一种农田土壤镉污染修复剂及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710768931.X | 申请日 | 2017-08-31 | 公开(公告)号 | CN107502364A | 公开(公告)日 | 2017-12-22 |
| 申请人 | 广州公孙策信息科技有限公司; | 发明人 | 邹婷婷; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种农田 土壤 镉污染修复剂及其制备方法。所述农田土壤镉污染修复剂包括以下组份：尿素、红霉素、豆科 植物 根茎叶壳废弃物粉末、硝基腐植酸 铜 、硫磺、EDTA二钠、五灵脂、苦参 碱 、β-谷甾醇、仙人掌提取物、 纤维 状羟基 磷灰石 、聚乳酸、聚甘油 脂肪酸 酯、环糊精 硫酸 钠、木薯渣、咖啡粉、ε-己内酯。本发明制备的修复剂能有效降低农田土壤中镉的含量，同时可解决我国农田土壤镉污染严重、 农作物 镉含量超标、影响 食品安全 的突出问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种农田土壤镉污染修复剂，其特征在于，包括以下重量份数的组份：尿素10-20份、红霉素2-5份、豆科植物根茎叶壳废弃物粉末8-15份、硝基腐植酸铜2-5份、硫磺1-3份、EDTA二钠2-8份、五灵脂3-9份、苦参碱2-5份、β-谷甾醇4-8份、仙人掌提取物3-8份、纤维状羟基磷灰石2-5份、聚乳酸3-5份、聚甘油脂肪酸酯4-8份、环糊精硫酸钠3-7份、木薯渣5-11份、咖啡粉4-11份、ε-己内酯2-6份。 |
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| 说明书全文 | 一种农田土壤镉污染修复剂及其制备方法技术领域背景技术[0002] 土壤是农业生产的基础，然而随着国民经济的快速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，逐渐形成了土壤重金属污染。土壤重金属污染因其污染的隐蔽性、长期性和不可逆性而倍受世界关注，其不仅退化土壤肥力、降低作物产量和品质，而且可引发农产品污染和水资源污染，并通过食物链危害人类的生命和健康。 [0003] 土壤重金属污染是指由于人类的活动将重金属带入土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于其自然背景值，并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。随着人口快速增长，工业农业生产规模不断扩大，土壤重金属污染的形势越来越严峻，引发的问题越来越突出，已成为全球面临的一个严重的环境问题。重金属污染不仅导致土壤物理、化学和生物学性质发生改变，降低农作物的产量和质量，并且能够通过食物链到达人体，直接危害人体健康。我国的耕地重金属污染非常严重，受重金属污染的耕地有1000万公顷，占18亿亩的耕地的 8％以上，每年直接减少粮食产量约100亿公斤。 [0004] 镉是环境中毒性最强的重金属元素之一，具有生物迁移性强、极易被植物吸收和积累的特点，对动植物和人体均可产生毒害作用，严重时甚至会造成骨痛病、高血压、肾功能紊乱、肝损害、肺水肿等疾病。农田土壤镉污染的来源主要为：1)气溶胶沉降：颗粒较小的金属气溶胶可以通过气流在一定范围内输送，并沉降下来；2)污水灌溉：灌溉水重金属超标，而作物对重金属有几百倍的浓缩作用；3)污泥堆肥及化肥带来的污染：肥料本身含有一定的镉，数年的施用可能带来重金属的累积。 [0005] 传统的重金属污染土壤治理技术有化学淋洗法、原位固化法及植物修复法等，这些方法各有各自优点和缺点。