一种适用于酸性农田土壤的重金属污染土壤修复剂制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于酸性农田土壤中重金属污染土壤修复剂，其是以待播种的农作物种子为核，以重金属污染土壤修复剂作为种衣，重金属污染土壤修复剂种衣层包括农作物废弃物发酵层、黏土矿物层和吸水高分子层，其中，农作物废物发酵层与种皮接触，该修复剂包覆层采用层层包覆的形式包覆于农作物种子外侧，与农作物种子在播种的同时施加于土壤中，简化了修复剂的施加工艺，修复剂存在于农作物根系周围提高了修复剂的利用效率；将该修复剂包覆的小麦种植于重金属镉污染的土壤，收获的小麦中重金属镉的含量低于食品中污染物限量标准，小麦中镉的降低率达到了76%以上，且土壤中有效态镉钝化率达到了92%以上。

A heavy metal remediation agent for acid farmland soil

【技术实现步骤摘要】
一种适用于酸性农田土壤的重金属污染土壤修复剂
本专利技术涉及重金属污染土壤修复
，具体涉及一种适用于酸性农田土壤的重金属污染土壤修复剂。
技术介绍
土壤作为人们赖以生存的主要物质来源之一，随着工农业发展进程的加快，重金属污染土壤成为目前急需解决的环境问题之一，目前，针对重金属污染土壤的修复主要从两个方面进行，一是降低重金属总量，采用将重金属从土壤中彻底清除的方式来降低重金属总量；包括超累积植物的吸收、电动修复、客土、换土、土壤淋洗等方法，客土换土等工程措施的修复工程量大，成本高，不适用于轻度的大面积污染土壤，而植物修复周期长，且修复期间土壤无法发挥其使用价值，在我国人多耕地少的国情下，对有限的耕地土壤实行完全不生产粮食限制了植物修复在农田土壤修复的应用；二是降低重金属污染风险；采用改变重金属在土壤中的存在形态，将重金属由生物可利用形态转变为稳定的形态，来降低重金属的生物活性，降低重金属通过食物链进入人体危害人体健康的风险；主要以化学钝化以及稳定固定化为主，化学钝化方法因修复迅速、受环境因素影响小而受到广泛研究，但目前的化学钝化修复主要以修复重金属污染土壤为目的，使土壤中的有效态重金属含量达到限值，通常需要向土壤中添加大量的重金属污染土壤修复剂，且修复工艺复杂，额外补加重金属污染土壤修复剂，需要消耗大量的人力物力，另一方面，对污染土壤大面积的施加修复剂，常会造成修复剂的浪费，而使修复剂不能有效的发挥其降低重金属污染风险的目的。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是以待播种的农作物种子为核，将重金属污染土壤修复剂作为种衣采用层层包覆的形式包覆于农作物种子外侧，修复剂在农作物种子播种的同时施加于土壤中，简化了修复剂的施加工艺，修复剂包覆于种皮外侧，存在于农作物根系周围可有效降低根系周围有效态重金属的含量而阻止重金属通过农作物根系吸收进入植物体，进而达到降低农作物中重金属含量的目的，提高了修复剂的利用效率。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种适用于酸性农田土壤的重金属污染土壤修复剂，所述的重金属污染土壤修复剂以种衣形式层层包覆于农作物种子外侧，所述的种衣包括三层：依次为农作物废弃物发酵层、黏土矿物层和吸水高分子层，其中农作物废弃物发酵层与种皮直接接触；重金属污染土壤修复剂随种子的播种施加于土壤；所述的重金属污染土壤修复剂种衣是由以下原料制备而成：农作物废弃物、聚乙烯醇、瓜尔豆胶、黏土矿物、鸡蛋壳粉、鱼鳞粉、聚丙烯酰胺和海藻酸钠，所述的农作物废弃物是经过微生物发酵后的混合物，所述的微生物为固氮菌、放线菌、木醋杆菌、芽孢杆菌的混合菌；具体制备方法包括以下步骤：(1)将农作物废弃物粉碎至粉末状，向其中加入氢氧化钾溶液，而后向其中加入磷酸二氢钾至混合液的pH为6-7，再向其中加入聚乙烯醇溶液，进行腐化1-2天后，向其中加入瓜尔豆胶，再加入微生物，继续发酵处理3-4天，即可获得农作物废弃物发酵产物，储存待用；(2)将农作物种子加入上述的农作物废弃物发酵产物中，而后过滤，获得表面包裹农作物废弃物发酵产物的农作物种子A；(3)将黏土矿物、鸡蛋壳粉、鱼鳞粉、聚丙烯酰胺分散于去离子水中获得悬浊液，将农作物种子A加入悬浊液中，过滤，获得农作物种子B；(4)将聚乙烯醇分散于去离子水中，于50-60℃搅拌溶解，而后向其中加入海藻酸钠溶液，继续搅拌溶解获得混合溶胶；将农作物种子B加入聚乙烯醇与海藻酸钠的混合溶胶中，静置陈化获得包覆湿种衣的农作物种子C，将农作物种子C于室温下干燥获得包覆重金属污染土壤修复剂种衣的农作物种子D；优选地，所述的农作物种子为小麦、玉米、大豆、花生种子中的一种。优选地，所述的包覆重金属污染土壤修复剂种衣的农作物种子的粒径是原农作物种子粒径的1.5-2.5倍。