一种炭基硅土壤调理剂的制备方法及其应用技术

本申请实公开了一种炭基硅土壤调理剂的制备方法及其应用。本发明专利技术提供一种用于镉污染土壤修复的炭基硅土壤调理剂，包括以下质量分数的组分：30～40％的碱性矿物材料、20～40％的中量‑有益元素材料、10～20％的生物有机质材料和1～5％的微量元素材料。炭基硅土壤调理剂对土壤中的镉离子产生吸附、氧化还原、拮抗和沉淀作用，降低土壤中镉的含量，实现其钝化，避免镉进入植物体内，减少二次污染的危害。实施例结果表明，本发明专利技术提供的炭基硅土壤调理剂对土壤中镉的含量降低幅度高达52％；镉污染后的土壤经本发明专利技术提供的炭基硅土壤调理剂调理后，进行稻谷种植，稻米的平均降镉率44.5％。

Preparation and application of a carbon based silicon soil conditioner

A method for preparing a carbon based silicon soil conditioner and its application are disclosed in the application. The present invention provides a method for carbon silicon soil conditioner remediation of soil contaminated with cadmium, which comprises the following components: the mass fraction of 30 ~ 40%, 20 ~ 40% alkaline mineral materials in the amount of beneficial element materials, 10 ~ 20% of the biological organic materials and 1 ~ 5% trace element material. Carbon based silicon soil conditioner can adsorb, redox, antagonize and precipitate cadmium ions in soil, reduce the content of cadmium in soil, achieve its passivation, avoid cadmium entering the plant and reduce the harm of the two pollution. The result of the embodiment indicates that the carbon based silicon soil conditioner provided by the invention reduces the content of cadmium in the soil to 52%, and after cadmium contaminated soil is prepared by the carbon based silicon soil conditioner provided by the invention, the paddy is cultivated, and the average cadmium reduction rate of the rice is 44.5%.

