用于降低土壤有效态镉的复合钝化剂及复配优化方法技术

本发明专利技术涉及用于降低土壤有效态镉的复合钝化剂及复配优化方法。复合钝化剂由以下重量百分比组成：石灰性钝化剂42.86％，磷酸盐类钝化剂28.57％，粘土矿物类钝化剂28.57％。复配优化方法，包括步骤：⑴按照重量比为石灰性钝化剂42.86％、磷酸盐类钝化剂28.57％、粘土矿物类钝化剂28.57％的配比分别混合均匀后，制成复合钝化剂；⑵向镉污染土壤中添加待修复土壤质量比例为7％的复合钝化剂，调节土壤水分至20％，并混合均匀；⑶静置养护3天，使复合钝化剂和土壤充分反应。

Compound passivator and compound optimization method for reducing available cadmium in soil

【技术实现步骤摘要】
用于降低土壤有效态镉的复合钝化剂及复配优化方法
本专利技术属于污染土壤修复领域，特别涉及一种用于降低土壤有效态镉的复合钝化剂及复配优化方法。
技术介绍
重金属可通过农业生产、工业活动、交通运输、大气沉降等不同途径进入土壤，导致土壤污染。近年来，我国土壤镉污染问题日益严重，全国首次土壤污染调查结果显示，无机污染物是土壤污染物的主要类型，而镉以7％的点位超标率占据首位。重金属镉在土壤中具有稳定、易积累和不易消除的特点，其不仅影响植物生长，还会通过食物链对人体造成危害。因此，有效地修复并利用镉污染土壤对促进土壤资源的可持续利用、保障农产品安全生产及维护人体健康具有重要意义。目前，针对土壤镉污染采取的修复措施主要包括物理修复、化学修复、生物修复及农艺调控措施。而化学修复中的原位钝化修复技术通过向污染土壤中添加钝化剂，改变重金属在土壤中的赋存形态，降低其迁移性和生物可利用性，已被诸多学者广泛研究，该方法关键在于选择合适的钝化剂及施用方式。现阶段，重金属镉污染土壤钝化修复材料主要包括石灰性物质、磷酸盐化合物类、铁氧化物类、粘土矿物类和生物炭类，它们的性质结构、修复成本及钝化机理不同。但较多研究集中在单一钝化剂研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种对镉钝化效果较好的几种不用作用机理的钝化剂进行复配，研发出一种降低土壤镉有效性的复合钝化剂，并研究其配套施用方案，以期为镉污染土壤提供一种用于降低土壤有效态镉的复合钝化剂及复配优化方法。本专利技术的技术解决方案是所述用于降低土壤有效态镉的复合钝化剂，其特殊之处在于，所述复合钝化剂由以下重量百分比组成：石灰性钝化剂42.86％磷酸盐类钝化剂28.57％粘土矿物类钝化剂28.57％。作为优选：所述石灰性钝化剂选用：生石灰、碳酸钙、氢氧化钙；所述磷酸盐类钝化剂选用：磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、焦磷酸钠、羟基磷灰石、磷酸钙和磷酸氢钙；所述粘土矿物类钝化剂选用：蒙脱土、沸石、凹凸棒200目、凹凸棒400目、海泡石、膨润土、活性炭。作为优选：所述复合钝化剂进一步由以下重量百分比组成：生石灰42.86％焦磷酸钠28.57％凹凸棒200目28.57％。作为优选：所述复合钝化剂进一步由以下重量份组成：氧化钙3份焦磷酸钠2份凹凸棒200目2份。本专利技术的另一技术解决方案是所述用于降低土壤有效态镉复合钝化剂的复配优化方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：⑴按照重量比为石灰性钝化剂42.86％、磷酸盐类钝化剂28.57％、粘土矿物类钝化剂28.57％的配比分别混合均匀后，制成复合钝化剂；⑵向镉污染土壤中添加待修复土壤质量比例为7％的复合钝化剂，调节土壤水分至20％，并混合均匀；⑶静置养护3天，使复合钝化剂和土壤充分反应。作为优选：所述石灰性钝化剂选用生石灰；所述磷酸盐类钝化剂选用焦磷酸钠；所述粘土矿物类钝化剂选用凹凸棒200目。本专利技术的再一技术解决方案是所用于降低土壤有效态镉的复合钝化剂的筛选实验方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：⑴向供试土壤种分别添加三类钝化剂：石灰性钝化剂、磷酸盐类钝化剂、粘土矿物类钝化剂，钝化剂添加比例为5％，充分混合土后，并调节土壤水分至20％，静置；⑵置于恒温箱中培养，并分别于第1、2、3、4、5、6、7天取样，使用DTPA溶液为浸提剂对土壤有效重金属镉进行提取；⑶在25±2℃，180rpm的条件下，置于恒温摇床中震荡2小时，将提取液在高速离心机(4000rpm条件下)离心5min，取上清液保存(4℃冰箱内)，采用原子吸收分光光度计进行测定土壤中有效态重金属镉含量；⑷根据钝化剂筛选的实验结果，选择对土壤有效态镉钝化效果较好且经济成本较低的钝化剂进行施用条件优化实验；⑸根据以上筛选出的钝化剂种类的最佳使用量和最佳反应时间，设计正交实验进行钝化剂混合施用条件优化，选择对土壤有效态镉钝化效果较好且经济成本较低的钝化剂混合组合，确定最优复合钝化剂的配比。作为优选：所述石灰性钝化剂选用：生石灰、碳酸钙、氢氧化钙；所述磷酸盐类钝化剂选用：磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、焦磷酸钠、羟基磷灰石、磷酸钙和磷酸氢钙；所述粘土矿物类钝化剂选用：蒙脱土、沸石、凹凸棒200目、凹凸棒400目、海泡石、膨润土、活性炭。作为优选：步骤⑴所述钝化剂施用条件优化：从钝化剂筛选实验中优选效果好的三种钝化剂：氧化钙、焦磷酸钠和凹凸棒200目，开展钝化剂最佳用量及反应时间优化试验，设置钝化剂添加比例分别为0％(空白对照)、0.5％、1％、2％、3％和5％，土壤水分调节到20％；分别于培养的第2h、4h、8h、16h、第一天(24h)、第二天(48h)、第三天(72h)、第四天(96h)、第五天(120h)、第六天(144h)、第七天(168h)检测土壤有效态镉，确定钝化剂最佳用量及最佳反应时间。作为优选：根据本实验结果可知，氧化钙最佳用量为2％，焦磷酸钠最佳用量为5％，凹凸棒200目最佳用量为2％，钝化反应发生在前72h，随着培养时间延长，土壤有效镉含量变化区域平缓。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：⑴复合钝化剂中生石灰可提高土壤pH，从而降低土壤镉有效性；复合钝化剂中焦磷酸钠可与土壤镉发生络合反应，降低土壤镉有效性；复合钝化剂中凹凸棒可通过吸附作用固定土壤中镉，降低Cd有效性；将上述三者按照为42.86％：28.57％：28.57％比例混合，可根据不同作用机理起到相互协调作用，最大程度降低土壤镉有效性。⑵具体处理见表1；混合配比实验结果显示氧化钙添加量为2％和3％的6个处理对土壤镉钝化效果均优于单独施用氧化钙处理，综合考虑6个处理钝化剂成本，选择钝化效果较好且成本相对较低的氧化钙3％+焦磷酸钠2％+凹凸棒200目2％处理为最佳钝化剂组合，该处理复合钝化剂对土壤有效镉钝化效率达到80.30％；表1氧化钙+焦磷酸钠+凹凸棒200目混合钝化剂配比处理氧化钙焦磷酸钠凹凸棒200目11％2％1％21％3％3％31％5％2％42％2％3％52％3％2％62％5％1％73％2％2％83％3％1％93％5％3％附图说明图1是本专利技术石灰性钝化剂培养时间与土壤有效镉的曲线所反映的钝化剂筛选实验结果示意图；图2是本专利技术磷酸盐类钝化剂培养时间与土壤有效镉的曲线所反映的钝化剂筛选实验结果示意图；图3是本专利技术粘土矿物类钝化剂培养时间与土壤有效镉的曲线所反映的钝化剂筛选实验本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于降低土壤有效态镉的复合钝化剂，其特征在于，所述复合钝化剂由以下重量百分比组成：/n石灰性钝化剂42.86％磷酸盐类钝化剂28.57％粘土矿物类钝化剂28.57％。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于降低土壤有效态镉的复合钝化剂，其特征在于，所述复合钝化剂由以下重量百分比组成：
石灰性钝化剂42.86％磷酸盐类钝化剂28.57％粘土矿物类钝化剂28.57％。


