[发明专利]用于酸性土壤修复的生物炭基钝化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于酸性土壤修复的生物炭基钝化剂及其制备方法、施用方法，所述生物炭基钝化剂主要由以下原料制得：以质量份数计，生物炭30‑40份、聚丙烯酰胺10‑20份、风化煤10‑20份、生石灰10‑20份、膨润土10‑20份、油茶壳‑水热碳材料5‑10份和硅酸镁‑水热碳材料5‑10份。本发明的生物炭基钝化剂可以降低土壤有效态汞比例，其丰富的表面官能团可吸附土壤重金属，性能稳定，可以有效降低土壤有效态汞比例。通过对药渣、油茶壳、风化煤等固体废弃物进行利用，实现了废物资源化利用，环保且降低生产成本，另外，本发明的生物炭基钝化剂不会造成土壤退化与环境污染，生态安全，环境友好。

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体而言，涉及一种用于酸性土壤修复的生物炭基钝化剂及其制备方法、施用方法。

背景技术

近年来，随着工农业的快速发展，土壤重金属污染问题给人类生存环境带来巨大威胁，汞作为土壤中毒性最大的重金属元素之一，在土壤中具有稳定积累和不易清除的特点，汞污染土壤除了降低土壤环境质量外，还会不同程度降低作物产量与品质，并通过食物链的传递放大在人体积累，进而对人类健康产生威胁。曾位于贵州省铜仁市万山区的我国最大汞工业基地，有着长达数百年的开采史，大量的废水、废渣等直接排放到自然环境中，给当地土壤环境造成了巨大污染。根据本课题组前期调查结果发现，万山汞矿区周围农田土壤汞含量值为0.72～9.03mg/kg，大部分农田土壤均已达到或超过《土壤环境质量标准》(GB 15618—2018)中的风险筛选值(其他，pH≤5.5，Hg浓度为1.3mg/kg)，给农作物安全生产及人类生存环境带来严重威胁。

化学钝化修复具有适用性强、修复快速、经济可行等特点而受到国内外的广泛关注，但是目前钝化剂所采用的钝化材料多选用的为石灰、生物炭等单一或复配型的钝化剂，此类钝化剂在南方酸性土壤中极易重新释放到土壤环境中，使得土壤中钝化的重金属汞产生二次污染。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种用于酸性土壤修复的生物炭基钝化剂，该生物炭基钝化剂可有效改善土壤理化状况，提高土壤pH值、有机质含量和土壤有效养分含量，且该生物炭基钝化剂能够促进作物生长，有效降低重金属对微生物的危害，与现有技术中的化学钝化剂相比，可以更有效吸附以及固定土壤中的汞，稳定性好，从而降低土壤重金属汞的生物有效性和毒害作用，提高土壤酶活性，进而促进植物生长。

本发明的第二目的在于提供上述生物炭基钝化剂的制备方法，该制备方法操作简单，操作条件温和，安全环保，制备出的生物炭基钝化剂效果稳定，对植物生长的促进效果显著。

本发明的第三目的在于提供上述生物炭基钝化剂的施用方法，该施用方法施用步骤简单可行，施用后效果良好。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种用于酸性土壤修复的生物炭基钝化剂，主要由以下原料制得：以质量份数计，生物炭30-40份、聚丙烯酰胺10-20份、风化煤10-20份、生石灰10-20份、膨润土10-20份、油茶壳-水热碳材料5-10份和硅酸镁-水热碳材料5-10份。

优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，生物炭33-38份、聚丙烯酰胺12-18份、风化煤12-18份、生石灰12-18份、膨润土12-18份、油茶壳-水热碳材料6-9份和硅酸镁-水热碳材料6-9份。

优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，生物炭35份、聚丙烯酰胺15份、风化煤15份、生石灰15份、膨润土15份、油茶壳-水热碳材料7份和硅酸镁-水热碳材料7份。

在本发明的生物炭基钝化剂配方中，主要利用了生物炭比较大的比表面积，以及高分子聚合物所含有的丰富的亲水基团，还利用了硅酸镁-水热碳材料可以与土壤中的重金属发生反应，从而形成稳定的化学形态，尤其是两种水热碳材料均具有均匀的孔洞以及电容性能，对土壤中的重金属吸附性比较强，具有良好的重金属去除作用。