[发明专利]一种方解石钝化剂及其应用

说明书

本发明属于钝化剂的技术领域，本发明提供了一种方解石钝化剂及其应用。本发明的方解石钝化剂包括基础组分方解石和辅助组分，所述辅助组分包括熟石灰、沸石粉和生物炭中的一种或几种；所述方解石在方解石钝化剂中的质量占比为7/9～11/12。本发明提供的方解石钝化剂均能显著降低土壤中DTPA浸提态和离子交换态Cd和Pb含量，且可有效抑制土壤中Cd和Pb的生物活性和迁移性。本发明采用的“方解石基组配钝化剂+低积累玉米品种”协同修复模式具有高效、稳定和经济的优点，对中碱性土壤重金属污染农田修复“北方模式”的建立具有重要意义。

技术领域

本发明涉及钝化剂的技术领域，尤其涉及一种方解石钝化剂及其应用。

背景技术

当前，我国耕地土壤污染形势总体不容乐观，局部问题突出，特别是重金属等污染已对部分地区农产品质量构成严重威胁。近年来，关于重金属污染农田采用石灰调节、品种调整、叶面调控、优化施肥、水分调控、原位钝化、微生物修复和植物提取等单一技术研究较多，而综合类治理技术的研究报道较少。由于田间环境因素复杂多变，加之土壤污染的复杂性，单一措施往往难以保障农作物可食部位污染物含量达标，集成优化物理-化学-生物联合技术措施，建立适合当地实际情况的农田安全利用模式已成为轻中度污染耕地安全利用与治理修复的重要课题之一。

目前，“VIP+n”综合治理技术相对成熟，在低镉水稻品种(V)、淹水灌溉(I)和施用石灰等调节土壤酸度(P)的基础上增施(采用)土壤调理剂、钝化剂、叶面调控剂和有机肥等降镉产品或技术(n)。该技术克服了单一治理技术在污染耕地治理中存在治理效率低，且可能影响正常农作物种植和粮食生产的缺点，具有较好的应用前景，但该技术主要适用于南方酸性Cd污染稻田，针对碱性土壤重金属污染农田修复的“北方模式”尚未建立。

方解石为碳酸盐矿物，结构稳定且成分单一，纯度可达99％，施入土壤中不会引入杂质离子，主要通过表面吸附和溶解沉淀与同晶类质替代作用实现稳定钝化，对土壤pH值的影响较小，作为组配主基物料优势明显。熟石灰为碱性物质，主要通过提升土壤pH值增加胶体表面负电荷形成难溶性沉淀而降低重金属活性，具有快速明显的钝化效果，但石灰持效性较短的缺点，大量或长期施用石灰引起土壤pH值提升过高，给土壤结构和养分状况带来不利影响，在北方中性和碱性土壤条件下以少量添加为宜。沸石为碱性多孔硅酸盐矿物，比表面积和孔隙大、阳离子交换量大，对土壤具有一定的保水保肥作用，通过离子交换、络合吸附和碱化沉淀等作用抑制重金属在土壤中的迁移和降低有效性，但专性吸附位点易被吸附也易被交换，存在钝化不稳定现象。生物炭通过静电吸附、离子交换、官能团络合和沉淀等作用机制来直接吸附固定土壤重金属，同时还可以通过间接影响土壤理化性质(pH、OM和Eh等)，从而影响土壤中重金属形态，但生物炭经济成本高，是方解石价格的数倍以上，考虑到大田修复投入品的经济性，生物炭与硅酸盐、磷酸盐和碳酸盐等天然非金属矿物材料配伍可取得更高的综合效益。目前，关于方解石与熟石灰、沸石粉和生物炭组配钝化剂的田间试验研究在国内外尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术中存在的上述缺陷，提供一种方解石钝化剂及其应用，通过方解石基复配改良剂与低积累农作物的协同修复作用，以期为北方中碱性土壤重金属复合污染农田修复研究提供科学依据，以达到污染农田安全利用的目的。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种方解石钝化剂，包括基础组分方解石和辅助组分，所述辅助组分包括熟石灰、沸石粉和生物炭中的一种或几种；所述方解石在方解石钝化剂中的质量占比为7/9～11/12。

优选的，所述方解石、熟石灰的粒径独立为0.04～0.05mm，所述沸石粉、生物炭的粒径独立为0.07～0.08mm。

优选的，当所述辅助组分为熟石灰时，方解石与熟石灰的质量比为9～11:1；

当所述辅助组分为沸石粉时，方解石与沸石粉的质量比为9～11:1；