一種重金屬污染土壤修復劑及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種重金屬污染土壤修復劑，原料組分包括提供氮磷鉀營養組分的氮肥、磷肥和鉀肥以及適合配比的農用硝酸稀土、微生物菌劑、腐殖酸礦粉、鋁土礦粉、草木灰、胡麻油渣、高嶺土、秸稈和有機肥組分，將所述修復劑施用于重金屬污染土壤后，在上述各組分的協同作用下，實現將土壤中的重金屬進行有效鈍化和固定的同時對受污染土壤進行有效修復；本發明所述的重金屬污染土壤修復劑，具有較好的穩定性和環境友好性，不會產生二次污染，成本低廉，易于大面積推廣，當施用于重金屬污染土壤時，施用量僅為20?150kg/hm2，就能顯著降低農作物中的重金屬含量，使農作物達到國家食用安全標準，達到治理目標。
【專利說明】
一種重金屬污染土壤修復劑及其制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于土壤修復的技術領域，具體涉及一種重金屬污染土壤修復劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著工業的迅猛發展和農業投入強度的不斷增加，大量重金屬等污染物進入土壤環境，從而引發了土壤的重金屬污染，并成為一個被廣泛關注的世界性難題。據報道，目前我國受鎘、汞、砷、鉻、鉛等污染的耕地面積近2000萬hm3，約占全國耕地總面積的20%，已嚴重影響了現代農業發展和社會的穩定。
[0003]土壤中重金屬的污染，直接導致農產品重金屬含量的超標，進而通過食物鏈進入人體后對人類健康構成嚴重威脅。根據現已公開的文獻資料報道，杭州市近郊蔬菜鎘、銅、汞、鋅的超標率分別為28%、15%、59%和4%;長沙市蔬菜重金屬的超標率為50%，沈陽近郊大白菜鉛和鎘的超標率分別為100 %和58 %，黃瓜鎘、汞、鉛超標率分別為73 %、27 %和18% ;天津市郊蔬菜鎘超標率為40% ;南寧市蔬菜鎘和萊的超標率分別為92%和50% ;上海寶山區疏采鉛和錦的超標率分別尚達82 %和54% ；溫州市疏采錦的含量超過國豕標準1.7倍，水果為1.6倍;成都市9種蔬菜鉛和鎘的超標率分別為22%和29% ；重慶市水稻鎘、鉛超標率為25-50 %，玉米鉛含量超標率22-66 %、鎘和汞的超標率為11 湖南境內湘江流域的大宗蔬菜鎘、鉛超標率均超過了 10%，珠三角灘涂圍墾農區稻米鎳、鉛、鉻、鎘的超標率分別達48.3%、28.9%、12.3%與2.6%。另據中國農科院茶葉研究所和農業部等單位的測定結果，近年來主要產茶區的茶葉鉛超標率呈增加趨勢。1999年茶葉樣品鉛超標率為12.5%，2001年則上升到25%。因此，土壤重金屬的污染治理已迫在眉睫。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種對土壤修復效果好且能有效降低農作物中重金屬含量的重金屬污染土壤修復劑及其制備方法。
[0005]本發明所采用的技術方案為:
[0006]一種重金屬污染土壤修復劑，原料組分包括氮肥20-50重量份、磷肥20-50重量份、鉀肥20-50重量份、農用硝酸稀土 2-10重量份、微生物菌劑2-10重量份、腐殖酸礦粉10-40重量份、鋁土礦粉8-20重量份、草木灰2-10重量份、胡麻油渣2-10重量份、高嶺土 2-5重量份、稻桿2-8重量份、有機肥2-10重量份。
[0007]需要說明的是，所述胡麻油渣為將胡麻進行煉油后得到的廢渣。
[0008]所述鋁土礦粉為改性鋁土礦粉，所述改性鋁土礦粉采用如下方法制備:
[0009](SI)采用濃度為0.5-2mol/L的酸液對天然鋁土礦粉進行酸處理，得到酸處理后的招土礦粉；
