一种酸性土壤重金属稳定化土壤修复剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种酸性土壤重金属稳定化土壤修复剂及其制备方法，所述土壤修复剂由内至外包括生物内核、肥料中层和无机外层，所述生物内核包括负载有微生物的有机载体，肥料中层包括钙镁磷肥，无机外层包括牡蛎壳粉、纳米二氧化锰和氯化铵。所述有机载体包括浸泡过营养溶液的豆浆渣和腐殖物，所述营养溶液的溶质包括有机碳源和无机盐，溶质为水。所述土壤修复剂以100质量份的牡蛎壳粉为基础，各组分原料的用量如下：所述有机载体20

【技术实现步骤摘要】
一种酸性土壤重金属稳定化土壤修复剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种酸性土壤重金属稳定化土壤修复剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]土壤是经济社会可持续发展的物质基础，关系人民群众身体健康。当前，我国土壤环境总体状况堪忧，部分地区污染较为严重。土壤酸化是一种普遍存在的问题，酸化土壤往往伴生有有毒重金属含量超标的风险。土壤酸化是一种土壤的自然成土过程，但是近年来农户为了快速提高作物的产量，盲目地增施化学肥料，以及浇灌方式不当等原因使得酸化加剧。土壤酸化现象严重影响作物正常生产，其主要表现为：导致土壤有机质递减，钙镁等盐基物质亏损，土壤团粒结构被破坏，土壤出现板结现象，同时伴随着有毒重金属化合物增大的风险。据报道，我国土壤酸化面积已达到耕地面积的40％以上，自上世纪80年代开始，全国农田土壤的pH值下降了0.5个单位。
[0003]在酸化、重金属土壤改良或修复方面，人们普遍采用的方法是通过施用石灰等化学物质，该方法具有改良速度快、效果明显等优点，但是从长远角度来看，可能会造成土壤更大程度的板结、土壤肥力下降等问题，不利于农作物生长。因此，人们更加希望施用环境友好、不会有二次污染的其它材料用于改良土壤酸化问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种酸性土壤重金属稳定化土壤修复剂及其制备方法，所述土壤修复剂使用钙镁磷肥、纳米二氧化锰和牡蛎壳粉作为基材，一方面可以提高土壤的酸碱度，改善土壤理化性质，同时能与重金属元素发生吸附等作用，利于土壤中的镉、铅等重金属污染物的稳定化，降低其在土壤中的迁移性，降低农作物吸收污染物质和向食物链转移的风险。
[0005]第一方面，所述土壤修复剂由内至外包括生物内核、肥料中层和无机外层，所述生物内核包括负载有微生物的有机载体，肥料中层包括钙镁磷肥，无机外层包括牡蛎壳粉、纳米二氧化锰和氯化铵。
[0006]可选的，所述微生物为有益于植物或农作物生长的细菌，选自侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、菌根真菌、圆褐固氮菌、棕色固氮菌、乳酸菌群、凝结芽孢杆菌、米曲霉中的一种或两种以上的组合。本领域技术人员可以根据待修复土壤上植物或农作物的种类和特性，自主选择适配的菌种。
[0007]可选的，所述有机载体包括浸泡过营养溶液的豆浆渣和腐殖物，豆浆渣与腐殖物的质量比为1:(1
‑
3)，所述营养溶液的溶质包括有机碳源和无机盐，溶质为水；
[0008]所述有机碳源选自葡萄糖、豆浆、蔗糖、果糖中的一种或两种以上的组合；无机盐包括但不限于可溶于水的钾盐、钠盐、钙盐、铵盐。
[0009]进一步可选的，所述营养溶液中有机碳源的浓度与微生物数量之比为(20
‑
45)g/
ml:1
×
105CFU/mL；营养溶液中无机盐的浓度与微生物数量之比为(2
‑
10)g/ml:1
×
105CFU/mL；豆浆渣和腐殖物的质量之和与营养溶液的体积之比为1g:(10
‑
20)ml。
[0010]本领域技术人员可以根据负载的微生物，灵活选择合适的有机碳源和无机盐，并调配营养溶液的浓度。
[0011]可选的，所述肥料中层包括钙镁磷肥和生物炭，生物炭为农业秸秆热解或焚烧后产生的固体残渣，钙镁磷肥和生物炭均能为待修复土壤上的植物或农作物提供营养，并与微生物相互配合，还能为微生物提供更为丰富的营养。
[0012]可选的，所述牡蛎壳粉的粒径为60
‑
80目，生物炭的粒径为80
‑
100目，钙镁磷肥的粒径为60
‑
100目，豆浆渣和腐殖物的粒径均为150
‑
200目。
[0013]可选的，所述土壤修复剂以100质量份的牡蛎壳粉为基础，各组分原料的用量如下：所述有机载体20
‑
30份、钙镁磷肥20
‑
33份、生物炭8
‑
18份、纳米二氧化锰3
‑
8份、氯化铵10
‑
20份。
