一种重金属镉污染土壤修复改良剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于农业肥料技术领域，具体涉及一种重金属镉污染土壤修复改良剂及其制备方法。本发明专利技术提供的重金属镉污染土壤修复改良剂包括如下重量份的组分：尿素1‑2份，过磷酸钙6‑8份，氯化钾1‑2份，石灰4‑6份，木醋液0.4‑0.6份，生物炭70‑74份，粉煤灰14‑18份。各组分在特定配比下相互配合、协同作用，起到提高土壤肥力和作物产量，降低作物镉含量富集的作用。粉煤灰、生物炭、木醋液与常规肥料配合使用，有利于养分保持，延长肥效，促进作物对养分的吸收，增加作物产量；石灰与粉煤灰生物炭配合使用，能够将重金属镉有效固定在生物炭和粉煤灰中，有效降低作物中镉含量。

A heavy metal cadmium contaminated soil remediation improver and its preparation method

The invention belongs to the field of agricultural fertilizer technology, in particular to a heavy metal cadmium contaminated soil remediation improver and a preparation method thereof. The present invention provides a heavy metal cadmium contaminated soil remediation improver including the following weight components: 1 urea, 2 copies of urea, 6 calcium superphosphate, 2 potassium chloride 1, 4 lime 6, 0.4 wood vinegar, 0.6 copies, 70 biological carbon, 74, fly ash 14 18 copies. Each component should cooperate and cooperate with each other under specific proportions, which can improve soil fertility and crop yield, and reduce the accumulation of cadmium in crops. Fly ash, biological carbon and wood vinegar are used in combination with conventional fertilizer, which can help to keep nutrients, prolong the fertilizer efficiency, promote the absorption of nutrients and increase crop yield, and can effectively immobilization of heavy metal cadmium in biological charcoal and fly ash in combination with fly ash biochar, effectively reducing the content of cadmium in crops.

