[发明专利]一种重金属污染耕地发酵有机肥原位钝化方法

说明书

本发明涉及一种所述的重金属污染耕地发酵有机肥原位钝化方法，包括以下步骤：土地平整，翻耕、施肥，所述施肥采用自制的发酵有机肥，采用翻耕机进行发酵有机肥的添加；种植农作物；农作物的田间管理，包括灌溉、施肥；农作物的收割与处理；土壤采样分析。对农田添加发酵有机肥进行改良，改良后在农田中进行农作物的播种，通过钝化/固定的方法，使土壤中的重金属有效态降低到修复目标值。本发明通过堆肥发酵有机肥的添加，改善农田土壤理化性质，增加土壤通气孔隙和大粒径团聚体，改善土壤肥力，提高作物产量。

技术领域

本发明涉及土壤重金属污染修复领域，具体涉及一种重金属污染耕地原位钝化方法。

背景技术

原位钝化技术是指利用添加钝化材料调节和改变土壤中重金属等污染物质在土壤中的物理化学性质，使其沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化-还原等反应，使污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性变小的状态和形式，降低土壤污染物的生物有效性和迁移性，实现其无害化或降低其对生态系统危害风险的目标。与物理修复和生物修复相比，向重金属污染土壤中施用钝化材料属于原位修复，适用于大面积重金属污染，成本低，且操作简单，效果显著等特点。钝化修复技术具有简便、快速、高效等优点，是修复大面积重金属污染农田土壤的较好选择。

在修复重金属污染土壤中常用的钝化材料分为无机钝化材料和有机钝化材料两大类。常用的无机钝化材料包括碱性无机钝化材料(生石花、熟石灰、粉煤灰等)、磷酸盐(羟基磷灰石、磷矿粉、磷酸二氢钾和水溶性、枸溶性磷肥等)、天然改性人工合成矿物(海泡石、凹凸棒土、沸石和膨润土等)和富含铁锰氧化物的物料等。常用的有机钝化材料包括有机酸、作物秸秆、绿肥和泥炭类物质等。其中腐殖酸与重金属的相互作用对重金属污染土壤的微生物活性具有改善和修复功能，对土壤有一定的去污解毒作用。腐殖酸可显著降低土壤中交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铅的含量，而有机结合态和残渣态铅的含量则显著提高。

不同钝化材料修复重金属污染土壤的作用机制不同，主要的作用机制有：吸附和离子交换作用、沉淀作用、氧化还原作用、表面络合及表面沉淀作用和腐殖酸具备的络合(螯合)能力和胶体特性等。

(1)吸附和离子交换作用

吸附和离子交换作用是钝化材料修复重金属污染土壤最普遍和最主要的作用机制。很多钝化材料如蛭石、沸石、草炭、生物炭本身对重金属污染物就具有很强的吸附能力，加入土壤后能运用自身的吸附能力来提高土壤对重金属的吸附容量，从而降低重金属的生物有效性。

(2)沉淀作用

钝化材料在土壤中发生溶解、水化等各种反应，产生的阴离子与重金属离子产生沉淀，从而降低重金属离子的移动性，达到修复重金属污染的目的。

(3)表面络合及表面沉淀作用

有机钝化材料对土壤重金属生物有效性的影响通常和有机物料的某些组分与金属之间的络合反应有关。有机质富含多种有机官能团，能与重金属形成具有一定稳定程度的金属有机络合物，从而降低金属污染物的生物可利用性。当土壤中添加有机改良剂时，由于有机质表面带有大量的极性基团如-COOH、-OH、-C＝O、-NH2、-SH等，可以与重金属离子形成稳定的络合物。

化学钝化修复技术具有一定的优点，有广阔的应用前景，但它在应用过程中也存在一定的局限性。

1)向重金属污染土壤中添加钝化材料降低了重金属离子的生物有效性和移动性，降低重金属离子向食物链转移，但一个根本的问题并没有得以解决，那就是重金属离子依然还存留在土壤环境中，并可能随着环境条件的改变，其生物有效性也可能变化。由此可见，化学钝化修复是一种污染控制技术，而不是将重金属除掉。

2)目前对化学钝化修复技术的研究多在实验室进行，少数应用于田间试验，在盆栽试验中成功的，不一定在田间试验也能成功，改良剂在田间不一定也同样具有良好的效果。