[0010](S2)將所述酸處理后的鋁土礦粉用蒸餾水洗滌至洗滌液呈中性，經過濾、干燥即得所述改性鋁土礦粉。
[0011]步驟(SI)中，所述酸處理的溫度為40-60°C，所述酸處理的時間為2-5h。
[0012]步驟(S2)中，進行所述干燥處理的溫度為120-150°C，進行所述干燥處理的時間為4~6ho
[0013]所述改性鋁土礦粉的粒徑為50-200目。
[0014]所述氮肥為尿素、碳酸銨、硫酸銨、氯化銨、硝酸鈣和硝酸銨中的一種或幾種以任意比例組成的混合物，所述磷肥為磷酸一銨、磷酸二銨、過磷酸鈣、重過磷酸鈣和鈣鎂磷肥中的一種或幾種以任意比例組成的混合物，所述鉀肥為氯化鉀、硫酸鉀、硅酸鉀和硝酸鉀中的一種或幾種以任意比例組成的混合物。
[0015]所述微生物菌劑包括固氮菌、解磷菌、解鉀菌中的一種或幾種以任意比例組成的混合物。
[0016]所述農用硝酸稀土的粒徑為10-20目，腐殖酸礦粉的粒徑為80-120目，所述草木灰的粒徑為80-120目，所述高嶺土的粒徑為80-120目。
[0017]所述有機肥中，以烘干基計的有機質質量分數335%，以烘干基計的氮、五氧化二磷和氧化鉀總養分的質量分數34.0%，鮮樣的水分的質量分數530%，酸堿度pH為5.5-
8.5ο
[0018]所述的重金屬污染土壤修復劑的制備方法，步驟如下:
[0019](I)稱取稱取胡麻油渣、秸桿并分別進行粉碎，得到胡麻油渣細粉和秸桿細粉；
[0020](2)將步驟(I)所述的胡麻油渣細粉和秸桿細粉進行充分混合，得到第一混合料；
[0021](3)將步驟(2)所述第一混合料在60-80°C進行翻炒5-20min，之后加入所述微生物菌劑和有機肥，充分混合均勻，得到第二混合料；
[0022](4)向步驟(3)所述第二混合料中加入剩余各原料組分，充分混合均勻，經造粒、干燥，即得所述重金屬污染土壤修復劑。
[0023]所述的重金屬污染土壤修復劑在重金屬污染土壤修復中的應用。
[0024]本發明的有益效果為:
[0025]本發明所述的重金屬污染土壤修復劑，原料組分包括提供氮磷鉀營養組分的氮月巴、磷肥和鉀肥以及適合配比的農用硝酸稀土、微生物菌劑、腐殖酸礦粉、鋁土礦粉、草木灰、胡麻油渣、高嶺土、秸桿和有機肥組分，將所述修復劑施用于重金屬污染土壤后，在上述各組分的協同作用下，實現將土壤中的重金屬進行有效鈍化和固定的同時對受污染土壤進行有效修復，從而一方面使得土壤中的重金屬活性顯著降低，有利于降低農作物對重金屬的吸收，進而使得農作物中重金屬含量顯著降低;另一方面含有的氮磷鉀營養組分、有機肥和草木灰等又能為土壤提供營養以改善土壤肥力，同時含有的微生物菌劑有利于改善土壤微生物菌落結構，持續強化對受污染土壤的修復效果，此外，農用硝酸稀土中的稀土組分本身對重金屬具有拮抗作用，進一步有利于降低農作物對重金屬的吸收;本發明所述的重金屬污染土壤修復劑，具有較好的穩定性和環境友好性，不會產生二次污染，成本低廉，易于大面積推廣，當施用于重金屬污染土壤時，施用量僅為20-150kg/hm2，就能顯著降低農作物中的重金屬含量，使農作物達到國家食用安全標準，達到治理目標。
【具體實施方式】
[0026]以下實施例中以I重量份代表lg。
[0027]實施例1
[0028]一種重金屬污染土壤修復劑，原料組分包括:
[0029]尿素20重量份、磷酸一銨50重量份、氯化鉀20重量份、農用硝酸稀土 10重量份、固氮菌微生物菌劑2重量份、腐殖酸礦粉40重量份、改性招土礦粉8重量份、草木灰10重量份、胡麻油渣2重量份、高嶺土 5重量份、小麥秸桿2重量份、有機肥10重量份。
[0030]所述農用硝酸稀土的粒徑為10目，所述改性鋁土礦粉的粒徑為50目，所述腐殖酸礦粉、草木灰、高嶺土的粒徑均為80目。