进一步地，所述的包覆重金属污染土壤修复剂种衣的农作物种子直接播种于重金属污染的农田土壤；农田土壤进行正常管理。所述的农作物种子的播种可采用人工播种或机械播种，播种后在农田土壤表面喷撒水，保证农田土壤的含水率为15-20％。优选地，步骤(1)中所述的农作物粉末和微生物的重量比为1∶0.002-0.004；所述聚乙烯醇、瓜尔豆胶、农作物废弃物的重量比为1-2∶1-2∶10。优选地，步骤(2)中所述的农作物废弃物发酵产物的固含量为20-25％。优选地，步骤(3)中所述的黏土矿物、鸡蛋壳粉、鱼鳞粉、聚丙烯酰胺的重量比为1-2∶1∶1-2∶1；所述悬浊液的固含量为30-40％。优选地，所述的黏土矿物为蒙脱石、海泡石、凹凸棒石、高岭石、蛭石和黏土的混合物。优选地，步骤(4)中所述的混合溶胶中聚乙烯醇的质量百分浓度为18-20％；海藻酸钠的质量百分浓度为2-4％。农作物种子的种衣层之间通过化学作用力层与层之间具有强的结合强度，后期播种的过程中不会脱落或松散，每层都是由具孔结构的组织组成，不影响植物种子的正常的呼吸作用。本专利技术的有益效果：本专利技术的重金属污染农田土壤修复剂以种衣的形式包覆于农作物种子外侧，农作物种子的播种和修复剂的施加同时进行，减少了修复剂额外施加的工艺；同时修复剂包覆于农作物种子外侧，种子的根系周围填充足量的修复剂，提高了修复剂的利用率；包覆于植物种子外侧的修复剂包括三层结构，靠近农作物种子种皮的农作物废弃物发酵层为种子的生根发芽提供营养成分，次层的黏土矿物层为根系生长提供附着点，最外层的吸水高分子层为农作物种子的生长提供充足的水分，具有保水性，且随着吸水高分子的降解为根系周围的微生物生长提供充足的碳源，且为种子的生长提供有机质，促进种子生长；本专利技术的修复剂施加工艺简单，分布于农作物种子周围，对易被农作物根系吸收的重金属离子具有较高的钝化率，显著降低根系周围有效态重金属的含量；修复剂具有较高的利用率，降低了农田土壤中重金属污染土壤的修复成本，提高了修复效率，且不影响农田土壤的有效利用；本专利技术的重金属修复剂层具有一定的碱性，适用于酸性农田土壤中，专利技术中的鸡蛋壳以及鱼粉的有效成分皆为碳酸钙，在酸性土壤中转化为可溶性钙离子为农作物生长提供钙质，同时释放的二氧化碳气体具有疏松土壤的作用，不会造成土壤板结；有机质的添加以及微生物的活动避免了土壤板结状况的发生，改善了土壤的理化性质和保水保肥能力，提高农田土壤中农作物的产量；本专利技术的修复剂对农作物种子的生根发芽不产生影响，且具有一定的促进作用，有效降低了农作物种子中的重金属含量，将本专利技术包覆重金属污染土壤修复剂复燃小麦种子种植于重度镉污染农田土壤中，收获的小麦种子中的重金属镉含量符合食品中污染物限量标准的规定，有效降低了土壤中有效态镉的含量，对土壤中有效态镉的钝化率达到了92％以上；同时降低了小麦对重金属镉的吸收量，对小麦中重金属镉的降低比例达到了76％以上。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步的描述；本专利技术所使用的农作物种子皆指具有正常发芽能力的农作物种子。实施例1一种适用于酸性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于酸性农田土壤的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述的重金属污染土壤修复剂以种衣形式层层包覆于农作物种子外侧，所述的种衣包括三层：依次为农作物废弃物发酵层、黏土矿物层和吸水高分子层，其中农作物废弃物发酵层与种皮直接接触；重金属污染土壤修复剂随农作物种子的播种施加于土壤；所述的重金属污染土壤修复剂种衣是由以下原料制备而成：农作物废弃物、聚乙烯醇、瓜尔豆胶、黏土矿物、鸡蛋壳粉、鱼鳞粉、聚丙烯酰胺和海藻酸钠，所述的农作物废弃物是经过微生物发酵后的混合物，所述的微生物为固氮菌、放线菌、木醋杆菌、芽孢杆菌的混合菌；其具体制备方法包括以下步骤：/n（1）将农作物废弃物粉碎至粉末状，向其中加入氢氧化钾溶液，而后向其中加入磷酸二氢钾至混合液的pH为6-7，再向其中加入聚乙烯醇溶液，进行腐化1-2天后，向其中加入瓜尔豆胶，再加入微生物，继续发酵处理3-4天，即可获得农作物废弃物发酵产物，储存待用；/n（2）将农作物种子加入上述的农作物废弃物发酵产物中，而后过滤，获得表面包裹农作物废弃物发酵产物的农作物种子A；/n（3）将黏土矿物、鸡蛋壳粉、鱼鳞粉、聚丙烯酰胺分散于去离子水中获得悬浊液，将农作物种子A加入悬浊液中，过滤，获得农作物种子B；/n（4）将聚乙烯醇分散于去离子水中，于50-60℃搅拌溶解，而后向其中加入海藻酸钠溶液，继续搅拌溶解获得混合溶胶；将农作物种子B加入聚乙烯醇与海藻酸钠的混合溶胶中，静置陈化获得包覆湿种衣的农作物种子C，将农作物种子C于室温下干燥获得包覆重金属污染土壤修复剂种衣的农作物种子D。/n...

