一種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑及其使用方法，其中，所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下組分：有機(jī)物質(zhì)50％-80％，磷肥16％-40％以及氮肥4％-16％。土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑使用方法為將所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑與受重金屬污染的土壤按質(zhì)量比1∶5～8混合均勻處理15天。本發(fā)明所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，實(shí)現(xiàn)了將有機(jī)質(zhì)、磷肥和氮肥結(jié)合作為穩(wěn)定劑用于重金屬污染土壤的治理和生態(tài)恢復(fù)，既可以將土壤中的重金屬鈍化穩(wěn)定，又可以達(dá)到沃土的作用，盡可能減少對(duì)土壤性質(zhì)的破壞，有利于土壤的再利用。
【專利說(shuō)明】一種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及土壤改良【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及到一種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑及其使用 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 土壤是人類賴以生存活動(dòng)的基礎(chǔ)，然而環(huán)境污染和生態(tài)破壞日益嚴(yán)峻，云南曲靖 鉻渣非法傾倒、鎘大米事件、血鉛事件等等由重金屬污染帶來(lái)的危害近年來(lái)常見(jiàn)諸報(bào)道，土 壤重金屬污染已經(jīng)成為土壤污染中倍受關(guān)注的公共問(wèn)題之一。
[0003] 常見(jiàn)的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)主要有物理、化學(xué)、生物、農(nóng)業(yè)調(diào)控等幾大類方 法。其中，化學(xué)鈍化/固定技術(shù)具有適用性廣、處理量大、見(jiàn)效快、效果顯著等特點(diǎn)，因而得 到廣泛的運(yùn)用。目前，常用作重金屬鈍化劑/穩(wěn)定劑的材料有天然粘土礦物、有機(jī)質(zhì)、含磷 物質(zhì)、石灰等，通過(guò)調(diào)節(jié)和改變重金屬在土壤中的物化性質(zhì)和形態(tài)，利用吸附、沉淀、離子交 換、螯合/絡(luò)合等原理，將土壤中的重金屬穩(wěn)定固化下來(lái)，從而減輕重金屬的生物有效性。 但是，鈍化技術(shù)仍存在以下問(wèn)題：（1)天然粘土礦物對(duì)重金屬的穩(wěn)定效果稍弱；（2)含磷物 質(zhì)具有一定的選擇性，對(duì)土壤中不同重金屬的鈍化效果不同；(3)二次污染問(wèn)題，例如含磷 物質(zhì)的過(guò)多添加容易引起磷的流失，帶來(lái)二次污染；石灰的大量使用造成土壤板結(jié)，破壞原 始理化性質(zhì)等。
[0004] 因此，治理重金屬?gòu)?fù)合污染土壤需選擇對(duì)各目標(biāo)污染物均有效的鈍化劑，根據(jù)不 同的鈍化劑對(duì)重金屬的鈍化效果和機(jī)理可以通過(guò)對(duì)多種材料進(jìn)行復(fù)配來(lái)強(qiáng)化單一鈍化材 料的鈍化作用，并降低二次污染的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
[0005] 大量研究表明，往受污染的土壤中添加有機(jī)質(zhì)可以用來(lái)鈍化土壤中的重金屬。常 用的有綠肥、褐煤、養(yǎng)殖糞物、有機(jī)堆肥、草炭和作物秸桿等。作為有效的重金屬絡(luò)合劑，有 機(jī)物質(zhì)可以通過(guò)形成不溶性金屬-有機(jī)復(fù)合物、增加土壤陽(yáng)離子交換量（CEC)，降低土壤中 重金屬的水溶態(tài)及可交換態(tài)組分，從而降低其植物有效性。菌渣（食用菌栽培后剩余的培 養(yǎng)基）和天然腐熟牛糞中富含有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)成分，還具有數(shù)量龐大的微生物群 落，在菌渣和腐熟牛糞的表面存在著大量羧基、羥基、磷酰基、酚基等活性基團(tuán)，具有強(qiáng)烈的 親水性、吸附性、離子交換性等，能與土壤中活躍態(tài)重金屬離子發(fā)生離子交換、吸附、絡(luò)合等 反應(yīng)，從而降低重金屬離子的生物有效性。菌渣作為一種農(nóng)業(yè)固體廢物，制造與應(yīng)用成本相 對(duì)低廉，且來(lái)源廣泛，在重金屬污染土壤治理方面具有較大的應(yīng)用潛力。