传统的修复重金属土壤污染的方法如淋洗法和固化法等一般都会破坏土壤的原有结构，无法进行种植，而草本植物修复效率低周期长，都很难适应重金属污染农作物土壤的修复。因此，本发明提供一种高效的农田土壤镉污染修复剂及其制备方法。 发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种农田土壤镉污染修复剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。 [0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： [0008] 一种农田土壤镉污染修复剂，包括以下重量份数的组份：尿素10-20份、红霉素2-5份、豆科植物根茎叶壳废弃物粉末8-15份、硝基腐植酸铜2-5份、硫磺1-3份、EDTA二钠2-8份、五灵脂3-9份、苦参碱2-5份、β-谷甾醇4-8份、仙人掌提取物3-8份、纤维状羟基磷灰石2-5份、聚乳酸3-5份、聚甘油脂肪酸酯4-8份、环糊精硫酸钠3-7份、木薯渣5-11份、咖啡粉4-11份、ε-己内酯2-6份。 [0009] 作为本发明进一步的方案：包括以下重量份数的组份：尿素15份、红霉素4份、豆科植物根茎叶壳废弃物粉末12份、硝基腐植酸铜3份、硫磺2份、EDTA二钠5份、五灵脂6份、苦参碱4份、β-谷甾醇5份、仙人掌提取物7份、纤维状羟基磷灰石4份、聚乳酸4份、聚甘油脂肪酸酯6份、环糊精硫酸钠5份、木薯渣6份、咖啡粉8份、ε-己内酯4份。 [0010] 作为本发明进一步的方案：所述豆科植物包括儿茶、三叶草、苜蓿、甘草中的一种或多种。 [0011] 一种农田土壤镉污染修复剂的制备方法，包括以下步骤： [0012] (1)在搅拌器内加入EDTA二钠、聚甘油脂肪酸酯、尿素、红霉素和苦参碱，加入100-200份水，混合搅拌反应5-11h，搅拌速度50-85r/min，得到混合液； [0013] (2)将硫磺、木薯渣、咖啡粉、五灵脂、仙人掌提取物、豆科植物根茎叶壳废弃物粉末和硝基腐植酸铜混合，在100-125℃下搅拌反应5-8h，然后将混合物置于258-384℃下煅烧2-5h，得到煅烧产物，进行研磨得到混合粉末； [0014] (3)将混合液、混合粉末、β-谷甾醇、纤维状羟基磷灰石、聚乳酸、ε-己内酯和环糊精硫酸钠在1-5℃下混合搅拌15-30min，静置1-2h，继续搅拌3-5h，即得成品。 [0015] 作为本发明进一步的方案：步骤(1)中加入158份水。 [0016] 作为本发明进一步的方案：步骤(1)中混合搅拌反应8h，搅拌速度65r/min。 [0017] 作为本发明进一步的方案：步骤(2)在115℃下搅拌反应6h，然后将混合物置于325℃下煅烧4h。 [0018] 作为本发明进一步的方案：步骤(3)在2℃下混合搅拌20min，静置1.8h，继续搅拌4h。 [0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0020] 本发明制备的修复剂能有效降低农田土壤中镉的含量，随着培养时间的延长，土壤中有效镉的含量逐步降低，可解决我国农田土壤镉污染严重、农作物镉含量超标、影响食品安全的突出问题。 具体实施方式[0022] 实施例1 [0023] 一种农田土壤镉污染修复剂，包括以下重量份数的组份：尿素10份、红霉素2份、豆科植物根茎叶壳废弃物粉末8份、硝基腐植酸铜2份、硫磺1份、EDTA二钠2份、五灵脂3份、苦参碱2份、β-谷甾醇4份、仙人掌提取物3份、纤维状羟基磷灰石2份、聚乳酸3份、聚甘油脂肪酸酯4份、环糊精硫酸钠3份、木薯渣5份、咖啡粉4份、ε-己内酯2份。所述豆科植物包括儿茶。 [0024] 一种农田土壤镉污染修复剂的制备方法，包括以下步骤：(1)在搅拌器内加入EDTA二钠、聚甘油脂肪酸酯、尿素、红霉素和苦参碱，加入100份水，混合搅拌反应5h，搅拌速度50r/min，得到混合液；(2)将硫磺、木薯渣、咖啡粉、五灵脂、仙人掌提取物、豆科植物根茎叶壳废弃物粉末和硝基腐植酸铜混合，在100℃下搅拌反应5h，然后将混合物置于258℃下煅烧2h，得到煅烧产物，进行研磨得到混合粉末；(3)将混合液、混合粉末、β-谷甾醇、纤维状羟基磷灰石、聚乳酸、ε-己内酯和环糊精硫酸钠在1℃下混合搅拌15min，静置1h，继续搅拌3h，即得成品。 [0025] 实施例2 [0026] 一种农田土壤镉污染修复剂，包括以下重量份数的组份：尿素20份、红霉素5份、豆科植物根茎叶壳废弃物粉末15份、硝基腐植酸铜5份、硫磺3份、EDTA二钠8份、五灵脂9份、苦参碱5份、β-谷甾醇8份、仙人掌提取物8份、纤维状羟基磷灰石5份、聚乳酸5份、聚甘油脂肪酸酯8份、环糊精硫酸钠7份、木薯渣11份、咖啡粉11份、ε-己内酯6份。所述豆科植物包括儿茶、三叶草。 [0027] 一种农田土壤镉污染修复剂的制备方法，包括以下步骤：(1)在搅拌器内加入EDTA二钠、聚甘油脂肪酸酯、尿素、红霉素和苦参碱，加入200份水，混合搅拌反应11h，搅拌速度85r/min，得到混合液；(2)将硫磺、木薯渣、咖啡粉、五灵脂、仙人掌提取物、豆科植物根茎叶壳废弃物粉末和硝基腐植酸铜混合，在125℃下搅拌反应8h，然后将混合物置于384℃下煅烧5h，得到煅烧产物，进行研磨得到混合粉末；(3)将混合液、混合粉末、β-谷甾醇、纤维状羟基磷灰石、聚乳酸、ε-己内酯和环糊精硫酸钠在5℃下混合搅拌30min，静置2h，继续搅拌5h，即得成品。 [0028] 实施例3 [0029] 一种农田土壤镉污染修复剂，包括以下重量份数的组份：尿素15份、红霉素4份、豆科植物根茎叶壳废弃物粉末12份、硝基腐植酸铜3份、硫磺2份、EDTA二钠5份、五灵脂6份、苦参碱4份、β-谷甾醇5份、仙人掌提取物7份、纤维状羟基磷灰石4份、聚乳酸4份、聚甘油脂肪酸酯6份、环糊精硫酸钠5份、木薯渣6份、咖啡粉8份、ε-己内酯4份。所述豆科植物包括儿茶、三叶草、苜蓿。 [0030] 一种农田土壤镉污染修复剂的制备方法，包括以下步骤：(1)在搅拌器内加入EDTA二钠、聚甘油脂肪酸酯、尿素、红霉素和苦参碱，加入158份水，混合搅拌反应8h，搅拌速度65r/min，得到混合液；(2)将硫磺、木薯渣、咖啡粉、五灵脂、仙人掌提取物、豆科植物根茎叶壳废弃物粉末和硝基腐植酸铜混合，在115℃下搅拌反应6h，然后将混合物置于325℃下煅烧4h，得到煅烧产物，进行研磨得到混合粉末；(3)将混合液、混合粉末、β-谷甾醇、纤维状羟基磷灰石、聚乳酸、ε-己内酯和环糊精硫酸钠在2℃下混合搅拌20min，静置1.8h，继续搅拌 4h，即得成品。 [0031] 实施例4 [0032] 一种农田土壤镉污染修复剂，包括以下重量份数的组份：尿素12份、红霉素4份、豆科植物根茎叶壳废弃物粉末9份、硝基腐植酸铜4份、硫磺1.2份、EDTA二钠7份、五灵脂4份、苦参碱4.5份、β-谷甾醇5.5份、仙人掌提取物7.6份、纤维状羟基磷灰石2.5份、聚乳酸4.3份、聚甘油脂肪酸酯4.8份、环糊精硫酸钠6.7份、木薯渣6份、咖啡粉10份、ε-己内酯3份。所述豆科植物包括儿茶、三叶草、苜蓿、甘草。 [0033] 一种农田土壤镉污染修复剂的制备方法，包括以下步骤：(1)在搅拌器内加入EDTA二钠、聚甘油脂肪酸酯、尿素、红霉素和苦参碱，加入115份水，混合搅拌反应10h，搅拌速度55r/min，得到混合液；(2)将硫磺、木薯渣、咖啡粉、五灵脂、仙人掌提取物、豆科植物根茎叶壳废弃物粉末和硝基腐植酸铜混合，在120℃下搅拌反应5.8h，然后将混合物置于376℃下煅烧2.2h，得到煅烧产物，进行研磨得到混合粉末；(3)将混合液、混合粉末、β-谷甾醇、纤维状羟基磷灰石、聚乳酸、ε-己内酯和环糊精硫酸钠在4℃下混合搅拌28min，静置1.3h，继续搅拌4h，即得成品。 [0034] 实验例1 [0035] 实验选材：土壤样品采集于某污灌农田，该区域长期采用含Cd污水灌溉。土壤基本性质如下：pH值7.65，有机质8.51g/kg，全氮1.48g/kg，有效磷12.74mg/kg，速效钾101.5mg/kg，碳酸钙5.14％，全镉22.27mg/kg，有效镉8.59mg/kg。将土壤样品均分为两份，实验组采用实施例3制备的农田土壤镉污染修复剂进行土壤处理，对照组不加修复剂。 [0036] 实验方法：将每个处理的200g土壤与修复剂50mg充分混匀后，装入直径150mm的培养皿中，在恒温25℃的人工气候箱中培养。第一次加入去离子水控制土壤含水量为最大田间持水量的80％。分别在第0.5d，1d，2d，3d，4d，5d，10d，20d，30d，40d取样，共取10次。在每次取样后使用重量法对未取样品进行补水，使土壤含水量保持在田间持水量的80％。将取样在阴凉处风干处理，过3mm孔径筛，称取5.00g样品于100ml三角瓶中，加入25mlDTPA提取剂(0.005mol/LDTPA+0.1mol/L三乙醇胺+0.01mol/LCaCl2)，振荡2小时后过滤，取滤液，用原子吸收-石墨炉法测定样品中有效镉含量，测定结果如表1所示。 [0037] 表1测定结果 [0038]项目 起始值 0.5d 1d 2d 3d 4d 5d 10d 20d 30d 40d 对照组 8.79 8.76 8.74 8.74 8.70 8.73 8.71 8.71 8.72 8.74 8.77 实施例3 8.79 4.85 4.51 4.20 3.98 3.47 2.89 1.85 1.78 1.68 1.65 [0039] 由表1可以看出，实施例3制备的修复剂能有效降低农田土壤中有效镉的含量，而且随着培养时间的延长，土壤中有效镉的含量逐步降低。对照组与起始值变化不大。 [0040] 实验例2 [0041] 采用实验例1中使用的土壤作为供试土壤进行盆栽试验，以进一步验证修复剂的修复效果。 [0042] 盆栽试验供试作物为小白菜，每盆装土5kg。分为对照组和实验组；对照组不施用任何修复剂；实验组使用本实施例1制备的修复剂；修复剂使用量均为每盆用量3g。盆栽试验重复4次。 [0043] 试验前，将5kg土壤与3g修复剂充分混匀后装盆，每盆均追施相同量的氮磷钾肥。装盆后，浇水，使土壤水分含量达到田间持水量的80％，平衡7天后直播小白菜。待出苗后每盆定苗5株。试验期间栽培管理措施与田间管理一致。 [0044] 收获时，收获小白菜地上部，测定其生物量和Cd含量；并采集土壤样品，于室温风干后过2mm孔径筛，称取5.00g样品于100ml三角瓶中，加入25mlDTPA提取剂(0.005mol/LDTPA+0.1mol/L三乙醇胺+0.01mol/LCaCl2)，振荡2小时后过滤，取滤液，用原子吸收-石墨炉法测定样品中有效镉含量，试验结果见表2。 [0045] 表2试验结果 [0046]项目 生物量相对量，％ 小白菜镉含量，mg/kg 土壤有效镉含量，mg/kg 对照组 100 0.157 8.81 实施例1 118 0.088 2.54 [0047] 由表2可知，施用修复剂后有效提高了小白菜生物量，同时也有效降低了小白菜体内镉的含量，修复剂可以明显降低土壤中有效镉的含量，降低了镉污染风险，对土壤镉污染有明显的修复效果。 [0048] 上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。 |
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