磷酸二氢钙作为修复材料在降低弱碱性土壤Cd生物有效性中的应用制造技术

本发明专利技术提供了磷酸二氢钙作为修复材料在降低弱碱性土壤Cd生物有效性中的应用，涉及土壤重金属污染防治技术领域。所述磷酸二氢钙施用于弱碱性土壤中，能够避免土壤碱性过强；所述磷酸二氢钙能够将弱碱性土壤中水溶态Cd和醋酸盐提取态Cd向可氧化态和残渣态转化，磷酸二氢钙所含磷酸根也能够和弱碱性土壤中的Cd

【技术实现步骤摘要】
磷酸二氢钙作为修复材料在降低弱碱性土壤Cd生物有效性中的应用


[0001]本专利技术涉及土壤重金属污染防治
，特别涉及磷酸二氢钙作为修复材料在降低弱碱性土壤Cd生物有效性中的应用。

技术介绍

[0002]近些年我国耕地土壤重金属污染越发严重，其中首要污染物为重金属Cd。Cd是生物体非必需元素，由于其具有高迁移性、高毒害性、高积累性和难消除性，被视为生物毒性最强的重金属。
[0003]目前治理土壤重金属污染的方法较多，包括化学淋洗、植物修复和化学钝化等。其中，化学钝化主要是通过降低土壤重金属生物有效性来消减重金属污染危害，该技术具有实施简单、成本低廉以及治理速度快的优点。目前，针对酸性土壤的钝化修复技术已较为成熟，用于修复酸性土壤重金属的钝化材料以提升土壤pH值为主，通过升高土壤pH值降低重金属活性进而降低重金属的生物有效性。而对于弱碱性土壤(pH值为7.1～7.5)来说，土壤本底pH值相对较高，继续升高土壤pH会导致土壤碱性过强，增加土壤板结、土壤盐碱化的风险，而且难以显著降低重金属有效性。目前几乎没有针对Cd污染的弱碱性土壤长期有效的钝化/稳定化方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术目的在于提供磷酸二氢钙作为修复材料在降低弱碱性土壤Cd生物有效性中的应用。本专利技术将磷酸二氢钙作为修复材料应用于弱碱性土壤，能够有效降低弱碱性土壤重金属Cd的生物有效性。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了磷酸二氢钙作为修复材料在降低弱碱性土壤Cd生物有效性中的应用；所述弱碱性土壤的pH值为7.1～7.5。
[0007]优选地，所述磷酸二氢钙为片状或粉末状。
[0008]优选地，所述磷酸二氢钙中Ca(H2PO4)2的纯度大于92％，所述磷酸二氢钙中H3PO4的质量含量小于7.8％，所述磷酸二氢钙中Pb的质量含量小于0.002％、Fe的质量含量小于0.01％、Mn的质量含量小于0.05％。
[0009]优选地，所述应用的方法包括以下步骤：
[0010]将所述磷酸二氢钙施用于弱碱性土壤的耕作层中；
[0011]所述施用后对耕作层土壤浇水灌溉，然后进行平衡，使磷酸二氢钙和耕作层土壤混匀。
[0012]优选地，所述耕作层为深0～20cm范围的弱碱性土壤表层。
[0013]优选地，所述磷酸二氢钙的施用量为耕作层土壤质量干重的0.2～0.45％。
[0014]优选地，所述磷酸二氢钙的施用量为耕作层土壤质量干重的0.4％。
[0015]优选地，所述浇水灌溉使耕作层土壤的水分含量保持不低于耕作层土壤饱和持水量的30％。
[0016]优选地，所述平衡的时间为4～6天。
[0017]本专利技术提供了磷酸二氢钙作为修复材料在降低弱碱性土壤Cd生物有效性中的应用；所述弱碱性土壤的pH值为7.1～7.5。所述磷酸二氢钙在土壤水溶液中发生水解反应，生成H
+
和OH
‑
，而OH
‑
和Ca
2+
结合生成氢氧化钙是微溶的，同时磷酸二氢根会电离出氢离子和磷酸氢根离子，所以溶液中H
+
多于OH
‑
，使得弱碱性土壤pH值降低，避免土壤碱性过强；所述磷酸二氢钙能够将弱碱性土壤中水溶态Cd和醋酸盐提取态Cd向可氧化态和残渣态转化：磷酸二氢钙所含磷酸根能够和弱碱性土壤中的Cd
2+
生成Cd3(PO4)2晶相，Cd
2+
会以此状态被固化，不容易浸出到土壤溶液中，(磷酸根对土壤重金属Cd的钝化效果受土壤pH值的影响较大，弱碱性土壤pH值低有利于难溶性磷的溶解，从而促进Cd3(PO4)2晶相的形成)；其次，Cd
2+
可与OH
‑
反应生成Cd(OH)2沉淀，从而可固定土壤溶液中的Cd
2+