[0006] 過(guò)磷酸鈣和硫酸銨也是目前最常見(jiàn)的磷肥和氮肥。含磷物質(zhì)鈍化重金屬的機(jī)理在 于磷可通過(guò)與重金屬發(fā)生離子交換、吸附、沉淀/共沉淀，甚至形成磷氯鉛礦類礦物等多種 形式降低土壤Pb的移動(dòng)性和生物有效性。硫酸銨作為一種銨態(tài)氮肥，農(nóng)業(yè)上常用來(lái)調(diào)節(jié)土 壤PH，可利用其富含的活性基團(tuán)（氨基）作為配位體與重金屬元素211111、(：11、？6等絡(luò)合或 螯合以減弱土壤中重金屬的生物有效性。
[0007] 近年來(lái)，我國(guó)的食用菌栽培越來(lái)越廣泛化、規(guī)模化，其集中規(guī)模化生產(chǎn)的結(jié)果即是 造成采摘之后的食用菌菌渣被大量廢棄，其處理已經(jīng)成為一道難題，并造成不容忽視的環(huán) 境問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，實(shí)現(xiàn)了將有機(jī)質(zhì)、磷肥和氮 肥結(jié)合作為穩(wěn)定劑用于重金屬污染土壤的治理和生態(tài)恢復(fù)，既可以將土壤中的重金屬鈍化 穩(wěn)定，又可以達(dá)到沃土的作用，盡可能減少對(duì)土壤性質(zhì)的破壞，有利于土壤的再利用。同時(shí)， 還能降低修復(fù)成本，實(shí)現(xiàn)了固體廢棄物的資源化利用，達(dá)到"以廢治廢"的雙贏目的。本發(fā) 明的目的之二在于提供土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑的使用方法，針對(duì)本發(fā)明所提供的土壤重金 屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑進(jìn)行多次試驗(yàn)，找到土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑合理的使用劑量，從而保證應(yīng)用 最少的使用量達(dá)到最好的處理受到重金屬污染的土壤，實(shí)現(xiàn)自然資源的合理利用。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的和一些其他目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：
[0010] 一種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下組分：有機(jī) 物質(zhì)50-80 %，磷肥16-40 %以及氮肥4-16 %。
[0011] 優(yōu)選的是，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下組分：有機(jī)物質(zhì)80%，磷肥16%以及氮肥 4%。
[0012] 優(yōu)選的是，所述有機(jī)物質(zhì)為天然腐熟牛糞或菌渣中的任一種，所述磷肥為過(guò)磷酸 鈣，所述氮肥為硫酸銨。
[0013] 優(yōu)選的是，所述腐熟牛糞為將自然情況下的牛糞腐熟，風(fēng)干粉碎后過(guò)20目篩，備 用。
[0014] 優(yōu)選的是，所述菌渣為將食用菌栽培后剩下的培養(yǎng)基調(diào)節(jié)含水量為55%，保持均 勻疏松，在70?80°C條件下堆肥發(fā)酵處理，風(fēng)干后混勻所述堆肥并粉碎過(guò)40目篩，備用。
[0015] 一種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑的使用方法，其特征在于，將所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn) 定劑與受重金屬污染的土壤按質(zhì)量比1 : 5?8混合均勻處理15天。
[0016] 優(yōu)選的是，將所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑與受重金屬污染的土壤按質(zhì)量比 1 : 7?8混合均勻處理15天。
[0017] 優(yōu)選的是，向受重金屬污染的土壤中加入土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑后保持土壤濕度 為20?60%。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：
[0019] (1)本發(fā)明所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑的主要特征是合理利用了腐熟牛糞、菌渣、 過(guò)磷酸鈣和硫酸銨對(duì)銅、鉛、鋅、鎘等重金屬的各自作用原理，充分發(fā)揮了三類材料的多重 功能。經(jīng)過(guò)菌渣+過(guò)磷酸鈣+硫酸銨復(fù)合穩(wěn)定劑鈍化處理15天后，土壤中的鋅、銅、鉛、 鎘的浸出毒性濃度分別從 464. 00、332. 50、363. 50、1. 61mg/L 下降至 302. 90、43. 86、0. 42、 0? 75mg/L，穩(wěn)定效率分別為31. 78%、85. 23%、99. 88%、52. 94%。且效果隨著復(fù)合穩(wěn)定劑的 用量、鈍化反應(yīng)時(shí)間的加大而顯著增強(qiáng)，在廣大重金屬污染地區(qū)具有極大推廣應(yīng)用價(jià)值。
