一种适用于稻田土壤镉污染的复合钝化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种适用于稻田土壤镉污染的复合钝化剂，以壳聚糖、钠基膨润土、骨粉、石灰、生物炭、ZnO以及纳米FeO为主要原料组成。本发明专利技术还提供了一种所述复合钝化剂的制备方法和应用，所述复合钝化剂可以显著降低土壤中有效态镉含量和水稻中的镉含量，还能提高土壤pH值，用于治理广大重金属镉污染的稻田土壤，使有机质含量大幅度提高，土壤理化性得到改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土壤改良和环境保护
，尤其涉及一种适用于稻田土壤镉污染的复合钝化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，由于工业废水的过量排放、各种化肥杀虫剂的广泛使用，导致重金属污染日益严重。随着工矿业等发展，人类活动对土壤环境的介入程度越来越高，重金属污染已呈日趋严重之势，对生态环境和人体健康影响最大的重金属主要有Hg、Cd、Pb和As等，其中镉(Cadmium，Cd)是最重要的重金属污染物之一，在土壤中具有较强的化学活性，与其他重金属相比，更易被植物吸收，残留在植物的可食用部分，并通过食物链富集危害人体健康。据统计，全世界每年由于人为因素向环境中释放的Cd有3万吨左右，其中82％～94％的Cd进入到土壤中。据报道，我国受Cd污染的农田面积已达到2万hm2，并有逐渐加重的趋势。水稻(OryzasativaL.)是世界上最主要的粮食作物，全球50％以上的人口以大米为主食。水稻更是我国第一大作物，种植面积大、产量高、分布范围广，也是我国人们的传统主食之一。镉具有较强的迁移性和植物吸收的隐蔽性，并且水稻对Cd的生理耐受力较强，因此Cd对水稻的污染具有很强的隐蔽性和危险性。每年因农田镉污染而生产的“镉米”达5.0×107kg，Cd污染已给我国粮食生产安全和人民健康带来了风险和危害。现有技术中，对于重金属污染土壤的修复主要包括物理、化学和生物三大类修复方法，每种修复方法都有其优缺点。目前，针对土壤中多种重金属并存的复合污染的修复主要集中在化学钝化法。这种方法具有成本较低、修复快速、操作简单等特点，对大面积土壤重金属污染的修复具有较好的优越性，能更好地满足当前我国治理土壤重金属污染以及保障农产品安全生产的迫切要求。化学钝化剂包括有机钝化剂和无机钝化剂。施用无机钝化剂能大幅度降低土壤中有效态重金属的含量，进而有效抑制植物体内含量，但大量施用无机钝化剂会对土壤的物理性质产生一定的影响，整体肥力水平也会下降。一般的钝化剂主要以无机材料为主，虽然无机钝化剂钝化效果持久，却会对土壤性质造成极大的破坏。有机钝化剂兼具钝化重金属及改善土壤理化性质两种功能，但是却存在易分解，钝化作用不持久的缺点。因此专利技术人致力于寻找一种兼具无机和有机钝化剂优点的复合重金属钝化剂。
技术实现思路
为了解决现有技术中无机钝化剂对土壤性质破坏大、有机钝化剂钝化作用不持久、单独应用均存在不足的问题，本专利技术提供一种既能同时降低钝化剂对土壤性质的破坏程度、又能加强钝化剂钝化作用持久性的土壤重金属镉污染的复合钝化剂。本专利技术通过下述技术方案实现：一种适用于稻田土壤镉污染的复合钝化剂，以重量份计，包括以下组份：壳聚糖20-45重量份、钠基膨润土20-40重量份、骨粉15-25重量份、石灰石15-25重量份、生物炭5-15重量份、ZnO1-10重量份、纳米FeO1-10重量份。优选地，所述的复合钝化剂包括：壳聚糖25-35重量份、钠基膨润土25-35重量份、骨粉20-23重量份、石灰石20-23重量份、生物炭10-13重量份、ZnO5-8重量份、纳米FeO5-8重量份。更优选地，所述的复合钝化剂包括：壳聚糖30重量份、钠基膨润土25重量份、骨粉20重量份、石灰石20重量份、生物炭10重量份、ZnO5重量份、纳米FeO5重量份。本专利技术还提供了一种适用于稻田土壤镉污染的复合钝化剂的制备方法，包括以下步骤：备料：以重量份计，称取壳聚糖20-45重量份、钠基膨润土20-40重量份、骨粉15-25重量份、石灰石15-25重量份、生物炭5-15重量份、ZnO1-10重量份、纳米FeO1-10重量份，备用；混合：研磨过筛，将干燥的原料充分研磨，过60和100目筛，取粒径小于60目且大于或等于100目的材料，充分搅拌至混合均匀，制得复合钝化剂。