[发明专利]一种破壳剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及污染土壤改良与修复技术领域，具体是涉及一种破壳剂及其应用。

背景技术

辽宁的菱镁矿储量、产量均居中国和世界首位。矿产资源的开发利用,给人类提供了各种物质和能源,同时也带来了诸多环境问题,土壤污染问题就是矿业活动中的一个突出问题。据资料显示，皮江法炼镁要产生大量废渣，每吨镁还原渣约6.5t。据估计1万吨废渣占地约1亩，2001年我国产镁21.6万吨，占用土地140亩。菱镁矿区周围土壤表面常见坚硬而紧实的结皮，严重地区结皮最厚达到了10cm。镁污染土壤质量下降，农作物减产，污染程度加剧，植物种类逐渐减少，受污染严重区域植物几乎不能生存，仅有少量灌木和幼松树存活，给农业生产造成巨大的经济损失。受到镁粉尘污染土壤中的镁含量急剧升高，并且引起土壤物理、化学和生物等指标恶化。植物中镁过量时，植物叶缘焦枯，影响植物对氮、磷、钾、钙等离子的吸收，导致植株生长发育受阻、开花少、品质降低、产量减少。

菱镁矿区土壤镁污染主要是由于采矿活动中产生的大量氧化镁和碳酸镁粉尘沉降至附近地表，雨滴的打击压实以及团聚体的物理与化学分散造成这些粉末随水流进入土壤孔隙，造成土壤孔隙下降，渗透速率降低，形成土壤结皮，以及土壤质量的退化。

镁污染土壤具有地区性，而且镁是地壳中大量存在的金属元素，也是植物所需的中量营养元素。从修复效果和经济可行性角度来看，化学改良法是修复镁污染土壤的主要手段。聚丙烯酰胺(PAM)作为土壤结构改良剂，可以增加土壤表层颗粒间的凝聚力，维系良好的土壤结构，防止土壤结皮形成，增加土壤的入渗率，减少地表径流以及防止土壤流失。它也被广泛应用于土壤改良与水土流失。归根结底，菱镁矿区镁粉尘沉降是板结形成的最根本原因。只有建立形影的法规，限制粉尘排放量才能从根本上解决周围土壤的板结现象，而现有结皮的破除与修复已成为目前必须面对的主要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种破壳剂及其应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种破壳剂，破壳剂为聚丙烯酰胺(PAM)，其为高分子聚合物，单体为丙烯酰胺，分子式为：

一种破壳剂的应用，所述聚丙烯酰胺(PAM)用于菱镁矿区土壤表面，作为抑制土壤表面结皮的破壳剂，进而改善菱镁矿区土壤质量。

所述破壳剂施入在菱镁矿区土壤表层0-5cm处。

所述破壳剂的施入量为每100g土壤中加入0.04g-0.10g。

渗透速度是用来衡量水溶液透过土壤的能力，它也是土壤中有效孔隙的总空间与孔隙传导度的指标。在降雨发生初期，具有良好结构的土壤渗透速率高。但随着降雨的进行，土壤发生熟化并分散，降低了孔隙空间，促使了结构型和沉积型结皮形成。随着孔隙空间的减少，渗透速率一直下降直至结皮形成后的土壤最终渗透速度。利用渗透率量化土壤表面结皮，研究破壳剂PAM对土壤渗透率性能的影响。

聚丙烯酰胺(PAM)是一种高分子聚合物，在水的润湿下，PAM开始反应，由颗粒状变成多枝纤维状，将土壤颗粒紧紧缠绕，同时吸收水分发生膨胀。阴离子型PAM，与土壤粘粒表面相似，具有一定的负电荷。因此它被土壤粘粒所排斥。但是它通常会与一些负电荷点位以离子架桥的形式相结合(Laird,1997)。每个二价阳离子的正电荷均与一个阴离子电荷相结合。这些阴离子电荷要么是土壤粘粒，要么就是PAM。因此在PAM或者土壤粘粒上附着的二价阳离子将促进土壤胶团的稳定。阴离子型PAM缓解了土壤团聚体的物理-化学分解并抑制了结皮的形成，从而可以增加土壤的入渗能力，降低地表径流。

本发明所具有的优点：

1.本发明是采用PAM是一种线型高分子聚合物，它易溶于水，其水溶液几近透明的粘稠液体，属非危险品，无毒、无腐蚀性，固体PAM有吸湿性，吸湿性随离子度的增加而增加，PAM热稳定性好。PAM能使悬浮物质通过电中和、架桥吸附等起絮凝作用。

2.本发明方法操作方便易行，采用室内土柱模拟淋洗实验，可以控制环境条件。

附图说明

图1为本发明实施例提供的对照土壤渗透速度的变化图。

图2为本发明实施例提供的氧化镁粉末与土壤混合形成结皮覆盖土壤对土壤渗透性能的影响图。

图3、图4、图5为本发明实施例提供的经过PAM处理条件下，土壤渗透性能的影响图，其中，图3为0.04g聚丙烯酰胺(PAM)对土壤渗透性能的影响；图4为0.07g聚丙烯酰胺(PAM)对土壤渗透性能的影响；图5为0.10g聚丙烯酰胺(PAM)对土壤渗透性能的影响。

具体实施方式