是提高土壤pH值，降低土壤中铅(Pb)、镉(Cd)的有效性，进而控制农作物对铅(Pb)、镉(Cd)的吸收，同时，为农作物生长提高生长元素钾(K)。

生物炭是生物有机材料(也称为生物质)在无氧或低氧环境中低温热裂解后的固体产物，其中以C、N、P、H等元素为主，通常含碳40％～75％，含矿物质和挥发有机化合物，另外，生物炭的容重远低于赤泥和污染土壤。因此，将生物炭添加到土壤中可以弥补赤泥修复污染土壤种植作物是缺乏C、N、P、H等植物生长元素和解决赤泥粒径小，增大土壤容重，不利于植物根系呼吸的问题。

其中，所述生物炭为大姜秸秆、玉米秸秆、麦秆、稻壳中的一种或多种所烧制的生物炭，烧制的温度为400～800℃(在高温缺氧环境下烧制，烧制的时候不用氮气保护)。

优选地，所述生物炭为大姜秸秆烧制的生物炭，烧制的温度为500～600℃，烧制的时间为2.5～3.5小时。

其中，所述赤泥是氧化铝生产排出的废渣，所述赤泥为烧结法赤泥和/或拜尔法赤泥，赤泥中有机质含量为0.2～2％，碱解氮含量5～12mg/kg，速效磷含量1～4mg/kg，速效钾含量1500～3000mg/kg。

进一步地，所述赤泥添加到土壤中之前，先烘干和磨细，过20目筛(即取840微米以下的颗粒)。

所述的用生物炭和赤泥对休耕期含重金属农田的快速修复的方法包括步骤：