一種土壤重金屬鈍化劑及其製備使用方法與流程
2023-04-23 11:09:46 2
本發明屬於土壤改良劑
技術領域：
，尤其涉及一種土壤重金屬鈍化劑及其製備使用方法。
背景技術：
：近年來，工業「三廢」的排放、化肥農藥的不科學使用以及汙灌等問題導致我國土壤重金屬汙染日益嚴重，由此帶來的生態和食品安全等問題受到人們的廣泛關注。在眾多重金屬汙染物中，鎘(Cd)因其易移動、高毒性等特點而備受重視。當土壤中的Cd累積到一定程度時便會引起土壤質量和生態環境的惡化，對作物的生長和發育產生危害，造成作物產量和品質的下降，甚至通過食物鏈等途徑影響人類和牲畜的健康。因此，土壤鎘汙染亟待加強治理。土壤Cd汙染修複方法主要有物理、化學生物和農業生態修復技術等。物理修復效果明顯，但費用昂貴、工程量大，對土壤環境的擾動較大，易破壞土體結構且實施難度較大；化學修復簡單易行，對中輕度汙染地區的修復效果良好，但對重金屬汙染嚴重的地區其修復能力有限；生物修復技術實施簡單、投資小，但運行周期較長且修復效率低；農業生態修復費用低廉、無副作用，但修復效果不佳且處理周期長。鈍化修復是通過降低土壤中重金屬的活性達到修複目的，具有方便、成本低、環境友好等特點。孫約兵等發現海泡石對於鉛鎘複合汙染土壤有良好的改良效果。韓君等研究表明粘土礦物原位修復可有效降低鎘汙染稻田中重金屬活性。楊文弢等發現組配改良劑對可顯著降低鎘汙染土壤中生物有效性。楊暉等研究表明，硫酸鋅、石膏等外源添加物可降低香菇體內鎘含量。但是，修復效果依土壤性質、重金屬元素的類型及濃度、鈍化劑種類及用量等而有差異，且由於受成本以及材料本身可能會給環境帶來危害的限制，迫切需要找到成本低廉且環境友好的修復材料進行推廣應用。中國的茶文化已有4000多年的歷史，柴米油鹽醬醋茶，茶已深入滲透進中國的歷史和文化，但也因此帶來了大量茶葉渣的丟棄。茶葉渣富含豐富的有機官能團，羧基、羥基等並已開始應用於去除水體中的重金屬和氟化物。一方麵茶葉渣便宜易得、清潔、環境友好，另一方面將茶葉渣進行二次利用也符合廢棄物利用的政策導向。但將其作為鈍化劑應用於土壤Cd汙染還未見報導。技術實現要素：本發明的目的在於提供一種土壤重金屬鈍化劑及其製備使用方法，旨在解決現有對鎘汙染土壤治理方法存在費用昂貴、工程量大，對土壤環境的擾動較大，易破壞土體結構且實施難度較大，修復效率低且處理周期長的問題。為了達到上述目的，本發明採用的技術方案為：一種土壤重金屬鈍化劑的製備方法，所述土壤重金屬鈍化劑為茶葉渣重金屬鈍化劑，將茶葉渣去除雜質，用去離子水按固液比1:2多次浸泡24h，浸洗至無色後於45℃烘箱中烘乾，用粉碎機粉碎後過1mm篩封存，即得土壤重金屬鈍化劑。本發明的另一目的在於提供一種所述土壤重金屬鈍化劑的使用方法，所述使用方法包括以下步驟：步驟一：以幹土質量分數計，將權利要求3所述的鈍化劑添加量分別設置為1％、2％、3％、4％、5％。分別與權利要求2所述的重金屬汙染土壤攪拌均勻；步驟二：培養時間為45d，期間多次混勻並用稱重法補充水分，保持土壤水分含量維持在田間持水量的70％，鈍化時間2～45d。本發明提供的一種土壤重金屬鈍化劑的使用條件為：土壤pH值6.28，含水量為田間持水量的70％，土壤類型為水稻土。綜上所述，本發明將茶葉渣作為鈍化劑施入鎘汙染土壤不僅能改變土壤微環境，增加對Cd汙染土壤的鈍化，同時對於土壤肥力有顯著提升。