一种弱碱性土壤镉钝化剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种弱碱性土壤镉钝化剂，由硅酸盐矿物与黄腐酸组成，所述的硅酸盐矿物为凹凸棒土、钠基膨润土、沸石、硅藻土、海泡石或蒙脱石中的至少一种。该弱碱性土壤镉钝化剂处理时间短、成分简单、不占用耕地、不影响农田土壤正常生产功能、成本低、对环境影响小，可以有效地降低土壤中的重金属镉含量，降低率可达54.55％，并且可以从根本上降低重金属镉对小麦的毒害作用，降低小麦籽粒镉，降低率达68.18％，有效地阻断了重金属进入食物链的通道，适用于大面积镉污染农田土壤修复。适用于大面积镉污染农田土壤修复。

【技术实现步骤摘要】
一种弱碱性土壤镉钝化剂及其应用


[0001]本专利技术涉及农业环境保育与修复
，尤其涉及一种弱碱性土壤镉钝化剂及其应用。

技术介绍

[0002]土壤的环境功能决定了其成为重金属污染的最终受体。在一定的污染限度内，土壤本身具有自净功能，进入土壤的重金属在土壤微生物、有机质和矿物质的作用下，能够被化学固定或稳定，或其形态发生改变，进而可利用性被减轻甚至消除。大气、水体、固废中的重金属通过自然迁移和人类活动不断进入土壤，造成土壤重金属含量超标。土壤污染尤其是重金属污染农田土壤与人体健康密切联系，重金属会通过食物链聚积至人体内，威胁人体健康。
[0003]化学钝化修复是指向土壤中加入钝化剂，通过调节土壤理化性质，与重金属发生沉淀、吸附、络合、氧化还原等一系列反应，改变重金属在土壤中的化学形态和赋存状态，降低其在土壤中的迁移性和生物有效性，抑制重金属转移至作物的可食用部分。化学钝化修复技术具有修复速率快、费用低、操作简单等优点，同时不影响农业生产，可以边修复边生产，是当前实际开展大面积中、轻度重金属污染土壤修复项目中主要的修复技术。
[0004]公开号为CN108774531A的中国专利文献中公开了一种用于治理碱性镉污染土壤的修复剂及其制备方法，按比例称量高炉渣、海泡石、膨润土、脱硫石膏混合均匀后，再加入黄腐酸，混合得到所述的修复剂，该修复剂的制备成本可控制在800元/吨以内，每亩用量100
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300kg，亩修复药剂成本为80
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240元。但该修复剂的原料构成复杂，不易推广使用。
[0005]公开号为CN110661032A的中国专利文献中公开了一种水田土壤镉污染钝化剂及其制备方法与应用，按比例称量作物秸秆2
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6份、赤泥1
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5 份、沸石4
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12份、生物石灰2
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7份、二氧化硅1
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3份、花生壳3
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5份、磷酸二氢钾1
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3份，原料预处理后混合得到所述的钝化剂。但该钝化剂的原料构成复杂，制备方法复杂。
[0006]我国黏土矿物资源储量很大，如海泡石、凹凸棒土、钠基膨润土、硅藻土、蒙脱石和沸石等，其开发利用存在“多、小、散”的问题，开发利用水平低，造成资源的浪费。将黏土矿物作为钝化剂对镉污染农田土壤进行修复治理，是对黏土矿物资源的可持续利用方式；同时黏土矿物是土壤矿物成分的基本组成之一，成本低，避免了产生二次污染的风险。此外，目前针对弱碱性农田土壤中镉的钝化剂较少，开发一种简单、经济、易于推广的弱碱性农田土壤镉钝化剂具有现实意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种弱碱性土壤镉钝化剂，成分简单、成本低、可以有效地固定土壤中的重金属镉、降低重金属进入食物链的通道、适合大面积镉污染农田土壤修复。
[0008]具体采用的技术方案如下：
[0009]一种弱碱性土壤镉钝化剂，由硅酸盐矿物与黄腐酸组成，所述的硅酸盐矿物为凹
凸棒土、钠基膨润土、沸石、硅藻土、海泡石或蒙脱石中的至少一种。
