[发明专利]一种重金属污染酸性土壤改良剂及其应用

说明书

技术领域

本发明属于酸性土壤的污染治理与土壤改良技术领域，具体涉及一种重金属污染严重的酸性土壤的修复及改良方法，适用于各种质地的已受重金属污染的酸性土壤，并能有效改良、增加其中营养元素的植物有效性。

背景技术

随着人口、环境资源的矛盾日益突出，土壤退化已经成为了全球性的重大问题，而土壤酸化作为土壤退化的一个重要方面，严重制约了农业的发展。我国酸性土壤主要分布在长江以南的广大热带和亚热带地区、云贵川等地，总面积为2030万公顷，约占全国耕地面积的21%。我国南方土壤酸化的原因一方面是因为气温高、雨量大，土壤中盐基离子被淋失而酸性增强，另一方面南方的酸雨加剧了土壤酸化的过程。2010年出版的美国《科学》杂志中曾报道称，从上世纪80年代早期至今，几乎在中国发现的所有类型土壤的pH值都下降了0.13-0.80，土壤的不断酸化还有愈演愈烈之势，将给生态环境和人类造成重大危害。众所周知，土壤的酸碱度对植物及农作物的生长至关重要，大多数的农作物适合在中性的土壤中生长。酸化土壤中营养物质的匮乏会使农作物的生长受到严重抑制，一方面土壤的酸化使磷、硫、硅等营养物流失严重、养分有效性低，据土地抽样调查检测结果表明，我国有50%-80%以上的耕地土壤缺硅，每年需要3000万-3500万吨硅肥；另一方面，长期以来高磷肥的施用导致我国土壤普遍缺硫。更为不容乐观的是伴随着矿山开发、工业废弃物排放等人类活动的加剧，土壤重金属污染形势十分严峻，据国家环保部、国土资源部2014年发布的“全国土壤污染调查公报”显示，全国土壤污染总的超标率为16.1%，其中属于中度、重度污染的土壤约占3.0%，而土壤的酸化加剧了有毒有害金属元素的活化和溶出，从而污染土壤和水环境，进而通过食物链危害动植物和人体的健康，

为了能科学、合理地利用受重金属污染的酸性土壤，降低植物有效性重金属的含量、增加土壤中磷、硫和硅营养元素的含量，以提高农作物的品质和产量，发明一种对酸性受重金属污染土壤的复合改良剂十分必要。例如公开号为CN102010717A的发明专利，将稻糠与碱渣按合理比例配合施用，改良了土壤的pH值；公开号为CN103333031A的发明专利，将粉煤灰、活性炭、草木灰、尿素、沸石粉混合均匀，制成直径3-8毫米的颗粒，施用该改良剂后土壤的pH可在7-8之间；公开号为CN104263379A的发明专利，将干电石渣、草木灰、聚丙烯酰胺、壳聚糖混合，施用于酸性土壤后有效提升了pH并降低了有效态重金属的含量。当前公开的关于酸性重金属污染土壤改良的专利，在改良了土壤的pH值，并降低了酸性土壤中有效态的重金属含量上取得了一定的效果，但其功效比较单一，对于受重金属污染修复后的酸性土壤仅实现复垦是远远不够的。同时，先前专利中改良剂存在选用物质多、组成复杂、制备繁琐、施用周期长等不足，因此，亟需一种组成简单、制备简易、见效快且具备多功效的改良剂用于重金属污染的酸性土壤。

钢渣是在炼钢过程中，为去除钢中的杂质而产生的副产品，它主要包含脱硫、脱磷、脱氧产物以及加入的造渣剂等，主要化学成分有：CaO(35-50%)、SiO₂(8-20%)、Fe₂O₃(3-13%)、FeO(4-20%)、MgO(3-17%)、P₂O₅(0-5%)等，pH在10-12之间，由于钢渣CaO和MgO的溶解，释放出OH^-，可以提高酸性土壤中的pH，同时能提供Si、P营养元素。钢渣还具有多孔、比表面积大的特点，对重金属离子具有良好的吸附效果；钢渣中含有丰富的硅元素，其生成的硅酸胶体可以通过吸附、形成硅酸盐沉淀等方式进一步降低土壤重金属的活性，施加钢渣能促进土壤中水溶性重金属离子向硅酸盐、磷酸盐和氢氧化物等非可溶形态转化，从而有效降低土壤重金属的植物有效性。