[0020] (2)本發(fā)明所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑不僅可以將土壤中的重金屬鈍化穩(wěn)定，而 且采用的材料環(huán)境友好性較強(qiáng)，能較大幅度的提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和陽(yáng)離子交換量，達(dá)到 沃土的目的。
[0021] (3)經(jīng)本發(fā)明所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑處理的受污染土壤中的重金屬離子會(huì)轉(zhuǎn) 化為較為穩(wěn)定的堿式碳酸鹽、氫氧化物沉淀物、磷酸鹽礦物和難溶的重金屬-有機(jī)絡(luò)合物， 從而減弱重金屬的生物活性。
[0022] (4)本發(fā)明所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑原料來(lái)源廣泛易得，制備和使用方法簡(jiǎn)單 易行，修復(fù)成本低，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)林廢物的資源化利用，達(dá)到"以廢治廢"的雙贏目的。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書 文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] -種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下組分：天然 腐熟牛糞80%，磷酸鈣16%以及硫酸4%。
[0026] 實(shí)施例2
[0027] -種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下組分：菌渣 80%，磷酸鈣16%以及硫酸4%。
[0028] 實(shí)施例3
[0029] -種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下組分：天然 腐熟牛奠70 *%，憐酸興23 以及硫酸8 。
[0030] 實(shí)施例4
[0031] 一種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下組分：菌渣 70 *%，憐丐22 以及硫酸8 。
[0032] 實(shí)施例5
[0033] -種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下組分：天然 腐熟牛奠60 *%，憐酸興28 以及硫酸12 。
[0034] 實(shí)施例6
[0035] -種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下組分：菌渣 60 *%，憐丐28 以及硫酸12 。
[0036] 實(shí)施例7
[0037] -種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下組分：天然 腐熟牛糞50%，磷酸鈣34 %以及硫酸16%。
[0038] 實(shí)施例8
[0039] -種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下組分：菌渣 50%，磷酸鈣34 %以及硫酸16%。
[0040] 實(shí)施例9
[0041] 一種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑的使用方法為將所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑與受重 金屬污染的土壤按質(zhì)量比1 : 5混合均勻并且保持土壤濕度為20%，處理15天。
[0042] 其中，腐熟牛糞為將自然情況下的牛糞腐熟，風(fēng)干粉碎后過(guò)20目篩，備用。菌渣為 將食用菌栽培后剩下的培養(yǎng)基調(diào)節(jié)含水量為55%，保持均勻疏松，在70?80°C條件下堆肥 發(fā)酵處理，風(fēng)干后混勻所述堆肥并粉碎過(guò)40目篩，備用。
[0043] 實(shí)施例10
[0044] -種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑的使用方法為將所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑與受重 金屬污染的土壤按質(zhì)量比1 : 8混合均勻并且保持土壤濕度為40%，處理15天。
[0045] 其中，腐熟牛糞為將自然情況下的牛糞腐熟，風(fēng)干粉碎后過(guò)20目篩，備用。菌渣為 將食用菌栽培后剩下的培養(yǎng)基調(diào)節(jié)含水量為55%，保持均勻疏松，在70?80°C條件下堆肥 發(fā)酵處理，風(fēng)干后混勻所述堆肥并粉碎過(guò)40目篩，備用。
[0046] 實(shí)施例11
