[发明专利]一种缓释Ca2+

说明书

本发明公开了一种缓释Ca²⁺调控土壤中Cd活性的复合材料的制备和应用方法。配制硅酸钠、海藻酸钠和羧甲基壳聚糖的混合物水溶液，将该混合物水溶液涂覆到表面接枝羧基的无纺布纤维膜上，然后浸泡到可溶性钙盐水溶液中交联，得到负载硅酸钙/海藻酸钙/羧甲基壳聚糖的无纺布复合材料。将该复合材料埋置到土壤中，硅酸钙与土壤中的氢离子反应提高土壤的pH值，同时释放Ca²⁺，生成介孔SiO₂。海藻酸钙吸附Cd²⁺，并且缓释Ca²⁺，较高浓度的Ca²⁺抑制了农作物对Cd²⁺的吸收，降低土壤中Cd活性。本发明的复合材料能同时降低Cd活性并提高土壤pH值，羧甲基壳聚糖的抑菌作用使材料可长期使用，作为载体的无纺布方便土壤修复的实际操作，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种缓释Ca²⁺调控土壤中Cd活性的复合材料的制备和应用方法，属于环境功能材料和土壤修复领域。

本发明涉及土壤修复、土壤调控、复合材料、重金属污染治理等技术领域。具体涉及一种缓释Ca²⁺调控土壤中Cd活性的复合材料的制备和应用方法。

背景技术

长江两岸土壤是重金属镉元素的相对富集区，镉严重超标已影响到某些食用植物的卫生安全，同时也影响了一些地区农产品的出口创汇。镉是自然界中广泛存在的一种致癌、致畸胎和致病变的有毒重金属元素，它使人体中多种酶系统的有效态受到抑制，从而使肝、肾等组织中的酶系统正常功能受损，同时还干扰铜、钴和锌在体内的代谢，产生毒性【Environmental Health Perspectives,2012,120(2):284-289】。镉极易在土壤中富集，镉进入土壤后主要集中于土壤表层，一般在0-15cm。镉在土壤中的存在形态有水溶态、可交换态、碳酸盐态、有机结合态、铁锰氧化态及硅酸态等6种形态。土壤镉按来源可分为内源镉和外源镉两部分，内源镉主要以有机结合态为主，而外源镉主要以残渣态和交换态为主【农业环境科学学报,2003,22(5):541-545】。影响镉在土壤中转化的因素很多，土壤pH值和钙是影响镉形态的主要因素。

土壤pH值对土壤镉形态的影响主要表现在3个方面：第一，土壤pH值直接影响镉在土壤中的形态；第二，pH值影响土壤对镉的吸附与解吸；第三，pH值影响土壤溶液中重金属元素离子活度。水溶态和交换态镉含量随着酸度变化原因主要是：(1)pH值升高，土壤中的黏土矿物、水合氧化物和有机质表面的负电荷增加，对重金属离子的吸附力加强；(2)土壤有机质-金属络合物的稳定性随pH值的升高而增大，导致溶液中Cd²⁺浓度降低；(3)Cd²⁺在氧化物表面的吸附随pH值的升高而增强；(4)pH值升高,土壤溶液中多价阳离子和氢氧根离子的离子积增大，生成该元素的Cd(OH)₂沉淀的机会增大，致使其在溶液中的浓度降低；(5)随着pH值升高，土壤溶液中铁、铝、镁离子浓度减小，使土壤有利于吸附Cd²⁺。Cd²⁺的理论浓度随着土壤pH值的上升而下降，因此，可通过调节土壤的酸碱度，达到控制土壤溶液Cd²⁺浓度的目的【Chinese Journal of Ecology,2015,34(1):130-137】。