一种可同步实现土壤镉高效钝化及碳捕捉的方法技术

本发明专利技术公布了一种可同步实现土壤镉高效钝化及碳捕捉的方法，通过高富集植物轮作，收割植株后利用植株进行好氧堆肥，在堆肥过程中，通过形成的腐植质与镉的螯合作用以及通过在堆肥产物中添加生石灰及零价铁粉，使镉的活性降低，最后将堆肥产物撒施到原有的田块里，实现镉的钝化，同时种植的高富集植物在生长过程中吸收了大量二氧化碳形成有机物，收割的秸秆经堆肥后形成腐植质，通过还田返回土壤中固存，实现了碳的捕捉。本发明专利技术可同步实现耕地土壤Cd钝化及碳捕捉两种生态效果，利用碳捕捉积累的碳汇量产生一定的经济效益反哺耕地重金属修复治理的投入。属修复治理的投入。属修复治理的投入。

【技术实现步骤摘要】
一种可同步实现土壤镉高效钝化及碳捕捉的方法


[0001]本专利技术属于土壤污染环境治理
，具体涉及一种可同步实现土壤镉高效钝化及碳捕捉的方法。

技术介绍

[0002][0003]在土壤环境管理中，将耕地划分为优先保护、安全利用、严格管控三类，实行分类管理。对于严格管控类耕地，一般调整种植结构，不再种植可食用农作物，特别是粮食作物；对于安全利用类耕地中的中度污染耕地(指土壤Cd含量为土壤环境质量标准筛选值的3
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5倍)，采用的修复治理技术一般包括原位钝化、植物修复等方法。其中原位钝化技术主要是通过施加药剂的形式使土壤中的Cd有效性得到降低；植物修复技术主要通过种植对Cd具有较高富集能力的植物提取土壤中的Cd，达到降低土壤中Cd的总量的目标。
[0004]专利技术专利201811600065.4公开了一种镉污染农田土壤边生产边修复的调控方法，将镉污染土壤风干过筛，施加调控剂组分A、B和C，并施加尿素，混匀；种植水稻，除分蘖期后期落干3天，其余时间均保持2
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3cm水层，直到收获前3 天落干，收获水稻；土壤重新晾干过筛，施加调控剂组分D和E，并施加尿素，混匀；种植伴矿景天，并保持土壤水分在田间最大持水量的60％
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70％，种植4
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6 个月后收获伴矿景天地上部；重复上述步骤2
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5次。专利技术专利201711123648.8 公开了一种利用碳汇草固定空气中CO2的方法、碳汇草炭基降镉土壤调理剂及其制备方法，该碳汇草炭基降镉土壤调理剂的活性组分包括碳汇草炭40
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55份，腐殖酸20
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30份，硅酸钾2
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8份，钙镁磷肥5
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15份，硫酸锌1
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5份，熟石灰5
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15 份；或者还包括5
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10份的造粒粘合剂，该专利技术将碳汇草炭与镉钝化剂和拮抗剂配制成土壤调理剂施入镉污染田。专利技术专利201710183479.0公开了一种水热炭基重金属污染土壤原位修复剂及其制备方法，包括以下步骤：1)废弃生物质水热处理转化为水热炭；2)水热炭中加入一定量的生石灰充分混合即得。
[0005]上述专利中存在如下问题：(1)富集植物的后续处置难度较大，存在较大的二次污染风险；(2)采用的碳汇草吸Cd能力一般，难以在富集Cd后集中钝化；(3)成本太高，难以维持。
[0006]专利技术专利201711393446.5公开了一种利用超富集植物与能源植物轮作种植快速修复镉污染耕地的方法。所述方法包括如下步骤：将镉超富集植物和能源植物按照其自然生长期种植在镉污染耕地土壤中，进行常规栽培，通过所述镉超富集植物和所述能源植物对镉的吸收和富集能力，达到修复镉污染耕地的目的；所述镉超富集植物为伴矿景天；所述能源植物为高粱或油菜。专利技术专利 201810952261.1涉及一种经济作物套种豆科植物修复重金属污染土壤的治理方法，该方法种植的经济作物为油葵、玉米、高粱、油菜，所述经济作物采用常规栽培方法按油葵
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油菜、玉米
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油菜、高粱
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油菜轮作种植，并在油葵
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油菜、玉米
ꢀ‑
油菜、高粱
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油菜种植期间分别采用常规栽培方法套种豆科植物。本专利技术采用多作物与同一作物分别轮作的方式修复土壤，打破了现有轮作方式多是两作物轮作的单一模式，根据
待修复土壤的重金属污染问题合理搭配各轮轮作的作物，不仅能达到修复重金属污染土壤的目的，同时还能有效均衡土壤养分。同时套种豆科植物，协同修复并作为绿肥，确保修复后的土壤有益成分高。
[0007]上述专利中采用植物轮种的方式的作用在于减少土壤中镉的总量，而非降低土壤中镉的有效性，种植收割作物植株后做移除处理，包括续焚烧或其他处理，浪费了资源。

