[发明专利]用于降低土壤中可交换态铅的重金属钝化剂及其制备方法和使用方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种土壤重金属钝化剂，具体涉及一种用于降低土壤中可交换态铅的重金属钝化剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

土壤是人类赖以生存和发展的物质基础，是维系生态系统平稳运行的重要组成部分。土壤重金属铅是一类具有“三致效应”的污染物，主要来源于废气沉降、矿山开采、污水灌溉、农药化肥的不合理使用等方面。我国土壤铅的背景值为26.0±12.4 mg/kg，土壤含铅量在2-200 mg/kg之间波动。随着经济和社会的发展，土壤铅污染日益严重，其超量存在将严重影响生物的生存质量。比如铅可以改变光合作用的电子传递过程，通过破坏酶的合成而抑制叶绿体和叶绿素的光合活性，导致作物生长迟缓；铅污染可以改变土壤原生动物的优势群落和优势种；铅可以在呼吸作用和蒸腾作用的拉力下进入作物体内，富集于作物的茎、叶、果实等部位，最终影响人类健康。

土壤铅的存在形态主要有可交换态、碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化态、有机结合态和残渣态五种，其中作物主要吸收的是可交换态。因此，只要降低土壤可交换态铅含量，即可以一定程度上减少作物对铅的吸收，这对于保障作物生产质量具有积极作用。目前，土壤重金属铅的修复主要有物理法（客土法、换土法等）、化学法（电动修复法、土壤淋洗法等）和生物法（植物修复、微生物修复等）。这些方法成本较高、安全性差，修复效果无法令人满意。

钝化作用是指土壤中的重金属与钝化剂发生理化作用，导致重金属可交换态含量降低，进而缓解作物对其吸收强度的过程。海泡石、草炭、磷矿粉、膨润土等都是有效的重金属钝化剂，但这些材料成本较高、适用范围有限，施入后会严重改变土壤的原始理化性质。有研究表明：还田秸秆不仅能够将N、P等养分回归土壤，而且对土壤重金属污染有较好的钝化效果。原因在于还田秸秆能够调节土壤的酸碱平衡，增加土壤可溶性有机质（DOM）浓度，这将打破土壤体系原有的地球化学平衡循环，重新调控污染物在土壤各相间的存在形态。由稻壳焚烧制得的稻壳炭也有类似功效。而粉煤灰具有质轻、多孔、吸附性高等特点，含有作物生长所需的多种营养元素，是一种多功效的土壤改良剂。同时，秸秆、粉煤灰及稻壳的综合利用符合国家“十二五”规划中“加强对大宗固废综合利用”的相关要求。可以认为，粉碎秸秆/过筛粉煤灰/稻壳炭是一类具有较好理化性质的混合物体系，将其用于红壤铅污染的钝化研究，目前尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于降低土壤中可交换态铅的重金属钝化剂及其制备方法和使用方法，在钝化土壤重金属铅的同时改良土壤性质，并提高土壤有机质含量。

本发明所采用的技术方案是：

用于降低土壤中可交换态铅的重金属钝化剂，其特征在于：

每100重量份的重金属钝化剂由以下重量份的组分组成：

稻壳炭  20-50份；

秸秆  25-40份；

粉煤灰  25-40份。

所述的秸秆为粉碎的农作物秸秆。

用于降低土壤中可交换态铅的重金属钝化剂的制备方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：稻壳经600±10 ℃、常压焚烧10±1 min制得稻壳炭；

步骤二：将粉碎的农作物秸秆、过筛粉煤灰以及步骤一得到的稻壳炭混合，其中，粉碎秸秆25-40重量份，过筛粉煤灰25-40重量份，稻壳炭20-50重量份，室温下搅拌均匀，即得重金属钝化剂。

用于降低土壤中可交换态铅的重金属钝化剂的使用方法，其特征在于：

将重金属钝化剂施入红壤中，红壤含水率为12-24%，红壤的pH值为6-9，每1000 g红壤中加入重金属钝化剂质量为20-80g，钝化时间为30~60天。

    本发明具有以下优点：

本发明所涉及的钝化剂对红壤中铅的钝化效果显著，最高可以钝化红壤73.25%的可交换态铅；其制备方法具有成本低廉、操作简便、实用性强、安全性好、易于推广的优点，在钝化铅的同时可以改良红壤酸碱度，增加土壤有机质含量，改善土壤理化性质。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明所涉及的钝化剂的制备基于以下原理：

土壤中铅主要有可交换态、碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化态、有机结合态和残留态五种存在形态，铅的形态转化过程受土壤酸碱度、氧化还原电位、有机质含量等环境因素的控制。