。上述两方面均可以降低作物根系对土壤中Cd吸收。因此，本专利技术将磷酸二氢钙作为修复材料应用于弱碱性土壤，能够有效降低弱碱性土壤重金属Cd的生物有效性。而且，磷酸二氢钙施入土壤后，还可以提供作物生长所需的钙和磷等营养元素，保持土壤肥力。此外，磷酸二氢钙价格低廉、较易获得，为现有工厂可大量生产的商品，具有市场推广价值。
[0018]进一步地，所述磷酸二氢钙作为修复材料施用量为0.2～0.45wt％，较低的施用量即可有效地降低弱碱性土壤中的重金属Cd生物有效态含量，具有较好的经济效益；此外，所述磷酸二氢钙中重金属等有毒有害物质含量低，施用于弱碱性土壤中二次污染风险低。
附图说明
[0019]图1为实施例1和实施例2施用磷酸二氢钙培养30天土壤中Cd各赋存形态的变化图；
[0020]图2为实施例1和实施例2施用磷酸二氢钙培养90天土壤中Cd各赋存形态的变化图。
具体实施方式
[0021]本专利技术提供了磷酸二氢钙作为修复材料在降低弱碱性土壤Cd生物有效性中的应用；所述弱碱性土壤的pH值为7.1～7.5。
[0022]本专利技术对所述弱碱性土壤的来源没有特别的要求，所述pH值范围内的土壤均适用于本专利技术。
[0023]在本专利技术中，所述磷酸二氢钙优选为片状或粉末状。在本专利技术中，所述磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2的纯度优选大于92％，所述磷酸二氢钙中H3PO4的质量含量优选小于7.8％，所述磷酸二氢钙中Pb的质量含量优选小于0.002％、Fe的质量含量优选小于0.01％、Mn的质量含量优选小于0.05％。Pb属于有毒重金属，本专利技术控制磷酸二氢钙中的Pb含量低于GB15618
‑
2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》筛选值，环境风险较低，在降低弱碱性土壤Cd生物有效性的同时也不会对土壤造成二次污染。Fe和Mn的氧化物会在土壤中发生水解反应生成OH
‑
，使得土壤pH升高，进而影响磷酸二氢钙对Cd的修复效果，所以需要控制磷酸二氢钙中Fe、Mn元素的含量。本专利技术对所述磷酸二氢钙的来源没有特别的要求，采用本领
域技术人员熟知的市售商品满足所述各指标要求即可。
[0024]在本专利技术中，所述磷酸二氢钙在土壤水溶液中发生水解反应，生成H
+
和OH
‑
，而OH
‑
和Ca
2+
结合生成氢氧化钙是微溶的，同时磷酸二氢根会电离出氢离子和磷酸氢根离子，所以溶液中H
+
多于OH
‑
，使得弱碱性土壤pH值降低，避免弱碱性土壤碱性过强；所述磷酸二氢钙能够将弱碱性土壤中水溶态Cd和醋酸盐提取态Cd向可氧化态和残渣态转化，磷酸二氢钙所含磷酸根也能够和弱碱性土壤中的Cd
2+
发生共沉淀作用，并通过无定型晶格固定作用来降低土壤Cd的活性。因此，本专利技术将磷酸二氢钙作为修复材料应用于弱碱性土壤，能够有效降低弱碱性土壤重金属Cd的生物有效性。而且，磷酸二氢钙施入土壤后，还可以提供作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.磷酸二氢钙作为修复材料在降低弱碱性土壤Cd生物有效性中的应用；所述弱碱性土壤的pH值为7.1～7.5。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述磷酸二氢钙为片状或粉末状。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2的纯度大于92％，所述磷酸二氢钙中H3PO4的质量含量小于7.8％，所述磷酸二氢钙中Pb的质量含量小于0.002％、Fe的质量含量小于0.01％、Mn的质量含量小于0.05％。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用的方法包括以下步骤：将所述磷酸二氢钙施用于弱碱性土壤的耕作层中；所述施用后...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏睿智，周静，梁家妮，张晨，周俊，周典海，
申请(专利权)人：江西洁地环境治理生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：