一种修复重金属复合污染农田土壤的复合钝化剂及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种修复重金属复合污染农田土壤的复合钝化剂及其使用方法，该复合钝化剂是以生物质炭和还原铁粉为主要原料组成，其质量比为：生物质炭20％～66.7％，还原铁粉33.3％～80％。使用时，将生物质炭与还原铁粉同时添加入污染土壤中，与土壤充分混匀。使用本发明专利技术复合钝化剂能显著降低土壤中有效态砷、镉、铜、锌、铅的浓度，使重金属复合污染土壤中的有效态砷、镉、铜、锌、铅含量在10天维护时间内，与对照组相比分别下降了38～70％、19～56％、14～41％、26～68％、36～46％，同时还能提高土壤pH，缓解土壤酸化。本发明专利技术适用于重金属复合污染农用地修复，成本较低、操作简单、方法易行，具有很好的推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种修复重金属复合污染农田土壤的复合钝化剂及其使用方法
本专利技术涉及土壤处理
，具体是一种用于修复受多种重金属复合污染的农田土壤重金属复合钝化剂及其使用方法。
技术介绍
土壤是环境的重要组成部分，是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要载体。然而近年来，随着我国经济快速发展，工业化、城镇化和农业现代化的深入推进，土壤重金属污染问题日益突出严重威胁农产品质量安全、生态系统健康和社会经济可持续发展。因此，有效治理土壤中重金属污染问题，减轻重金属危害对于可持续发展显得极其重要。目前，针对土壤中重金属污染的修复主要有以下几种途径：一是将重金属从被污染的土壤中清除；二是改变重金属在土壤中的赋存形态，降低其在环境中的迁移能力和生物可利用性；三是改变植物的种植制度，使土壤中重金属难以通过食物链进入人体。其中改变重金属在土壤中的赋存形态的代表性措施是原位化学钝化修复，也是在农田重金属治理方面应用最多的修复措施，其主要是通过向重金属污染土壤中添加一种或几种物质，通过发生吸附、沉淀、络合、离子交换、氧化还原等一系列物理化学反应，调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质和赋存形态，降低其在土壤中的迁移性、生物有效性和毒性，从而减少重金属对土壤生物的胁迫和在农产品中的迁移累积，进而实现污染场地的再利用。与其他修复技术相比，钝化修复技术具有修复速率快、稳定性好、费用低、操作简单、土壤结构不受干扰等特点，同时不影响农业生产，可以实现边修复边生产，尤其适用于修复大面积中轻度重金属污染农田土壤。生物质炭通常指树木、农业废弃物、动植物组织等生物质在无氧或者部分缺氧及相对低温(&;lt;700℃)条件下热裂解炭化形成的炭材料。生物质炭来源广泛，表面含有丰富的-COOH、-COH和-OH等含氧官能团，在重金属污染土壤修复领域有着十分广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对砷镉铜锌铅多种重金属复合污染农用地修复技术的不足，提供一种既能同时显著降低土壤中砷镉铜锌铅的有效态含量，又能改善土壤性质的修复重金属复合污染农田土壤的复合钝化剂及其使用方法。本专利技术以如下技术方案解决上述技术问题：本专利技术修复重金属复合污染农田土壤的复合钝化剂主要由以下质量百分比的原料混合组成：生物质炭20％～66.7％，还原铁粉33.3％～80％；所述生物质炭和还原铁粉均为粉末状，粒度为-60目。所述原料优选组配是：生物质炭66.7％，还原铁粉33.3％。所述原料优选组配是：生物质炭50％，还原铁粉50％。所述原料优选组配是：生物质炭33.3％，还原铁粉66.7％。所述原料优选组配是：生物质炭25％，还原铁粉75％。所述原料优选组配是：生物质炭20％，还原铁粉80％。本专利技术修复重金属复合污染土壤的复合钝化剂的使用方法，按以下步骤进行操作：(1)将以上配比的复合钝化剂按土壤质量3％～6％的添加量同时添加入到污染土壤中；(2)将复合钝化剂与土壤搅拌均匀；(3)按田间最大持水量的60％～70％往土壤中加入水分，并充分搅拌均匀；(4)稳定10天，期间保持土壤水分达到田间最大持水量的60％～70％。所述污染土壤为弱酸性。所述污染土壤为重金属砷、镉、铜、锌、铅复合污染土壤。本专利技术具有如下有益效果：1)与现有技术相比，本专利技术能较好的实现土壤中重金属砷、镉、铜、锌、铅的协同钝化，使用本专利技术的重金属复合污染土壤钝化剂能显著降低土壤中多种重金属有效态含量，使重金属复合污染的土壤中有效态砷、镉、铜、锌、铅含量在10天培养时间内，与对照组相比分别下降了38～70％、19～56％、14～41％、26～68％、36～46％，对于重金属的钝化效果极为显著；同时还能提高土壤pH值，缓解土壤酸化。