[发明专利]热处理凹凸棒土对镉毒性缓解效应的方法及其应用

说明书

本发明涉及一种热处理凹凸棒土对镉毒性缓解效应的方法及其应用，以小白菜为实验对象进行盆栽试验，研究不同温度煅烧下凹凸棒土施入土壤中对Cd的钝化效果，并分析土壤养分含量的变化情况及对小白菜生长发育的影响，并采用SEM、FI‑IR、XRD、XPS、氮气吸附及热重分析对其热处理材料变化及吸附Cd机理进行探究。设置未添加凹凸棒土，0℃煅烧凹凸棒土、200℃煅烧凹凸棒土、300℃煅烧凹凸棒土、400℃煅烧凹凸棒土和500℃煅烧凹凸棒土6个处理对小白菜进行土培种植。本发明为热处理改性凹凸棒土在土壤重金属污染治理及修复工作中提供科学理论依据。

技术领域

本发明涉及环境工程领域，具体涉及一种热处理凹凸棒土对镉毒性缓解效应的方法及其应用。

背景技术

目前，随着农业生产中农药、化肥的泛滥使用，污水灌溉农田，导致我国耕地污染问题日益突出，其中重金属污染对生态环境及粮食作物构成严重威胁，而重金属镉(Cd)的污染情况尤为突出。据统计，我国镉污染耕地达2000万hm²，严重造成粮食减产，经济损失高达200亿元。贵州省土壤中Cd的单因子污染指数高达4.05，已经属于Cd的重度污染区，已严重制约当地的农业安全生产。Cd污染存在滞后性、隐蔽性、长期性、沿食物链富集以及污染后修复难度大等问题，故对农田Cd污染治理及修复已成为当今研究的热点和重点。

原位钝化修复作为一种有效的重金属污染修复治理技术，已受到国内外学者重视。凹凸棒土是一种含水富镁铝硅酸盐层链状结构的黏土矿物，因其具有较大的比表面积，良好的吸附性与离子交换性能，而被广泛应用在化工、造纸、建材、食品、医药、环保等领域，诸多研究表明改性凹凸棒土对吸附废水中重金属具有显著效果。此外，还有研究表明土壤中施入凹凸棒土能改善土壤肥力，促进植物的生长，固定土壤中Cd，防止其从土壤中迁移进入植物体内，能促进农作物的增产，提高作物的粗蛋白含量。但有关改性后凹凸棒土作为重金属原位钝化修复材料的研究较少，而凹凸棒土热改性处理的研究更是鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种热处理凹凸棒土对镉毒性缓解效应的方法及其应用，为热处理改性凹凸棒土在土壤重金属污染治理及修复工作中提供科学理论依据。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

以小白菜为实验对象进行盆栽试验，研究不同温度煅烧下凹凸棒土施入土壤中对Cd的钝化效果，并分析土壤养分含量的变化情况及对小白菜生长发育的影响，并采用SEM、FI-IR、XRD、XPS、氮气吸附及热重分析对其热处理材料变化及吸附Cd机理进行探究。

设置未添加凹凸棒土，0℃煅烧凹凸棒土、200℃煅烧凹凸棒土、300℃煅烧凹凸棒土、400℃煅烧凹凸棒土和500℃煅烧凹凸棒土6个处理对小白菜进行土培种植。

以CdCl₂·2.5H₂O溶液制备镉浓度为1mg·kg^-1的污染土壤，室温下稳定平衡40d，将各温度煅烧下的凹凸棒土以1.0％的比例添加到镉污染的土壤中，混合均匀，放在塑料盆中并施入已配置好的营养液，每天浇水，每周二以营养液代替清水进行浇灌，使土壤含水量保持在田间最大持水量的75％，

小白菜收获后，将不同处理的土样进行风干并分别过20目和100目筛，自封袋保存。

土壤pH值采用pH计法测定，水土比2.5﹕1；有机质含量利用重铬酸钾容量法-外加热法测定；土壤碱解氮采用碱解扩散法测定；速效磷含量用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾用醋酸铵提取-火焰分光光度计法测定；土壤镉总量采用HCl-HNO₃-HF-HClO₄消煮法测定；土壤有效态Cd含量采用DTPA浸提，石墨炉原子吸收光谱法。

数据使用SAS 9.1.3对不同处理进行差异显著性分析。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：