2.根据权利要求1所述用于降低土壤有效态镉的复合钝化剂，其特征在于，
所述石灰性钝化剂选用：生石灰、碳酸钙、氢氧化钙；
所述磷酸盐类钝化剂选用：磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、焦磷酸钠、羟基磷灰石、磷酸钙和磷酸氢钙；
所述粘土矿物类钝化剂选用：蒙脱土、沸石、凹凸棒200目、凹凸棒400目、海泡石、膨润土、活性炭。


3.根据权利要求1或2所述用于降低土壤有效态镉的复合钝化剂，其特征在于，所述复合钝化剂进一步由以下重量百分比组成：
生石灰42.86％焦磷酸钠28.57％凹凸棒200目28.57％。


4.根据权利要求1所述用于降低土壤有效态镉的复合钝化剂，其特征在于，所述复合钝化剂进一步由以下重量份组成：
氧化钙3份焦磷酸钠2份凹凸棒200目2份。


5.一种用于降低土壤有效态镉复合钝化剂的复配优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
⑴按照重量比为石灰性钝化剂42.86％、磷酸盐类钝化剂28.57％、粘土矿物类钝化剂28.57％的配比分别混合均匀后，制成复合钝化剂；
⑵向镉污染土壤中添加待修复土壤质量比例为7％的复合钝化剂，调节土壤水分至20％，并混合均匀；
⑶静置养护3天，使复合钝化剂和土壤充分反应。


6.根据权利要求5所述用于降低土壤有效态镉复合钝化剂的复配优化方法，其特征在于，所述石灰性钝化剂选用生石灰；所述磷酸盐类钝化剂选用焦磷酸钠；所述粘土矿物类钝化剂选用凹凸棒200目。


7.一种用于降低土壤有效态镉的复合钝化剂的筛选实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
⑴向供试土壤种分别添加三类钝化剂：石灰性钝化剂、磷酸盐类钝化剂、粘土矿物类钝化剂，钝化剂添加比例为5％，充分混合土后，并调节土壤水分至20％，静置于恒温箱中培养；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳影，吴锋，姜刘志，徐长林，郭秀秀，王梦涵，郑锐滨，徐婷婷，
申请(专利权)人：重庆市环境保护工程设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50