【技术实现步骤摘要】
一种炭基硅土壤调理剂的制备方法及其应用
本申请涉及土壤污染控制与修复领域，尤其涉及一种炭基硅土壤调理剂的制备方法及其应用。
技术介绍
土壤是农业生产的基础、人类生存活动的基底，是人类活动的一项极其宝贵的不可再生的自然资源。土壤不仅为植物提供必需的营养和水分，而且也是动物赖以生存的栖息场所。随着人类工业化的发展，冶炼、电镀、染料等工业废水和固体废弃物未经处理直接排放进入土壤，使土壤中镉元素含量超过土壤环境的自净能力，造成土壤镉污染，导致生态环境质量恶化。由于镉在土壤中的残留及其毒副作用严重威胁着人类的健康，所以土壤镉污染的控制和修复是环境工作者的重要研究课题。目前镉污染土壤的修复技术主要有物理修复法和生物修复法。其中物理修复法包括电动修复、电热修复和土壤淋洗。其中电动修复法是通过电流在电场的作用下，土壤中的镉离子和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输，然后集中收集处理；电热修复法是利用高频电压产生电磁波，对土壤进行加热，使污染物从土壤颗粒中解吸出来，从而达到从根本上消除土壤镉污染的目的；土壤淋洗法是利用淋洗液把土壤固相中的镉转移到土壤液相中，在将富含镉的废水进行回收处理。生物修复法是利用生物技术治理镉污染土壤的方法，利用生物削减、净化土壤中的镉或降低镉的毒性。上述的物理修复法易引起土壤肥力下降，并且在镉回收过程中不可避免存在二次污染的缺点。上述的生物修复法尽管利用生物的特性，也不可避免的镉进入生物循环系统中造成的二次污染。
技术实现思路
本专利技术提供一种炭基硅土壤调理剂的制备方法及其应用，降低土壤中镉的含量，解决镉进入植物体内造成的二次污染问题。本专利技术实施例第一方面提供一种炭基硅土壤调理剂，所述炭基硅土壤调理剂包括：碱性矿物材料、中量-有益元素材料、生物有机质材料和微量元素材料；所述碱性矿物材料质量分数为30～40％；所述中量-有益元素材料质量分数为20～40％；所述生物有机质材料质量分数为10～20％；所述微量元素材料质量分数为1～5％。优选的，所述碱性矿物材料为生石灰、膨润土、镁石灰、蛭石和硅藻土中的一种或几种。优选的，所述中量-有益元素材料为硅钙肥、钙肥、镁肥、硫肥、硅肥和农用稀土中的一种或几种。优选的，所述生物有机质材料为生物炭、粉碎农作物秸秆、锯木屑、泥炭、粉碎桑树皮末和农村厩肥中的一种或几种。优选的，所述微量元素材料为硼肥、钼肥、锌肥、铜肥、锰肥和铁肥中的一种或几种。优选的，所述碱性矿物材料、中量-有益元素材料、生物有机质材料和微量元素材料的粒径独立的为100～200目。本专利技术实施例第二方面提供一种炭基硅土壤调理剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将碱性矿物材料、中量-有益元素材料、生物有机质材料和微量元素材料粉碎成粒径为100～200目的粉末，混合、搅拌得到炭基硅土壤调理剂。本专利技术实施例第三方面提供一种炭基硅土壤调理剂在镉污染土壤修复中的应用，包括：所述炭基硅土壤调理剂均匀撒在稻田里，翻耕混合后静置，所述炭基硅土壤调理剂的使用量根据土壤中有效态镉含量和土壤PH值确定：当所述土壤PH值≤5.0，所述土壤中有效态镉含量在0.4～0.5mg/kg时，所述炭基硅土壤调理剂的使用量为200kg/亩；当所述土壤PH值≤5.0，所述土壤中有效态镉含量在0.5～0.6mg/kg时，所述炭基硅土壤调理剂的使用量为250kg/亩；当所述土壤PH值在5.0～6.0之间，所述土壤中有效态镉含量在0.4～0.5mg/kg时，所述炭基硅土壤调理剂的使用量为180kg/亩；当所述土壤PH值在5.0～6.0之间，所述土壤中有效态镉含量在0.5～0.6mg/kg时，所述炭基硅土壤调理剂的使用量为220kg/亩；当所述土壤PH≥6.0，所述土壤中有效态镉含量在0.4～0.5mg/kg时，所述炭基硅土壤调理剂的使用量为150kg/亩；当所述土壤PH≥6.0，所述土壤中有效态镉含量在0.5～0.6mg/kg时，所述炭基硅土壤调理剂的使用量为200kg/亩。本专利技术实施例提供了一种炭基硅土壤调理剂的制备方法及其应用。用于镉污染土壤修复的炭基硅土壤调理剂，包括以下质量分数的组分：30～40％的碱性矿物材料、20～40％的中量-有益元素材料、10～20％的生物有机质材料和1～5％的微量元素材料。本专利技术实施例提供的炭基硅土壤调理剂，对土壤中的镉离子产生吸附、氧化还原、拮抗和沉淀作用，降低土壤中镉的含量，使镉能以生物有效性较低、毒害程度较弱的形态存在，实现了镉的钝化，避免镉进入植物体内，减少二次污染的危害。炭基硅土壤调理剂还能够调节土壤的酸碱度及化学组分，活化土壤、平衡营养，提高被污染土壤的肥力。实施例结果表明，本专利技术提供的炭基硅土壤调理剂对土壤中镉的含量降低幅度高达52％；镉污染后的土壤经本专利技术提供的炭基硅土壤调理剂调理后，进行稻谷种植，稻米的平均降镉率为44.5％。具体实施方式本专利技术实施例第一方面提供一种炭基硅土壤调理剂，炭基硅土壤调理剂包括：碱性矿物材料、中量-有益元素材料、生物有机质材料和微量元素材料；碱性矿物材料质量分数为30～40％；中量-有益元素材料质量分数为20～40％；生物有机质材料质量分数为10～20％；微量元素材料质量分数为1～5％。本专利技术中，炭基硅土壤调理剂包括30～40％质量分数的碱性矿物材料，碱性矿物材料优选为生石灰、膨润土、镁石灰、蛭石和硅藻土中的一种或几种。本专利技术中的碱性矿物材料颗粒细小，具有较大的比表面积和较高的孔隙率，对镉离子的吸附能力较强，可通过离子交换、专性吸附及共沉淀等作用将土壤中具有活性的有毒镉元素固定下来，阻碍其转移到植物中去，其特殊的结构有助于形成土壤团粒结构，增加土壤的保肥持水能力，此外，镉在碱性环境中易形成溶解性差的结合态化合物，导致其移动性减弱，毒性也大为降低，其主要原因为一方面通过对镉的吸附、氧化还原、沉淀作用降低土壤中镉的生物有效性；另一方面即消耗土壤溶液中的质子，使土壤pH提高，促进土壤胶体和黏粒对镉离子的吸附，有利于生成镉的氢氧化物或者碳酸盐沉淀，降低其生物有效性和可迁移性并进一步抑制其毒害性。本专利技术对生石灰、膨润土、镁石灰、蛭石和硅藻土的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售产品即可。本专利技术中，炭基硅土壤调理剂以30～40％质量分数的碱性矿物材料为基准，包括20～40％质量分数的中量-有益元素材料，中量-有益元素材料优选为硅钙肥、钙肥、镁肥、硫肥、硅肥和农用稀土中的一种或几种。本专利技术中的中量-有益元素材料可以调节土壤养分平衡供应，调控作物土壤环境、改良土壤酸碱平衡、解磷、解钾，提高土壤肥力。本专利技术对硅钙肥、钙肥、镁肥、硫肥和硅肥的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售产品即可。本专利技术中，炭基硅土壤调理剂以30～40％质量分数的碱性矿物材料为基准，包括10～20％质量分数的生物有机质材料，生物有机质材料优选为生物炭、粉碎农作物秸秆、锯木屑、泥炭、粉碎桑树皮末和农村厩肥中的一种或几种。本专利技术中的生物有机质材料来源广泛、价格便宜且可再生，该类材料可以提供大量的特异性和非特异性的吸附位点，它们一般含有多种活性基团(如：COO–、–NH2、＝NH、＝PO4、–S–、–O–等)，可作为配位体与镉发生络合或螯合作用形成稳定的络合物和有机配位体，从而固定土壤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炭基硅土壤调理剂，其特征在于，所述炭基硅土壤调理剂包括：碱性矿物材料、中量‑有益元素材料、生物有机质材料和微量元素材料；所述碱性矿物材料质量分数为30～40％；所述中量‑有益元素材料质量分数为20～40％；所述生物有机质材料质量分数为10～20％；所述微量元素材料质量分数为1～5％。