【技术特征摘要】
1.一种适用于酸性农田土壤的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述的重金属污染土壤修复剂以种衣形式层层包覆于农作物种子外侧，所述的种衣包括三层：依次为农作物废弃物发酵层、黏土矿物层和吸水高分子层，其中农作物废弃物发酵层与种皮直接接触；重金属污染土壤修复剂随农作物种子的播种施加于土壤；所述的重金属污染土壤修复剂种衣是由以下原料制备而成：农作物废弃物、聚乙烯醇、瓜尔豆胶、黏土矿物、鸡蛋壳粉、鱼鳞粉、聚丙烯酰胺和海藻酸钠，所述的农作物废弃物是经过微生物发酵后的混合物，所述的微生物为固氮菌、放线菌、木醋杆菌、芽孢杆菌的混合菌；其具体制备方法包括以下步骤：
（1）将农作物废弃物粉碎至粉末状，向其中加入氢氧化钾溶液，而后向其中加入磷酸二氢钾至混合液的pH为6-7，再向其中加入聚乙烯醇溶液，进行腐化1-2天后，向其中加入瓜尔豆胶，再加入微生物，继续发酵处理3-4天，即可获得农作物废弃物发酵产物，储存待用；
（2）将农作物种子加入上述的农作物废弃物发酵产物中，而后过滤，获得表面包裹农作物废弃物发酵产物的农作物种子A；
（3）将黏土矿物、鸡蛋壳粉、鱼鳞粉、聚丙烯酰胺分散于去离子水中获得悬浊液，将农作物种子A加入悬浊液中，过滤，获得农作物种子B；
（4）将聚乙烯醇分散于去离子水中，于50-60℃搅拌溶解，而后向其中加入海藻酸钠溶液，继续搅拌溶解获得混合溶胶；将农作物种子B加入聚乙烯醇与海藻酸钠的混合溶胶中，静置陈化获得包覆湿种衣的农作物种子C，将农作物种子C于室温下干燥获得包覆重金属污染土壤修复剂种衣的农作物种子D。


2.如权利要求1所述的适用于酸性农田土壤的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述的农作物种子为小麦、玉米、大豆、花生种子中的一种。


3.如权利要求1所述的适用于酸性农田土壤的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫娜，
申请(专利权)人：闫娜，
类型：发明
国别省市：河南;41