本专利技术适用于多种重金属复合污染农用地修复，成本较低、操作简单、方法易行，具有很好的推广应用价值。2)本专利技术的原料来源广泛，配方简单，将生物质炭与还原铁粉按相应比例同时添加入污染土壤即可，使用方便，生产过程无污染。3)本专利技术所用的生物质炭含有丰富的多孔结构和含氧官能团，属于有机钝化剂。施加生物质炭不仅能提高土壤pH值，改善土壤酸化状况，还对土壤中多种重金属具有较好的钝化效果。生物质炭制备原料来源广泛，常用原料有农业秸秆、畜禽粪便、林产品剩余物等，采用废弃的生物资源作为钝化材料不仅有效的改善了生态环境，还促进了生物质废物的综合利用，实现以废治废的目的。4)本专利技术所施加的钝化剂对土壤本身没有负面影响，不会造成二次污染。附图说明图1为实施例1-5钝化处理下土壤中有效态As含量示意图。图2为实施例1-5钝化处理下土壤中有效态Cd含量示意图。图3为实施例1-5钝化处理下土壤中有效态Cu含量示意图。图4为实施例1-5钝化处理下土壤中有效态Zn含量示意图。图5为实施例1-5钝化处理下土壤中有效态Pb含量示意图。图6为实施例1-5钝化处理下土壤pH示意图。图7为实施例6-8钝化处理下土壤中有效态As含量示意图。图8为实施例6-8钝化处理下土壤中有效态Cd含量示意图。图9为实施例6-8钝化处理下土壤中有效态Cu含量示意图。图10为实施例6-8钝化处理下土壤中有效态Zn含量示意图。图11为实施例6-8钝化处理下土壤pH示意图。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护范围。实施例1实验所用土壤为弱酸性土壤，土壤pH值为4.81，主要污染物为As、Cd、Cu、Zn、Pb，污染浓度分别为524mg/Kg、16.3mg/Kg、77.7mg/Kg、730mg/Kg、273mg/Kg。以不添加钝化剂材料作为空白对照处理，将总添加量为土壤质量3％的复合钝化剂添加入污染土壤中，其中复合钝化剂的组成是：生物质炭66.7％，还原铁粉33.3％，两者同时添加，将复合钝化剂与土壤充分混合，搅拌均匀后加入一定量的水，并保持土壤水分达到田间最大持水量的60％。(3)反应：10天后采用DTPA提取法测定土壤有效态Cd、Zn、Cu、Pb，采用盐酸提取法测定土壤有效态As，测定土壤的pH值。实施例2-5与实施例1不同之在于，生物质炭与还原铁粉所占钝化剂的比重不同，详见表1；采用的使用方法及测定方法与实施例1相同。表1：各实施例中的钝化剂添加量及钝化剂原料成分实施例6本实例所用土壤为弱酸性土壤，土壤pH值为6.19，主要污染物为As、Cd、Cu、Zn，污染浓度分别为1847.6mg/Kg、74mg/Kg、254mg/Kg、2014mg/Kg。以不添加钝化剂材料作为空白对照处理，将总添加量为土壤质量3％的复合钝化剂添加入污染土壤中，其中复合钝化剂的组成是：生物质炭33.3％，还原铁粉66.7％，两者同时添加，钝化剂与土壤充分混合，搅拌均匀后加入一定量的水，并保持土壤水分达到田间最大持水量的60％。反应：10天后采用DTPA提取法测定土壤有效态Cd、Zn、Cu，采用盐酸提取法测定土壤有效态As，同时测定土壤的pH值。实例7-8与实例6不同之处在于复合钝化剂的添加量不同，详见表2；复合钝化剂组成和使用方法及测定方法与实施例6相同。表2：各实施例中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种修复重金属复合污染农田土壤的复合钝化剂，其特征在于，所述复合钝化剂主要由以下质量百分比的原料混合组成：生物质炭20％～66.7％，还原铁粉33.3％～80％；所述生物质炭和还原铁粉均为粉末状，粒度为‑60目。

【技术特征摘要】
1.一种修复重金属复合污染农田土壤的复合钝化剂，其特征在于，所述复合钝化剂主要由以下质量百分比的原料混合组成：生物质炭20％～66.7％，还原铁粉33.3％～80％；所述生物质炭和还原铁粉均为粉末状，粒度为-60目。2.根据权利要求1所述的修复重金属复合污染农田土壤的复合钝化剂，其特征在于，所述原料优选组配是：生物质炭66.7％，还原铁粉33.3％。3.根据权利要求1所述的修复重金属复合污染农田土壤的复合钝化剂，其特征在于，所述原料优选组配是：生物质炭50％，还原铁粉50％。4.根据权利要求1所述的修复重金属复合污染农田土壤的复合钝化剂，其特征在于，所述原料优选组配是：生物质炭33.3％，还原铁粉66.7％。5.根据权利要求1所述的修复重金属复合污染农田土壤的复合钝化剂，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨崎峰，涂春艳，廖长君，蒋林伶，张涛，薛天利，黎秋君，苏广查，
申请(专利权)人：广西博世科环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45