[发明专利]用于重金属污染农田土壤修复的钝化剂及其制备和应用

说明书

本发明涉及用于重金属污染农田土壤修复的钝化剂及其制备和应用，钝化剂以生物炭60%‑70%、草木灰20%‑30%和海泡石粉10%‑20%的质量百分比组成；钝化剂通过烧制秸秆黑炭，将草木灰和海泡石粉过筛，称取一定质量配比的秸秆黑炭、草木灰和海泡石粉，混合后制得；应用中，对修复区地表进行清理，将钝化剂均匀撒施至土壤表面，翻耕土壤确保钝化剂与重金属污染农田土壤充分混合。本发明的钝化剂具有较大吸附性，改变土壤重金属形态，各成分共同配合作用下降低重金属有效态的含量，提高土壤肥力，一定程度上提高作物产量，改善农田土壤的理化性质，具有环境友好性，原位修复不影响耕种和农业生产，原料易得，来源广泛，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及土壤改良和环境保护技术领域，特别涉及一种能降低土壤重金属有效态的含量、改善土壤理化性质且提高土壤肥力的用于重金属污染农田土壤修复的钝化剂及其制备和应用。

背景技术

土壤是一切农业活动的基础，其污染程度直接影响农业的发展和农产品的质量安全。随着工业化和城市化的不断推进，各种有害物质会通过大气沉降、工业排放和农药化肥施用等途径进入农田土壤，严重影响农田土壤环境质量。

目前，世界各国土壤存在不同程度的污染，全世界平均每年排放Hg约1.5×10⁴t、Cu约340万t、Pb约500万t、Mn约1500万t、Ni约100万t。在欧洲，受重金属污染的农田有数百万hm²；在日本受Cd、Cu、As等污染的农田面积为7224hm²；当前我国受Cd、Hg、As、Cr、Pb污染的耕地面积约2000×10⁴hm²，每年因重金属污染而损失的粮食约1000×10⁴t，受污染粮食多达1200×10⁴t，经济损失至少达200亿元。近几年不断产生的农产品质量安全事件，如镉大米事件，也提高了国家对农产品质量安全和土壤重金属污染问题的重视程度。

目前，世界各国均十分重视农田土壤重金属污染的修复，研究出了包括深耕、客土、淋洗、环境调理、拮抗、生物修复、氧化还原和化学钝化等方法。然而，现有的方法均有一定的局限性，例如，深耕法只是将重金属污染分散至土中，并未真正去除重金属；客土法的工程量巨大，成本极高，且可能会产生二次污染；氧化还原法添加的化学药剂可能会对土壤产生二次污染。

综合经济和效果考虑，目前较为主流的农田土壤重金属污染的修复方法是钝化法。钝化药剂种类繁多，常用的药剂为无机钝化剂和有机钝化剂，无机钝化剂一般为沸石、石灰、磷酸盐、黏土矿物和电厂炉渣等物质，有机钝化剂一般为绿肥、腐殖酸和生物炭等物质，其原理为改变重金属的形态，降低有效态含量，以降低其对农产品的影响。

中国专利CN106010562A公开了一种以铁粉、海泡石、石灰、鸡粪和壳聚糖为原料的土壤重金属钝化剂；中国专利CN103589435A公开了一种以茶废弃物和腐植酸钾为原料的土壤重金属调控剂；中国专利CN102174325A公开了一种利用电厂炉渣、海泡石粉和生石灰为原料的农田土壤重金属钝化剂；中国专利CN104031651A公开了一种以粉煤灰、纳米铁粉、沸石、麦饭石、钙镁磷肥、羟丙基改性SiO₂/壳聚糖纳米颗粒和孔隙球状纤维素为原料的土壤重金属钝化剂；中国专利CN101722178A公开了一种以栽培、覆土和撒播苔藓为主要过程的植被联合修复重金属的方法。上述改良剂或修复方法虽然在重金属污染土壤修复方面有各自的优势，但仍存在以下问题：

（1）部分改良剂以无机组分为主，如在有机物含量较低的土壤中施用，可能会出现板结情况；

（2）部分改良剂含有重金属，会造成土壤的二次污染；

（3）改良剂原料成分多，制备工艺较复杂，提高了成本。

因此，针对目前已有的农田重金属污染修复技术存在的制备工艺复杂、高成本、破坏土壤等问题，提出一种较为简单高效的修复方式，这将会对实际生产产生极其重大的意义。

发明内容