[0010]凹凸棒土、钠基膨润土、沸石、硅藻土、海泡石和蒙脱石均为天然的微纳米材料，黏土矿物具有大量的微孔，表面羧基多，且表面能和吸附势能大，对镉的钝化机制以物理吸附、离子交换和表面络合为主。黄腐酸对土壤中镉的固定机理主要是络合作用，黄腐酸主要包括芳香族羟基羧酸类物质，可以与土壤中镉形成比较稳定的有机络合物，对农田土壤镉起到钝化作用，达到镉污染农田土壤安全利用的目的。
[0011]弱碱性镉污染土壤中有效态镉含量主要受阳离子交换量(CEC值) 的影响，黏土矿物作为硅酸盐矿物，本身具有较高的CEC值，比表面积大且含有大量钠离子、钾离子、钙离子、镁离子等，导致土壤CEC含量升高，土壤中黏土矿物含量、有机质表面和水合氧化物的负电荷量均增加，使得土壤本身对重金属镉的吸附作用越强。因此，黄腐酸与硅酸盐复配发挥协同作用可以有效地降低土壤中的重金属镉含量。
[0012]优选的，所述的硅酸盐矿物的粒径为100～500目。
[0013]所述的黄腐酸为植物源黄腐酸，由天然农作物秸秆精解发酵而成，所述的黄腐酸组成较复杂，除了芳香族羟基羧酸外，还有一定数量的水溶性碳水化合物、氨基酸、蛋白质、糖酸类物质。
[0014]优选的，所述的硅酸盐矿物与黄腐酸的重量比为1～200：1。
[0015]优选的，所述的硅酸盐矿物为钠基膨润土、沸石或硅藻土，所述的硅酸盐矿物与黄腐酸的重量比为30～60：1。选用上述种类的硅酸盐矿物和原料配比，所述的弱碱性土壤镉钝化剂的作用效果更好，土壤有效态镉含量及小麦籽粒镉含量降低更明显。
[0016]所述的弱碱性土壤镉钝化剂为粉末状物质，易受潮结块，需保存于阴凉干燥处。
[0017]本专利技术还提供了所述的弱碱性土壤镉钝化剂在修复弱碱性镉污染土壤中的应用，优选的，所述的弱碱性土壤的pH值为7.0～8.5。
[0018]优选的，所述的弱碱性土壤镉钝化剂的施用量为300～600kg/亩。
[0019]所述的弱碱性土壤镉钝化剂在其他肥料施撒之前单独施撒使用。
[0020]所述的应用方法为：在作物播种前，将所述的弱碱性土壤镉钝化剂施撒至所述的污染土壤中，充分翻匀。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0022](1)本专利技术的弱碱性土壤镉钝化剂处理时间短、成分简单、不占用耕地、不影响农田土壤正常生产功能、成本低、对环境影响小，非常适合大面积镉污染农田土壤修复。
[0023](2)本专利技术的弱碱性土壤镉钝化剂可以有效地降低土壤中的重金属镉含量，降低率可达54.55％，并且可以从根本上降低重金属镉对小麦的毒害作用，降低小麦籽粒镉，降低率达68.18％，有效地阻断了重金属进入食物链的通道。
[0024](3)本专利技术的弱碱性土壤镉钝化剂以常见的硅酸盐矿物为原料，储量大、经济可行、适合推广，是一种安全、有效的镉污染土壤修复材料。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例，进一步阐明本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限制本专利技术的范围。
[0026]以下实施例1
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7中，凹凸棒土(粒径范围为100～200目)、钠基膨润土(粒径范围为
300～400目)、沸石(粒径范围为300～400目)、硅藻土(粒径范围为100～200目)、海泡石(粒径范围为100～200目)、蒙脱石(粒径范围为300～400目)，均由灵寿县巨石矿产品加工厂提供。黄腐酸由山东泉林嘉有肥料有限责任公司。
[0027]实施例1
[0028]本实施例使用河南省济源市某区域小麦田土壤为供试镉污染土壤，土壤pH＝7.73，全镉＝2.7mg/kg，弱碱性土壤镉钝化剂由钠基膨润土和黄腐酸组成。
[0029]将采集的土壤过筛装入高19cm，直径18.5cm的仿陶瓷盆钵中，每盆装土5kg，按表1添加量添加钠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弱碱性土壤镉钝化剂，其特征在于，由硅酸盐矿物与黄腐酸组成，所述的硅酸盐矿物为凹凸棒土、钠基膨润土、沸石、硅藻土、海泡石或蒙脱石中的至少一种。2.根据权利要求1所述的弱碱性土壤镉钝化剂，其特征在于，所述的硅酸盐矿物的粒径为100～500目。3.根据权利要求1所述的弱碱性土壤镉钝化剂，其特征在于，所述的黄腐酸为植物源黄腐酸，由天然农作物秸秆精解发酵而成。4.根据权利要求1所述的弱碱性土壤镉钝化剂，其特征在于，所述的硅酸盐矿物与黄腐酸的重量比为1～200：1。5.根据权利要求1所述的弱碱性土壤镉钝化剂，其特征在于，所述的硅酸盐矿物为钠基膨润土、沸石或硅藻土，所述的硅酸盐矿物与黄腐酸的重量比为30～60：1。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴爱国，张越男，张玉杰，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：