[发明专利]一种土壤改良剂及用于重金属铅污染土壤的改良方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤改良剂，尤其是涉及一种土壤改良剂及用于重金属铅污染土壤的改良方法。

背景技术

土壤是地球表面具有肥力、能让植物生长的疏松表层，是人类最重要、最基本、不可替代的自然资源。随着国民经济和工业技术的发展，工矿企业废水废渣、石油、农药中的重金属污染物不断地进入土壤环境，引起部分耕地受到重金属污染。土壤中重金属超标会严重影响作物的质量和产量，并可被作物吸收，通过食物链进入人体；另外，土壤中重金属还可通过水循环进入地下水，通过饮用水进入人体。由于人体对重金属的排出作用较弱，长期食用或饮用被重金属污染的食品和水，会引起重金属在人体内的富集，严重危害人体健康。

土壤的重金属污染相比于其他污染，如有机物污染，有其自身的特点。首先，重金属在土壤中只会发生存在形态的转变，而不会自然降解，也不会被土壤中的微生物分解，且重金属在土壤环境中的迁移能力较差，可在土壤中长期存在。如重金属铅对环境的危害非常大，在土壤中相对于其他重金属更容易被作物吸收，并在植物体内残留，对植物体产生毒害作用，并可以通过食物链进入人体，在人体内潜伏期长，且难以排出。近年来，铅污染对人类健康损害事件时有报道，如儿童血铅超标事件等，因此，铅污染土壤的改良面临着严峻的挑战。目前，重金属铅污染土壤的修复方法包括淋洗法、植物修复法和电动修复法。淋洗法工作量大，成本高，易造成二次污染；植物修复法成本低廉，但修复周期较长，且修复效果有限，用于修复后的植物处理也是个难题；电动修复法成本高，操作复杂，工程庞大，不适合大面积修复。用生物炭降低土壤中铅的迁移性和生物有效性的方法称之为固定法，该方法操作简单，成本低廉，效果良好，实现了废物利用，并可较好地改良土壤的物理、化学和生物学性能，具有经济和环境的双重效益。

中国是世界上最主要的产竹与产笋国，拥有丰富的笋壳资源。目前，笋壳的处理方法为燃烧或直接丢弃，不仅污染了环境也造成了资源的浪费。人们开始寻求笋壳较为高效的利用方法，如CN101851122A公开了一种利用笋壳制备有机肥的工艺；CN102125067A公开了一种利用废弃笋壳制备笋壳饲料的方法。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种土壤改良剂。

本发明的另一目的旨在提供所述土壤改良剂用于重金属铅污染土壤的改良方法。

所述土壤改良剂为固体笋壳基生物炭，其在400℃下隔绝氧气热解30min所得的元素组成为C67.17%、H3.885%、N3.102%、K1.20%、P0.41%、Mg0.26%、Ca0.28%、Si0.25%、O23.443%。

所述土壤改良剂采用以下方法制备：将笋壳清洗烘干、粉碎后装入热解炉中，在380～420℃下隔绝氧气热解20～40min，生物质笋壳经过干燥、预炭化、炭化得到固体笋壳基生物炭，即土壤改良剂。

所述土壤改良剂用于重金属铅污染土壤的改良方法如下：

将土壤改良剂以2.5%～10%的质量分数添加进重金属铅污染土壤中，加水至田间土壤饱和持水量的70%，用薄膜覆盖防止水分散失，并在薄膜上每间隔5cm处开一大小为1mm×1mm的气口，保持与大气通气，每2～3天加水补充散失的水分，培养30天后取出风干，得到改良土壤。

本发明所提供的土壤改良剂及将其用于重金属铅污染土壤的改良方法具有以下优点：

1.以生物质热解得到的土壤改良剂对重金属铅离子具有吸附和固定作用，可有效降低被作物吸附的铅的有效浓度，阻止了铅从土壤向作物的迁移，减弱了重金属铅对作物的毒害。实验表明，将该固体笋壳基生物炭以5%质量比混入土壤中，培养一个月后，土壤对铅的饱和吸附量可达到90mg/g以上，相对于没有添加固体笋壳基生物炭的土壤有了很大的提高。

2.生物质热解得到的土壤改良剂具有一定的孔隙结构和吸附能力，可显著改良土壤的保水保肥能力，固体笋壳基生物炭中含有植物生长所必须的氮、磷、钾等元素，可为土壤提供一定肥力，经元素分析和能谱分析，400℃下热解30min得到的固体笋壳基生物炭含有N3.102%、K1.20%、P0.41%。

3.生物质热解得到的固体笋壳基生物炭密度小，结构疏松，加入土壤可明显减小土壤容重，增加土壤孔隙，有利于植物根系的生长和土壤中微生物的生长。

4.生物质热解得到的固体笋壳基生物炭对土壤的改良是碳的固定，将碳封存于土壤中，有效地减少了温室气体二氧化碳的排放，对减缓气候变暖具有重要意义。