【技术实现步骤摘要】
一种重金属镉污染土壤修复改良剂及其制备方法
本专利技术属于农业肥料
，具体涉及一种重金属镉污染土壤修复改良剂及其制备方法。
技术介绍
随着我国工业化和城镇化的加速发展，我国农田土壤中镉等重金属污染越来越严重，土壤中镉等重金属污染存在污染范围广、持续时间长、污染隐蔽且无法被生物降解、并可通过食物链在生物体内富集等特点，进而造成镉污染农田大米等农产品超标情况。目前，土壤重金属污染主要应用的修复技术有固定化/稳定化技术和玻璃化技术，其中，固定化/稳定化技术是向土壤施用重金属修复材料,通过改变土壤pH值和重金属元素在土壤中的化学形态和赋存状态,增加吸附点位和促进重金属离子与土壤其它组分包括修复材料的共沉淀等过程,使土壤重金属生物有效态转化为生物不可利用的形态,从而抑制重金属在土壤中的迁移性和生物有效性、降低重金属污染物对环境生物的毒性,达到修复重金属污染土壤的目的。例如，中国专利文献CN106995704A公开了一种修复重金属污染土壤的修复剂，按重量份数计，包括生物质炭30-60份，碳酸钙2-7份，白云石3-6份，膨润土4-6份，木醋液2-5份，木霉菌0.2-1份。该方法操作简单、成本低廉，将生物质炭和木霉菌混合配制，这种方法会使土壤恢复一定肥力，有机质含量增加，但是也存在一些问题，首先木霉菌等微生物菌种的使用，要考虑微生物生长期、重金属离子的种类、浓度、溶解性、毒性，以及环境条件(如pH和温度等)等多种因素的影响，在应用上受很多条件限制；其次，施用重金属修复材料以及修复材料人工或机械作业均增加了农业生产成本的投入,由于农业生产效益本身较低,施用单一作用的重金属修复材料很难发动农民积极投身到耕地重金属污染修复治理中来,且土壤肥力得不到保证。从农业生产实践的角度考虑,最佳的土壤修复材料应该是既能够保持土壤的生态功能,提供土壤的肥力,又能够有效阻控重金属等污染物进入食物链。因此，开发一种既能修复重金属污染土壤、又能够提高土壤肥力的修复改良剂是实现土壤的边生产边修复的关键所在。例如，中国专利文献CN107318548A公开了一种在镉污染土壤安全生产水稻的方法，并具体公开了其选择尿素为氮肥、磷铵为磷肥、硫酸钾为钾肥，分别称取，使氮磷钾的施用量分别为N的有效含量为11kg/亩、P2O5的有效含量为6kg/亩、K2O的有效含量为6kg/亩。向稻田土壤中施入40％的尿素、40％硫酸钾及100％磷肥作为底肥，然后将石灰150kg/亩均匀的撒在稻田土壤中，并翻耕使土壤与钝化剂充分混匀接触，3-5天后进行秧苗移栽，当水稻进入分蘖期后，施入剩余的尿素与硫酸钾，并在扬花期向水稻喷施硫酸亚铁。该方法虽然能够降低大米中镉含量、提高产量，但是施用方法复杂。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的重金属污染土壤修复剂功能单一、使用条件受限、施用方法复杂等缺陷，从而提供一种重金属镉污染土壤修复改良剂及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种重金属镉污染土壤修复改良剂，包括如下重量份的组分：尿素1-2份，过磷酸钙6-8份，氯化钾1-2份，石灰4-6份，木醋液0.4-0.6份，生物炭70-74份，粉煤灰14-18份。优选的，包括如下重量份的组分：尿素1.8份，过磷酸钙7份，氯化钾1.3份，石灰5份，木醋液0.5份，生物炭72份，粉煤灰16份。一种上述重金属镉污染土壤修复改良剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将尿素、过磷酸钙、氯化钾、石灰、生物炭、粉煤灰分别进行研磨，过40-60目筛，木醋液配水再与其他料混合搅拌均匀，至含水率为1.5-2.5wt％，得混合物料；(2)将混合物料进行造粒，干燥，即得所述重金属镉污染土壤修复改良剂。进一步地，步骤(2)中的干燥为自然风干或35℃以下烘干。进一步地，所述生物炭的制备方法为以农业秸秆为原料，在缺氧环境中，400-700℃热解4-6h制得。进一步地，所述木醋液经农业秸秆裂解过程中产生的裂解气冷凝得到。进一步地，造粒过程中控制粒径为3-5mm。为了增加肥料的成型性，在造粒过程中还可以根据工艺或使用需求添加相应的成型助剂或粘结剂等。为了进一步提高对重金属镉的吸附作用，降低作物中镉含量，本专利技术还提供另外一种上述重金属镉污染土壤修复剂的制备方法，具体步骤为：(1)将氧化钙与水混合，其中氧化钙与水的质量比为1:6-8，然后与生物炭混合均匀，干燥，研磨，过40-60目筛，得混合物料A；(2)将尿素、过磷酸钙、氯化钾、粉煤灰分别进行研磨，过40-60目筛，木醋液配水再与其他物流混合搅拌均匀，至含水率为1.5-2.5wt％，得混合物料B；(3)将混合物料B进行造粒，干燥，即得所述重金属镉污染土壤修复改良剂。该方法中，氧化钙与水预先混合，发生反应得到氢氧化钙，然后与生物炭混合，将氢氧化钙分散在生物质炭中，使用时，氢氧化钙将离子态的有效镉等重金属转化为氢氧化物等无效态的重金属沉淀物，进而直接固定到生物炭中，同时生物炭也有吸附有效态重金属镉的作用，最终使得重金属镉在土壤中基本不在发生迁移，从而进一步降低作物中的镉含量。为了避免氢氧化钙分散在生物炭中，影响生物炭的吸附容量，生物炭可采用大比表面积、大孔容的生物质炭。在农田使用时,先将土壤翻耕,然后将重金属镉污染土壤修复改良剂均匀撒施在土壤表层,通过人工或者旋耕机对0-20cm的耕作层土壤耙匀,使重金属镉污染土壤修复改良剂与耕作层土壤混匀,保持田间正常水分平衡一周左右即可种植农作物,其他田间管理与正常的农业生产相一致。使用时根据作物种类，按重金属镉污染土壤修复改良剂500～700kg/亩左右在翻田施基肥时施入。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的重金属镉污染土壤修复改良剂，施用方法简单，不需要分批定时施用。所用尿素、过磷酸钙、氯化钾为农业用肥料，可以提供土壤所需养分，促进作物生长；生物炭富含微孔，比表面积大，对镉等重金属各种形态均具有很强的吸附作用，同时可以改良土壤结构、有效地保存水分和养料，也能提高土壤肥力；粉煤灰可以减少土壤堆积密度、增加土壤孔隙度、有利于吸附重金属、且避免黏质土壤的板结，从而提高土壤的保温性、透水性和透气性，有利于土壤中微生物的存活、养分的传递与转化、促进作物生长等，对于酸性土壤，粉煤灰可以作为pH调节剂，使土壤适合于作物的生长；木醋液对土壤pH、土壤结构以及土壤有机碳均有较好的影响，促进作物生长；石灰不仅可提高土壤的pH值，还能将离子态的有效镉等重金属转化为氢氧化物等无效态的重金属沉淀物，重金属沉淀物在土壤中的迁移能力弱，从而降低了土壤中的有效态重金属含量，不易被作物吸收，此外，过磷酸钙也能与重金属形成重金属沉淀物降低其迁移能力。本专利技术提供的重金属镉污染土壤修复改良剂，各组分在特定配比下相互配合、协同作用，起到提高土壤肥力和作物产量，降低作物镉含量富集的作用。粉煤灰、生物炭、木醋液与常规肥料配合使用，有利于养分保持，延长肥效，促进作物对养分的吸收，增加作物产量；石灰与粉煤灰生物炭配合使用，能够将重金属镉有效固定在生物炭和粉煤灰中，有效降低作物中镉含量。2.本专利技术提供的重金属镉污染土壤修复改良剂，使用本专利技术重金属镉污染土壤修复改良剂，有利于提高农田土壤肥效、提高作物产量。将其应用于水稻的种植过程中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重金属镉污染土壤修复改良剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：尿素1‑2份，过磷酸钙6‑8份，氯化钾1‑2份，石灰4‑6份，木醋液0.4‑0.6份，生物炭70‑74份，粉煤灰14‑18份。

【技术特征摘要】
1.一种重金属镉污染土壤修复改良剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：尿素1-2份，过磷酸钙6-8份，氯化钾1-2份，石灰4-6份，木醋液0.4-0.6份，生物炭70-74份，粉煤灰14-18份。2.根据权利要求1所述的重金属镉污染土壤修复改良剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：尿素1.8份，过磷酸钙7份，氯化钾1.3份，石灰5份，木醋液0.5份，生物炭72份，粉煤灰16份。3.根据权利要求1所述的重金属镉污染土壤修复改良剂，其特征在于，使用时根据作物种类，在翻田施基肥时施入500～700kg/亩。4.一种权利要求1-3任一项所述的重金属镉污染土壤修复改良剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将尿素、过磷酸钙、氯化钾、石灰、生物炭、粉煤灰分别进行研磨，过4...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈院华，吕贵芬，侯红乾，刘秀梅，杨涛，李建国，
申请(专利权)人：江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所，
类型：发明
国别省市：江西,36