[发明专利]一种适用于重金属复合污染土壤的复配型钝化剂及其使用方法

说明书

本发明公开了一种适用于重金属复合污染土壤的复配型钝化剂及其使用方法，属于农用地修复技术领域，该复配型钝化剂是以凹凸棒石或海泡石、硅烷偶联剂、秸秆、发酵鸡粪、蚯蚓营养土为主要原料组成，其质量比为：凹凸棒石或者海泡石20％—50％、硅烷偶联剂1％—5％、秸秆5％—20％、发酵鸡粪20％—50％、蚯蚓营养土20％—50％；上述各成分的重量百分比之和为100％。使用时，先完成制备过程，再按照一定的质量比例与土壤混合均匀。该复配型钝化剂的制备方法简单、成本较低、具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明属于农用地土壤修复领域，具体地，涉及一种适用于重金属复合污染土壤的复配型钝化剂及其使用方法。

背景技术

2014年公布的全国土壤污染调查公布显示，中国大约有19.4％(大约2.0×10⁷公顷)的耕地存在重金属污染问题。土壤中的重金属具有持久性、不变形、植物吸收隐蔽性、不可降解性，它容易被植物吸收并通过食物链的生物放大作用给食品安全和人类健康带来直接危害。重金属污染治理技术包括客(换)土法、固化/稳定化、土壤淋洗与冲洗、热分离、蒸汽抽提、植物修复、电动修复等。土壤原位钝化修复(In-situ remediation)是针对中轻度重金属污染问题发展起来的一种边修复边生产的土壤污染治理技术。主要通过向土壤中添加钝化修复剂，调节土壤的理化特性，经过一系列的氧化还原作用、层间离子交换、化学吸附、络合和沉淀作用，改变重金属在土壤中的化学形态及区域，降低重金属的生物有效浓度，抑制其在农作物中的吸收和累积。常用的钝化材料主要是一些具有较强吸附性、离子交换性能以及较大比表面积的物质，包括粘土矿物、含磷材料、硅钙物质、有机物料，金属及其氧化物以及生物炭等。

近十年，有关单一钝化材料降低土壤中重金属的有效性以及作物对重金属的吸收，主要关注钝化材料对重金属的修复效率。但是，天然钝化材料对两种或多种重金属复合污染的修复效果较差，对复配和改性的钝化材料的应用研究逐渐取代了对单一钝化材料的研究。动物粪便、生物固体、堆肥和作物秸秆等有机废弃物通过改变土壤的理化性质钝化土壤重金属；有机物通过吸附、沉淀、络合、腐殖化和氧化还原等作用，提高土壤阳离子交换量，降低重金属的有效性；无机钝化材料如粘土矿物、石灰、磷肥、含硅材料等钝化材料具有见效快、效率高和成本低的优势，石灰通过增大土壤pH、阳离子交换量促进重金属的沉淀和吸附，磷和重金属可以形成稳定的化合物降低其有效性，粘土矿物通过较大的比表面积和官能团降低重金属的有效性，较高的pH、阳离子交换量也有利于粘土矿物对重金属的吸附。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种适用于重金属复合污染土壤的复配型钝化剂及其使用方法，在保证安全生产的同时，提高作物产量和品质。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种适用于重金属复合污染土壤的复配型钝化剂，包括按照重量百分比计的以下成分：

凹凸棒石或者海泡石20％—50％；

秸秆5％—20％；

发酵鸡粪20％—50％；

蚯蚓营养土20％—50％；

硅烷偶联剂1％—5％；

上述各成分的重量百分比之和为100％。

凹凸棒石通过降低土壤颗粒的zeta电位(电动电位)，促进Cd²⁺在土壤颗粒表面的络合凝聚；海泡石一方面通过离子交换吸附固定重金属，另一方面通过降低土壤pH，增加胶体表面负电荷，促进对重金属的吸附；秸秆能增加土壤的孔隙度，并提高土壤的保水能力；施用发酵鸡粪增加土壤有机质的含量，通过增加土壤养分促进作物生长，增大作物生物量，尤其针对养分缺乏的土壤。蚯蚓营养土一方面通过增加土壤有机质含量，另一方面通过吸附作用降低重金属的活性；硅烷偶联剂通过巯基官能团改善土壤胶体的吸附性能，降低重金属的活性和迁移能力。