【技术特征摘要】
1.一种炭基硅土壤调理剂，其特征在于，所述炭基硅土壤调理剂包括：碱性矿物材料、中量-有益元素材料、生物有机质材料和微量元素材料；所述碱性矿物材料质量分数为30～40％；所述中量-有益元素材料质量分数为20～40％；所述生物有机质材料质量分数为10～20％；所述微量元素材料质量分数为1～5％。2.根据权利要求1所述的炭基硅土壤调理剂，其特征在于，所述碱性矿物材料为生石灰、膨润土、镁石灰、蛭石和硅藻土中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的炭基硅土壤调理剂，其特征在于，所述中量-有益元素材料为硅钙肥、钙肥、镁肥、硫肥、硅肥和农用稀土中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的炭基硅土壤调理剂，其特征在于，所述生物有机质材料为生物炭、粉碎农作物秸秆、锯木屑、泥炭、粉碎桑树皮末和农村厩肥中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的炭基硅土壤调理剂，其特征在于，所述微量元素材料为硼肥、钼肥、锌肥、铜肥、锰肥和铁肥中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的炭基硅土壤调理剂，其特征在于，所述碱性矿物材料、中量-有益元素材料、生物有机质材料和微量元素材料的粒径独立的为100～200目。7.一种炭基硅土壤调理剂的制备方法，用于如权利要求1-6任意一项所述的炭基硅土壤调理剂的制备，其特征在于，所述制备方法包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：游建军，肖波，翁荣斌，喻渊明，唐传祥，胡志鑫，
申请(专利权)人：湖南艾布鲁环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43