[发明专利]一种用于北方小麦种植区农田镉污染土壤修复药剂及使用方法

说明书

本发明涉及一种用于北方小麦种植区农田镉污染土壤修复药剂，包括以下三种原料的质量分数制成：

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种用于修复镉污染农田土壤的药剂及其使用方法，主要适用于北方小麦种植区重金属镉污染的农田土壤。

背景技术

随着农田土壤及农作物重金属超标事件屡见报端，土壤污染已成为当前社会主要关注的环境问题之一。根据环保部2014年4月发布的全国土壤污染状况调查公报，全国土壤环境状况总体不容乐观，耕地土壤环境质量堪忧，点位超标率为19.4％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位占总调查点位比例分别为13.7％、2.8％、1.8％和1.1％，主要污染物为镉、镍、铜、砷等重金属。因其不被土壤中微生物降解、半衰期长、生物富集程度高，我国受重金属镉污染的土壤较多。近几年，镉大米、镉小麦等受重金属镉污染的粮食作物在湖南、广西、江西、河南等多个省份均有发现，其中2017年7月，有媒体曝光河南省新乡市凤泉区“镉小麦”超标1.7至12.8倍。在2017年11月举行的第九届“健康、环境与发展论坛”年会上，专家披露“湖南镉暴露人群中出现慢性轻度及重度镉中毒现象最为严重，但在918个有效样本中，仅极少部分人出现了实质病变”。由此可见，土壤重金属污染已严重影响我国农田质量、食品安全甚至人体健康。

目前，常用于重金属污染农田土壤修复的方法主要有物理客换土、化学淋洗、化学钝化和植物修复等。其中，物理客换土技术简单，但并未从根本上减轻土壤污染，只是将污染转移，且工程量巨大(150吨土/亩)，运输成本高，二次污染风险大。化学淋洗是借助淋洗液促使土壤中的污染物溶解或迁移，从而达到去除污染的效果，但是该技术中使用的淋洗剂会破坏耕地土壤结构，降低农田价值，淋洗过程也会产生大量废液，二次污染风险大。植物修复技术通过超积累植物富集作用对污染物进行萃取，但修复周期长，修复目标污染物单一，且大面积种植超积累植物会减少农民收益。化学钝化是目前较为常用的污染土壤修复技术，其原理是向污染土壤中施加钝化剂将污染物转化为性质不活泼形态，进而降低污染物在环境中的迁移扩散。常用于重金属污染农田土壤的钝化剂有硅钙物质、含磷材料、有机物料、黏土矿物、金属氧化物、生物炭及新型材料等。针对我国南北方地质条件的差异，目前化学钝化技术用于重金属污染农田时，仍存在针对不同污染物的钝化剂筛选、钝化剂与污染土壤的均匀混合以及修复达标土的肥力恢复等问题。目前不存有一种针对北方小麦种植区农田镉污染土壤的修复方法。

凹凸棒土又名坡缕石，是一种天然的非金属粘土矿物。其理想分子式为Mg₅Si₈O₂₀(OH)₂(OH₂)₄·4H₂O，是一种层链状的含水铝镁硅酸盐。凹凸棒土是由硅氧四面体双链构造形成,各个链之间通过氧原子连接，而晶体中硅氧四面体每四个一组，上下交替排列,在链间连续的连接，从而构成链层状硅酸盐。凹凸棒土的结构中八面体片不连续，形成了大量孔道，从而具备较好的吸附性能。

脱硫石膏呈较细颗粒状，平均粒径约40～60μm，颗粒呈短柱状，径长比在1.5～2.5之间。颜色为白色或灰色，其主要成分为CaSO₄·2H₂O，一般在90％以上，含游离水一般在10％～15％。相比于天然石膏，脱硫石膏具有粒度小、成分稳定、杂质含量少、纯度高等特点。由于天然石膏的价格昂贵，大范围的田间施加比较困难。

氧化铁是土壤中较为常见的黏土矿物，其不仅关系到土壤的铁素水平，对于固定重金属元素同样发挥重要作用。通常通过将金属离子捕捉到结构体细孔内部以及和表面官能基团生成络合物两种方式，吸附土壤中重金属元素，有效地控制重金属污染物的迁移和富集。另外，层状硅酸盐矿物表面为离子反应场所，该场所经铁氧化物及其水合氧化物修饰后，能够强化对重金属的吸附能力。因此，在配合上述凹凸棒石后，能够有效吸附土壤中重金属离子。

发明内容