[0047] -種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑的使用方法為將所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑與受重 金屬污染的土壤按質(zhì)量比1 : 6. 5混合均勻并且保持土壤濕度為60%，處理15天。
[0048] 其中，腐熟牛糞為將自然情況下的牛糞腐熟，風(fēng)干粉碎后過(guò)20目篩，備用。菌渣為 將食用菌栽培后剩下的培養(yǎng)基調(diào)節(jié)含水量為55%，保持均勻疏松，在70?80°C條件下堆肥 發(fā)酵處理，風(fēng)干后混勻所述堆肥并粉碎過(guò)40目篩，備用。
[0049] 在實(shí)驗(yàn)室條件下，將上述實(shí)施例1的重金屬污染土壤復(fù)合穩(wěn)定劑與土壤重金屬?gòu)?fù) 合穩(wěn)定劑的使用方法相結(jié)合，并設(shè)置對(duì)照試驗(yàn)，檢測(cè)重金屬污染土壤復(fù)合穩(wěn)定劑對(duì)受到污 染的土壤進(jìn)行處理：
[0050] 實(shí)施例12 :
[0051] (1)重金屬污染土壤復(fù)合穩(wěn)定劑的制備：①菌渣的制備：選用堆肥發(fā)酵后的菌渣 風(fēng)干粉碎過(guò)40目篩備用；②按照80%的菌渣，16%的過(guò)磷酸鈣，4%的硫酸銨將三種組分進(jìn) 行混合，充分?jǐn)嚢杈鶆颍瞥赏寥乐亟饘購(gòu)?fù)合穩(wěn)定劑；
[0052] (2)與土壤混合：將復(fù)合穩(wěn)定劑與受重金屬污染土壤按照質(zhì)量比1 : 8混合攪拌 均勻，保持土壤含水量為40%，同時(shí)設(shè)一不添加鈍化劑材料的實(shí)驗(yàn)對(duì)對(duì)照處理；
[0053] (3)鈍化反應(yīng)：經(jīng)15天反應(yīng)，污染土壤中的重金屬得以穩(wěn)定，其浸出毒性濃度見(jiàn)表 1。 表1數(shù)據(jù)顯示土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑處理后土壤中鋅、銅、鉛、鎘、砷的穩(wěn)定效率分別為 31. 78%,85. 23%,99. 88%,52. 94%
[0054] 表1 土壤中重金屬鈍化前后毒性浸出濃度mg/L
[0055]

【權(quán)利要求】
1. 一種土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以下組分：有機(jī)物 質(zhì)50-80 %，磷肥16-40 %以及氮肥4-16 %。
2. 如權(quán)利要求1所述的土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括以 下組分：有機(jī)物質(zhì)80 %，磷肥16 %以及氮肥4 %。
3. 如權(quán)利要求2所述的土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，所述有機(jī)物質(zhì)為天然腐 熟牛糞或菌渣中的任一種，所述磷肥為過(guò)磷酸鈣，所述氮肥為硫酸銨。
4. 如權(quán)利要求3所述的土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，所述腐熟牛糞為將自然 情況下的牛糞腐熟，風(fēng)干粉碎后過(guò)20目篩，備用。
5. 如權(quán)利要求4所述的土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，所述菌渣為將食用菌栽 培后剩下的培養(yǎng)基調(diào)節(jié)含水量為55%，保持均勻疏松，在70?80°C條件下堆肥發(fā)酵處理， 風(fēng)干后混勻所述堆肥并粉碎過(guò)40目篩，備用。
6. -種如權(quán)利要求1所述的土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑的使用方法，其特征在于，將所述 土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑與受重金屬污染的土壤按質(zhì)量比1 : 5?8混合均勻處理15天。
7. 如權(quán)利要求6所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑的使用方法，將所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定 劑與受重金屬污染的土壤按質(zhì)量比1 : 7?8混合均勻處理15天。
8. 如權(quán)利要求6所述土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑的使用方法，其特征在于，向受重金屬污 染的土壤中加入土壤重金屬?gòu)?fù)合穩(wěn)定劑后保持土壤濕度為20?60%。
【文檔編號(hào)】C09K101/00GK104263374SQ201410486233
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】吳烈善, 曾東梅, 莫小榮, 咸思雨 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)