以茶葉渣製備土壤重金屬鈍化劑符合國家固體廢棄物綜合利用的政策導向，對重金屬汙染區域土壤的修復和可持續利用有重要的理論和現實意義。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：1)本發明土壤重金屬鈍化劑能夠有效降低土壤中DTPA-Cd含量，即降低土壤中Cd有效性。2)本發明中不會破壞土壤的結構，同時可以提高土壤的肥力水平。3)本發明中土壤鈍化劑的製備方法簡單，成本幾乎為零，簡單易得，且環境友好。4)本發明中茶葉渣的利用將資源的價值最大化，促成了農業資源的再利用。附圖說明圖1本發明實施例提供的土壤中DTPA-Cd含量變化圖；圖2本發明實施例提供的土壤養分狀況圖。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。下面結合試驗對本發明的應用效果作詳細的描述。1供試土壤、材料供試土壤為四川省成都市溫江區水稻土，土樣採回後去除雜物經自然風乾後，過5mm篩備用。供試茶葉渣收集於成都市溫江區惠民小區茶館。將收集的材料去除雜質，用去離子水按固液比1:2浸泡24h後清洗至無色後於45℃烘箱中烘乾，粉碎機粉碎過1mm篩後封存備用。經測試這種材料Cd含量均低於檢測線(參照土壤農化分析中農產品中鎘的測定方法)。供試材料基本性質見表1。表1供試材料基本性質2試驗設計及方法每盆裝土5kg(盆口半徑：15.5cm；盆高：20cm)參照我國土壤環境質量(GB15618-1995)三級標準，土壤外源Cd添加濃度為10mg·kg-1。稱取0.1016gCdCl2·2.5H2O固體加入土壤中混勻，平衡30d，期間用稱重法隔天定時澆水，使土壤水分維持在田間持水量的70％並多次混勻，被汙染后土壤中Cd含量為10.65mg·kg-1。平衡完成後分別與1％，2％，3％，4％，5％質量比(以幹土質量分數計)的茶葉渣鈍化劑混勻，分別用GT1、GT2、GT3、GT4、GT5表示。以不添加茶葉渣的處理為對照(CK)，共6個處理，每個處理3個重複(表2)。培養時間為2～45d，培養過程中採用稱重法補充土壤水分維持在田間持水量的70％。分別於第2、7、14、21、28、45d取土樣100g，自然風乾後過篩備用。採樣時將土壤充分混勻，剩餘土壤繼續培養。表2茶葉渣的添加比例及含量處理添加比例(％)添加量(g·盆-1)CK00GT1150GT22100GT33150GT44200GT552503數據處理分析試驗數據都採用Excel和SPSS軟體進行處理，並進行顯著性分析。4實驗結果圖1列出了各處理在不同時間段土壤中DTPA-Cd含量。通過對比數據發現，施用茶葉渣鈍化劑可顯著降低土壤中DTPA-Cd含量，且隨著添加量的增加，降幅越明顯。同時，隨著培養時間的延長，鈍化效果越明顯。表3數據表明，茶葉渣鈍化劑施用達到了對土壤中鎘具有較好的鈍化效果。第45天時隨著茶葉渣鈍化劑添加量的增加，DTPA-Cd含量佔土壤總Cd的比例明顯降低，與對照相比DTPA-Cd降幅顯著增加。表3第45d時不同處理中DTPA-Cd降幅圖2列出了培養結束時不同處理下土壤中養分狀況。通過數據分析發現，加入茶葉渣對土壤中有機質、速效氮、速效磷、速效鉀均有明顯的提升作用，且增加幅度與施用濃度一致。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1 2 3