[0014]本专利技术所述的土壤修复剂为颗粒状，且包括里外三层，最外层为无机外层，其中的纳米二氧化锰具有颗粒小、比表面积较大的特点，对环境中的重金属离子具有较好的吸附性能，能够有效固定土壤中的重金属污染物；牡蛎壳粉是一种碱性矿物肥料，主要成分是碳酸钙，具有多孔结构，对于改善土壤理化性质和减弱重金属迁移能力有一定作用；氯化铵既是肥料，又能在溶于水后，与多余的碳酸钙反应，起到剥离部分无机外层的作用；无机外层出现漏洞后，土壤内植物产生的酸性物质即可进入肥料中层，利用钙镁磷肥；钙镁磷肥不断缓释之后，肥料中层部分瓦解，内部的生物内核即可释放所述微生物，有利于植物或农作物生长。在无机外层和肥料中层还未瓦解或出现漏洞之前，微生物依靠有机载体、钙镁磷肥和生物质炭生长，对于需氧微生物，空气可通过多孔结构的无机外层和肥料中层渗入生物内核，供微生物使用。
[0015]第二方面，所述土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
[0016](1)将粉碎后的豆浆渣与腐殖物混合均匀，使用所述有机碳源和无机盐配置所述营养溶液，并将豆浆渣和腐殖物的混合物浸泡在营养溶液中，得到内核培养基；
[0017](2)培养所述微生物达到良好状态后，将微生物接种至步骤(1)得到的内核培养基中，待微生物在豆浆渣和腐殖物上稳定固载生长后，捞出豆浆渣和腐殖物的混合物，沥干至不滴水即可，并在湿润状态下制成球状，得到生物内核；
[0018](3)将钙镁磷肥和生物炭混合均匀，再加入水，和成泥状，覆盖在生物内核的外层，得到中间颗粒；
[0019](4)将牡蛎壳粉、纳米二氧化锰和氯化铵混合均匀，再加入乙醇，和成泥状，覆盖在湿润的中间颗粒的外层，自然干燥后，得到所述土壤修复剂。
[0020]可选的，步骤(1)中，豆浆渣和腐殖物的混合物浸泡在营养溶液中时，进行搅拌，促进固液充分接触，搅拌速度为50
‑
80转/min，即搅拌速度不宜过快，避免营养溶液出现过多气泡，浸泡时间为12
‑
24h。
[0021]可选的，步骤(2)中，若微生物为两种或两种以上，先分别培养每种微生物，待每种微生物均达到良好状态后，再接种至内核培养基中；
[0022]所述良好状态是指菌落数达到1
×
105个/cm2，步骤(1)中，根据所述良好状态时微生物的接种数量，确定所述营养溶液中有机碳源和无机盐的浓度；
[0023]所述微生物在豆浆渣和腐殖物上稳定固载生长，是指每种微生物在豆浆渣或腐殖物上的菌落数均达到1
×
105个/cm2；
[0024]所述生物内核的粒径为0.8
‑
1.5mm。
[0025]例如，有三种微生物，第一种微生物和第二种微生物均在豆浆渣上菌落数均达到1
×
105个/cm2，而在腐殖物上菌落数没达到1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酸性土壤重金属稳定化土壤修复剂，其特征在于，由内至外包括生物内核、肥料中层和无机外层，所述生物内核包括负载有微生物的有机载体，肥料中层包括钙镁磷肥，无机外层包括牡蛎壳粉、纳米二氧化锰和氯化铵。2.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，所述微生物为有益于植物或农作物生长的细菌，选自侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、菌根真菌、圆褐固氮菌、棕色固氮菌、乳酸菌群、凝结芽孢杆菌、米曲霉中的一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的土壤修复剂，其特征在于，所述有机载体包括浸泡过营养溶液的豆浆渣和腐殖物，豆浆渣与腐殖物的质量比为1:(1
‑
3)，所述营养溶液的溶质包括有机碳源和无机盐，溶质为水；所述有机碳源选自葡萄糖、豆浆、蔗糖、果糖中的一种或两种以上的组合；无机盐包括但不限于可溶于水的钾盐、钠盐、钙盐、铵盐。4.根据权利要求3所述的土壤修复剂，其特征在于，所述营养溶液中有机碳源的浓度与微生物数量之比为(20
‑
45)g/ml:1
×
105CFU/mL；营养溶液中无机盐的浓度与微生物数量之比为(2
‑
10)g/ml:1
×
105CFU/mL；豆浆渣和腐殖物的质量之和与营养溶液的体积之比为1g:(10
‑
20)ml。5.根据权利要求3所述的土壤修复剂，其特征在于，所述肥料中层包括钙镁磷肥和生物炭，生物炭为农业秸秆热解或焚烧后产生的固体残渣。6.根据权利要求5所述的土壤修复剂，其特征在于，所述牡蛎壳粉的粒径为60
‑
80目，生物炭的粒径为80
‑
100目，钙镁磷肥的粒径为60
‑
100目，豆浆渣和腐殖物的粒径均为150
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：方宏达，曹英兰，杨祖洁，方冠荣，
申请(专利权)人：中科同恒环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：