[0031 ]所述改性鋁土礦粉采用如下方法制備:
[0032](SI)采用濃度為0.5mol/L的鹽酸對天然鋁土礦粉在40°C進行酸處理5h，得到酸處理后的鋁土礦粉；
[0033](S2)將所述酸處理后的鋁土礦粉用蒸餾水洗滌至洗滌液呈中性，經過濾、120°C干燥6h，即得所述改性鋁土礦粉。
[0034]所述有機肥中，以烘干基計的有機質質量分數40%，以烘干基計的氮、五氧化二磷和氧化鉀總養分的質量分數4.5%，鮮樣的水分的質量分數28%，酸堿度pH為5.5。
[0035]進一步，所述的重金屬污染土壤修復劑的制備方法，步驟如下:
[0036](I)按照上述重量份稱取胡麻油渣、小麥秸桿并分別進行粉碎，得到粒徑均為80-150目的胡麻油渣細粉和小麥秸桿細粉；
[0037](2)將步驟(I)所述的胡麻油渣細粉和小麥秸桿細粉進行充分混合，得到第一混合料；
[0038](3)將步驟(2)所述第一混合料在60°C進行翻炒20min，之后加入所述固氮菌微生物菌劑和有機肥，充分混合均勻，得到第二混合料；
[0039](4)向步驟(3)所述第二混合料中加入剩余各原料組分，充分混合均勻，經擠壓造粒、80°C干燥2h，S卩得所述重金屬污染土壤修復劑。
[0040]實施例2
[0041 ] 一種重金屬污染土壤修復劑，原料組分包括:
[0042]碳酸銨50重量份、磷酸二銨20重量份、硫酸鉀50重量份、農用硝酸稀土 2重量份、解磷菌微生物菌劑10重量份、腐殖酸礦粉10重量份、改性招土礦粉20重量份、草木灰2重量份、胡麻油渣10重量份、高嶺土 2重量份、水稻秸桿8重量份、有機肥2重量份。
[0043]所述農用硝酸稀土的粒徑為20目，所述改性鋁土礦粉的粒徑為200目，所述腐殖酸礦粉、草木灰、高嶺土的粒徑均為120目。
[0044]所述改性鋁土礦粉采用如下方法制備:
[0045](SI)采用濃度為2mol/L的磷酸對天然鋁土礦粉在60°C進行酸處理2h，得到酸處理后的鋁土礦粉；
[0046](S2)將所述酸處理后的鋁土礦粉用蒸餾水洗滌至洗滌液呈中性，經過濾、150°C干燥4h，即得所述改性鋁土礦粉。
[0047]所述有機肥中，以烘干基計的有機質質量分數45%，以烘干基計的氮、五氧化二磷和氧化鉀總養分的質量分數5%，鮮樣的水分的質量分數25%，酸堿度pH為8.5。
[0048]進一步，所述的重金屬污染土壤修復劑的制備方法，步驟如下:
[0049](I)按照上述重量份稱取胡麻油渣、水稻秸桿并分別進行粉碎，得到粒徑均為150目的胡麻油渣細粉和水稻秸桿細粉；
[0050](2)將步驟(I)所述的胡麻油渣細粉和水稻秸桿細粉進行充分混合，得到第一混合料；
[0051 ] (3)將步驟(2)所述第一混合料在80 0C進行翻炒5min，之后加入所述解磷菌微生物菌劑和有機肥，充分混合均勻，得到第二混合料；
[0052](4)向步驟(3)所述第二混合料中加入剩余各原料組分，充分混合均勻，經擠壓造粒、120°C干燥lh，即得所述重金屬污染土壤修復劑。
[0053]實施例3
[0054]一種重金屬污染土壤修復劑，原料組分包括:
[0055]硫酸銨35重量份、過磷酸鈣35重量份、硅酸鉀35重量份、農用硝酸稀土 8重量份、解鉀菌微生物菌劑8重量份、腐殖酸礦粉30重量份、改性招土礦粉16重量份、草木灰6重量份、胡麻油渣6重量份、高嶺土 3重量份、玉米秸桿5重量份、有機肥6重量份。
[0056]所述農用硝酸稀土的粒徑為15目，所述改性鋁土礦粉的粒徑為150目，所述腐殖酸礦粉、草木灰、高嶺土的粒徑均為100目。
[0057]所述改性鋁土礦粉采用如下方法制備:
[0058](SI)采用濃度為lmol/L的硼酸對天然鋁土礦粉在50°C進行酸處理4h，得到酸處理后的鋁土礦粉；
[0059](S2)將所述酸處理后的鋁土礦粉用蒸餾水洗滌至洗滌液呈中性，經過濾、130°C干燥5h，即得所述改性鋁土礦粉。
[0060]所述有機肥中，以烘干基計的有機質質量分數42%，以烘干基計的氮、五氧化二磷和氧化鉀總養分的質量分數4.5%，鮮樣的水分的質量分數26%，酸堿度pH為6.5。
[0061 ]進一步，所述的重金屬污染土壤修復劑的制備方法，步驟如下:
[0062](I)按照上述重量份稱取胡麻油渣、玉米秸桿并分別進行粉碎，得到粒徑均為120目的胡麻油渣細粉和玉米秸桿細粉；
[0063](2)將步驟(I)所述的胡麻油渣細粉和玉米秸桿細粉進行充分混合，得到第一混合料；
[0064](3)將步驟(2)所述第一混合料在70°C進行翻炒15min，之后加入所述解鉀菌微生物菌劑和有機肥，充分混合均勻，得到第二混合料；
[0065](4)向步驟(3)所述第二混合料中加入剩余各原料組分，充分混合均勻，經擠壓造粒、100°C干燥1.5h，即得所述重金屬污染土壤修復劑。
[0066]實施例4
[0067]一種重金屬污染土壤修復劑，原料組分包括:
[0068]氯化銨、硝酸鈣和硝酸銨按照質量比1:1:1組成的混合物35重量份、重過磷酸鈣和鈣鎂磷肥按照質量比1:1組成的混合物35重量份、硅酸鉀和硝酸鉀按照質量比1:1組成的混合物35重量份、農用硝酸稀土 6重量份、固氮菌、解磷菌、解鉀菌按照質量比1:1組成的復合微生物菌劑6重量份、腐殖酸礦粉25重量份、改性招土礦粉16重量份、草木灰8重量份、胡麻油渣8重量份、高嶺土 4重量份、小麥稻桿6重量份、有機肥6重量份。
[0069]所述農用硝酸稀土的粒徑為15目，所述改性鋁土礦粉的粒徑為120目，所述腐殖酸礦粉、草木灰、高嶺土的粒徑均為110目。
[0070]所述改性鋁土礦粉采用如下方法制備:
[0071](SI)采用濃度為1.5mol/L的草酸對天然鋁土礦粉在50°C進行酸處理3.5h，得到酸處理后的鋁土礦粉；
[0072](S2)將所述酸處理后的鋁土礦粉用蒸餾水洗滌至洗滌液呈中性，經過濾、130°C干燥5h，即得所述改性鋁土礦粉。
[0073]所述有機肥中，以烘干基計的有機質質量分數35%，以烘干基計的氮、五氧化二磷和氧化鉀總養分的質量分數4.0%，鮮樣的水分的質量分數30%，酸堿度pH為7.5。
[0074]進一步，所述的重金屬污染土壤修復劑的制備方法，步驟如下:
[0075](I)按照上述重量份稱取胡麻油渣、小麥秸桿并分別進行粉碎，得到粒徑均為130目的胡麻油渣細粉和小麥秸桿細粉；
[0076](2)將步驟(I)所述的胡麻油渣細粉和小麥秸桿細粉進行充分混合，得到第一混合料；
[0077](3)將步驟(2)所述第一混合料在70°C進行翻炒12min，之后加入所述微生物菌劑和有機肥，充分混合均勻，得到第二混合料；
[0078](4)向步驟(3)所述第二混合料中加入剩余各原料組分，充分混合均勻，經擠壓造粒、100°C干燥1.5h，即得所述重金屬污染土壤修復劑。
[0079]實驗例
[0080]將本發明實施例3所述的重金屬污染土壤修復劑進行性能評估，選擇重金屬污染的土壤作為施用對象，項上述土壤中加入實施例3所述的修復劑，并對修復后土壤中的有效重金屬(能夠被農作物吸收的重金屬)進行測定。
[0081]其中，修復劑的施用方法，步驟如下:
[0082]向重金屬污染的土壤中加入所述重金屬污染土壤修復劑，添加量為20kg/hm2，平衡改良時間為7天。
[0083]修復前后土壤中有效重金屬含量的測定方法為:
[0084]稱5.0g過100目篩的土壤樣品于10ml離心管中，加入25ml濃度為lmol/L的NH4CI溶液，振蕩2h后離心分離，過濾得到提取液，采用原子吸收光譜法測定提取液中的可溶態重金屬(包括CM、Hg、Pb)含量，即為有效重金屬含量。
[0085]檢測結果顯示:修復后土壤中有效Cd(能夠被農作物吸收的Cd)降低85%以上，有效Hg降低80%以上，有效Pb降低85%以上。
[0086]本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種重金屬污染土壤修復劑，其特征在于，原料組分包括氮肥20-50重量份、磷肥20-50重量份、鉀肥20-50重量份、農用硝酸稀土 2-10重量份、微生物菌劑2-10重量份、腐殖酸礦粉10-40重量份、招土礦粉8_20重量份、草木灰2_10重量份、胡麻油漁2_10重量份、尚嶺土 2_5重量份、稻桿2-8重量份、有機肥2-10重量份。2.根據權利要求1所述的重金屬污染土壤修復劑，其特征在于，所述鋁土礦粉為改性鋁土礦粉，所述改性鋁土礦粉采用如下方法制備: (51)采用濃度為0.5-2mol/L的酸液對天然鋁土礦粉進行酸處理，得到酸處理后的鋁土礦粉； (52)將所述酸處理后的鋁土礦粉用蒸餾水洗滌至洗滌液呈中性，經過濾、干燥即得所述改性鋁土礦粉。3.根據權利要求2所述的重金屬污染土壤修復劑，其特征在于，步驟(SI)中，所述酸處理的溫度為40-60 0C，所述酸處理的時間為2-5h。4.根據權利要求2所述的重金屬污染土壤修復劑，其特征在于，步驟(S2)中，進行所述干燥處理的溫度為120-150 0C，進行所述干燥處理的時間為4-6h。5.根據權利要求2所述的重金屬污染土壤修復劑，其特征在于，所述改性鋁土礦粉的粒徑為50-200目。6.根據權利要求1所述的重金屬污染土壤修復劑，其特征在于，所述氮肥為尿素、碳酸銨、硫酸銨、氯化銨、硝酸鈣和硝酸銨中的一種或幾種以任意比例組成的混合物，所述磷肥為磷酸一銨、磷酸二銨、過磷酸鈣、重過磷酸鈣和鈣鎂磷肥中的一種或幾種以任意比例組成的混合物，所述鉀肥為氯化鉀、硫酸鉀、硅酸鉀和硝酸鉀中的一種或幾種以任意比例組成的混合物。7.根據權利要求1所述的重金屬污染土壤修復劑，其特征在于，所述微生物菌劑包括固氮菌、解磷菌、解鉀菌中的一種或幾種以任意比例組成的混合物。8.根據權利要求1所述的重金屬污染土壤修復劑，其特征在于，所述農用硝酸稀土的粒徑為10-20目，腐殖酸礦粉的粒徑為80-120目，所述草木灰的粒徑為80-120目，所述高嶺土的粒徑為80-120目。9.根據權利要求1所述的重金屬污染土壤修復劑，其特征在于，所述有機肥中，以烘干基計的有機質質量分數335%，以烘干基計的氮、五氧化二磷和氧化鉀總養分的質量分數蘭4.0 %，鮮樣的水分的質量分數5 30 %，酸堿度pH為5.5-8.5。10.權利要求1-9任一項所述的重金屬污染土壤修復劑的制備方法，其特征在于，步驟如下: (1)稱取稱取胡麻油渣、秸桿并分別進行粉碎，得到胡麻油渣細粉和秸桿細粉； (2)將步驟(I)所述的胡麻油渣細粉和秸桿細粉進行充分混合，得到第一混合料； (3)將步驟(2)所述第一混合料在60-8(TC進行翻炒5-20min，之后加入所述微生物菌劑和有機肥，充分混合均勻，得到第二混合料； (4)向步驟(3)所述第二混合料中加入剩余各原料組分，充分混合均勻，經造粒、干燥，即得所述重金屬污染土壤修復劑。
【文檔編號】C05G3/04GK106045758SQ201610357297
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月26日
【發明人】張苗, 張麗, 王輝, 王洪海, 王麗虹
【申請人】淄博出入境檢驗檢疫局綜合技術服務中心