技术实现思路

[0008]为了克服现有技术中的问题，针对当前中度镉污染耕地修复治理技术中存在的钝化效果较差、综合费用较高、二次污染风险较大的问题，本专利技术提出一种可同步实现耕地土壤镉钝化及碳捕捉的方法，通过高富集植物轮作，收割植株后利用植株进行好氧堆肥，在堆肥过程中，通过形成的腐植质与镉的螯合作用以及通过在堆肥产物中添加生石灰及零价铁粉，使镉的活性降低，最后将堆肥产物撒施到原有的田块里，实现镉的钝化，同时种植的高富集植物在生长过程中吸收了大量二氧化碳形成有机物，收割的秸秆经堆肥后形成腐植质，通过还田返回土壤中固存，实现了碳的捕捉。
[0009]本申请中的中度镉污染是指，依据国家标准GB 15618
‑
2018，土壤镉含量为筛选值的3
‑
5倍之间的，算作中度污染。
[0010]为了实现上述目的，本申请通过以下技术方案实现：
[0011]本专利技术提供一种可同步实现土壤镉高效钝化及碳捕捉的方法，包括以下步骤：
[0012]S1、高富集植物种植：在中度镉污染耕地采用两种高富集植物轮作，其中高富集植物选择富集系数介于5
‑
10之间的品种；
[0013]S2、高富集植物收割：待高富集植物生长至成熟期时，收割其地上部植株后脱粒，分别获得两种高富集植物秸秆和籽粒；
[0014]S3、高富集植物堆肥：将步骤S2得到两种高富集植物秸秆植株进行粉碎后过筛，然后掺入堆肥物料10w％
‑
20w％的混合硅酸盐黏土矿物，以及按照 30
‑
70mg/kg堆肥物料的比例添加的Na2S，调节pH＝8
‑
9，使碳氮比调节至(90
‑
120)： 1之间，在35
‑
42℃条件下，进行好氧堆肥28
‑
46天；
[0015]S4、堆肥干燥：待步骤S3中进行好氧堆肥的高富集植物秸秆完全腐熟后，以腐熟物料质量为基准，添加10
‑
20％的生石灰和2
‑
5％的零价铁粉，混合均匀后放置，使物料中的水分降至5w％以下；
[0016]S5、堆肥回田：将步骤S4得到的物料进行超微粉碎后过筛，对过筛后的堆肥检测镉含量，若镉含量低于8mg/kg，直接回田利用；若镉含量高于8mg/kg，则通过掺混方式使镉含量低于8mg/kg后回田利用；
[0017]S6、重复上述步骤，循环2
‑
3年即可实现耕地土壤镉钝化及碳捕捉。
[0018]本申请在堆肥过程中加入膨润土、海泡石、硫化钠，主要是为了降低镉活性 (有效性)，减少对堆肥微生物的危害。
[0019]本申请在堆肥发酵完成后添加生石灰和零价铁粉，是为了进一步降低堆肥产品中镉的活性，因为堆肥过程中会产生酸性物质，这些酸性物质提高了原本已经添加的膨润土、海泡石、硫化钠降低的镉活性。同时，生石灰与堆肥产物中的水分发生反应释放大量的热量，迅速加热堆肥产物，使水分快速蒸发散失。
[0020]在一个优选的实施方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可同步实现土壤镉高效钝化及碳捕捉的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、高富集植物种植：在中度镉污染耕地采用两种高富集植物轮作，其中高富集植物选择富集系数介于5
‑
10之间的品种；S2、高富集植物收割：待高富集植物生长至成熟期时，收割其地上部植株后脱粒，分别获得两种高富集植物秸秆和籽粒；S3、高富集植物堆肥：将步骤S2得到两种高富集植物秸秆植株进行粉碎后过筛，然后掺入堆肥物料10w％
‑
20w％的混合硅酸盐黏土矿物，以及按照30
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70mg/kg堆肥物料的比例添加的Na2S，调节pH＝8
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9，使碳氮比调节至(90
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120)：1之间，在35
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42℃条件下，进行好氧堆肥28
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46天；S4、堆肥干燥：待步骤S3中进行好氧堆肥的高富集植物秸秆完全腐熟后，以腐熟物料质量为基准，添加10
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20％的生石灰和2
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5％的零价铁粉，混合均匀后放置，使物料中的水分降至5w％以下；S5、堆肥回田：将步骤S4得到的物料进行超微粉碎后过筛，对过筛后的堆肥检测镉含量，若镉含量低于8mg/kg，直接回田利用；若镉含量高于8mg/kg，则通过掺混方式使镉含量低于8mg/kg后回田利用；S6、重复上述步骤，循环2
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3年即可实现耕地土壤镉钝化及碳捕捉。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐守寅，袁海伟，胡露，熊琪，甘露，田一君，袁腾跃，王诗龙，殷梦竹，曾星，任准，
申请(专利权)人：环保桥湖南生态环境工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：