本专利技术还提供了一种所述的复合钝化剂在修复镉污染稻田上的应用。具体操作为：每千克土壤施入10-40g复合钝化剂，将复合钝化剂与所述镉污染稻田土壤混合、搅拌均匀，保持土壤水分到达田间最大持水量的60-70％、平衡5～10天，即可进行播种或移栽。所述的应用中，优选平衡7天，土壤中的重金属离子通过氧化还原反应、共沉淀反应、有机络合反应转化成不溶于水的氢氧化物以及有机络合物，使得重金属的生物有效性降低，达到钝化目的；同时，有机质含量大幅度提高，土壤理化性得到改善。本专利技术所述的壳聚糖是一种天然高分子聚合物，在自然界中的储量仅次于纤维素，其高分子聚合物分子链上分布着的羟基、氨基、酰胺基、羧基等活性基团可以与重金属离子发生螯合和吸附作用，但由于土壤属于比较复杂的系统，影响因素较多，壳聚糖分子并非只是与土壤中的重金属离子发生简单化学作用来改变其离子形态，还与土壤中其他成分或生物发生作用，从而影响到土壤的物理和化学性状。本专利技术所述的钠基膨润土，是以蒙脱石为主的含水粘土矿，吸水速度慢，但吸水率和膨胀倍数大，具有较强的吸附性和阳离子交换性能。国内外已有大量的研究表明其对重金属Cd、Pb、Hg等有较好的吸附作用。本专利技术所述的骨粉，主要成分是磷酸三钙，可以有效降低酸性重金属污染土壤的酸度、提高PH值，增强土壤的吸附性能，促使土壤重金属有效态含量和生物可给性降低，改善作物的生长环境、提高作物的产量。本专利技术所述的石灰石，最主要的化学性质就是在较高温度下分解成氧化钙和二氧化碳，土壤中施用石灰石可中和土壤的酸性、改善土壤的结构、供给植物所需的钙素。本专利技术的有益效果主要体现在以下几个方面：(1)与现有技术相比，本专利技术所述修复重金属镉污染稻田土壤的复合钝化剂能有效钝化稻田土壤中的Cd、修复酸化土壤和改善土壤耕性，能显著降低土壤中有效态Cd含量和水稻中的Cd含量，还能提高土壤pH值，用于治理广大重金属Cd污染的稻田土壤，并使水稻产品中重金属Cd含量低于国家食品安全标准值，对保障粮食安全具有主要意义，应用前景广阔。(2)本专利技术的原料来源广泛，配方简单，将各组分按相应配比混合即可，应用时施入所述重金属Cd污染土壤即可，使用方便。(3)本专利技术所述修复重金属Cd污染稻田土壤的复合钝化剂中所用的原料有助于改良土壤结构，有效避免了土壤板结现象，增加土壤养分作用，提高水稻的生物量，所以本专利技术所述复合钝化剂有很高的经济效益和生态社会效应。(4)使用本专利技术的土壤重金属复合钝化剂，使被重金属污染的稻田土壤中有效态Cd降低了40.7-55.8％，对重金属的钝化作用极为显著；同时亦使水稻中的Cd含量分别下降了36.2-48.9％，土壤的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于稻田土壤镉污染的复合钝化剂，其特征在于：以重量份计，包括以下组份：壳聚糖 20‑45重量份、钠基膨润土 20‑40重量份、骨粉 15‑25重量份、石灰石 15‑25重量份、生物炭 5‑15重量份、ZnO 1‑10重量份、纳米FeO 1‑10重量份。

【技术特征摘要】
1.一种适用于稻田土壤镉污染的复合钝化剂，其特征在于：以重量份计，包括以下
组份：壳聚糖20-45重量份、钠基膨润土20-40重量份、骨粉15-25重量份、石灰石15-25
重量份、生物炭5-15重量份、ZnO1-10重量份、纳米FeO1-10重量份。
2.根据权利要求1所述的复合钝化剂，其特征在于，包括：壳聚糖25-35重量份、
钠基膨润土25-35重量份、骨粉20-23重量份、石灰石20-23重量份、生物炭10-13重
量份、ZnO5-8重量份、纳米FeO5-8重量份。
3.根据权利要求1-2任一项所述的复合钝化剂，其特征在于，含有：壳聚糖30重
量份、钠基膨润土25重量份、骨粉20重量份、石灰石20重量份、生物炭10重量份、
ZnO5重量份、纳米FeO5重量份。
4.一种适用于稻田土壤镉污染的复合钝化剂的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯荣，宋宁宁，赵辉，刘君，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37