[发明专利]用于耕地土壤重金属污染修复生物炭基肥料

说明书

本发明涉及一种用于耕地土壤重金属污染修复生物炭基肥料，所述材料由生物炭、高炉水渣微粉、新鲜牛粪和复合生物菌剂组成，所述各组分质量分数分别为50％、15％、30％和5％。本发明中的生物炭与高炉水渣经过严格筛选和有效成分活化，一方面可以提高土壤pH，改善土壤团粒结构，有效增强对土壤重金属元素的吸附作用，提高土壤重金属修复效果，生物炭、高炉水渣微粉、新鲜牛粪和复合生物菌剂按一定比例组合形成的复合材料，生物炭增加吸附土壤溶液重金属，高炉水渣中硅在活化剂作用下提高硅的作物利用率，作物吸收硅的同时阻控重金属向作物植株体运移，降低作物体内重金属含量，两者对控制作物吸收土壤重金属元素具有协同增效作用。

技术领域

本发明属于环境科学领域，涉及土壤重金属污染修复材料，具体公开了一种用于耕地土壤重金属污染修复生物炭基肥料。

背景技术

据环保部2005年对我国国土面积约630万平方公里的调查，耕地污染超标率为19.4％，超标面积约3.5亿亩。污染呈加重发展趋势，在最近20多年的时间里，表层土壤中重金属Cd在西南地区增加了82.4％，沿海地区增加了69.0％，华北、东北、西北地区增加了10％—40％。另据2002-2012年以来，农业部对21个省(区市)水稻、小麦、玉米、大豆、蔬菜等产地部分土壤的调查，在总调查4382.44万亩中，超标面积为446.79万亩，超标率为10.2％。可见，我国农产品产地土壤重金属污染严重。

原位修复作为土壤重金属污染治理技术是一种非常行之有效的方法，而受到人们的普遍重视，尤其适用于修复大面积中、轻度重金属超标的农田土壤，实现重金属污染耕地的边生产边修复。向土壤中施加重金属吸附剂是修复重金属污染土壤的一种较经济的原位处理方法。土壤施用重金属修复材料，通过改变土壤pH值和重金属元素在土壤中的化学形态和赋存状态，增加吸附点位和促进重金属离子与土壤其它组分(包括修复材料)的共沉淀等过程，使土壤重金属生物有效态转化为生物不可利用的形态，从而抑制重金属在土壤中的迁移性和生物有效性、降低重金属污染物对环境生物的毒性，达到修复重金属污染土壤的目的。

近年来，研究人员筛选或研发出了一大批用于重金属污染吸附的修复材料，一方面，为耕地重金属污染修复治理提供了技术支持和产品保障；另一方面，施用重金属修复材料以及修复材料人工或机械作业均增加了农业生产成本的投入，由于农业生产本身比较效益低，施用单一作用的重金属修复材料很难发动农民积极投身到耕地重金属污染修复治理中来，昂贵的成本也无法进行大规模的推广应 用，耕地重金属污染造成的农产品质量安全并没有得到有效控制，且有进一步恶化的趋势。从农业生产实践的角度考虑，最佳的土壤修复技术是既能够保持土壤的生态功能，不破坏甚至提供土壤的肥力，又能够有效阻控重金属等污染物进入食物链。因此，研发一种集吸附重金属与农业生产于一体的修复材料，同时提供重金属吸附剂和作物营养元素，将重金属修复材料融合于农业生产的施肥中，真正意义上实现重金属污染耕地边生产边修复。

生物炭是指以自然界广泛存在的生物质资源(作物秸秆、林果木枝条、动物粪便等)为基础，在缺氧条件下通过热裂解产生的炭质材料。生物炭的含碳量为40％-75％，而且还有少量的矿物质和挥发性有机化合物，生物炭呈碱性，且不易被环境微生物分解。另外，生物炭为多孔物质，具有极为丰富的空隙结构和巨大的比表面积，这些特性赋予了生物炭具有强大的吸附性能，故生物炭具有较强的阳离子交换性能(大的阳离子交换量)，因此，生物炭能够吸附土壤中的重金属元素，可有效减缓土壤重金属污染。