降低土壤内重金属的化学钝化剂及其应用 |
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| 申请号 | CN201710706724.1 | 申请日 | 2017-08-17 | 公开(公告)号 | CN107523306A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 成都恒滋锐环保科技有限公司; | 发明人 | 徐恒; 吴斌; 王璨; 吴明蔧; 唐霞; 孙洋; 王颖; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种降低 土壤 内重金属的化学 钝化 剂及其应用，属于重金属 土壤修复 技术领域。化学钝化剂，适用于川芎种植田的土壤，按照重量份计，包括： 生物 基质20-40份、生物 碳 10-20份、 磷酸 二氢 钾 10-20份、 膨润土 40-50份、 硅 肥5-10份和 腐殖酸 5-10份。此化学钝化剂在钝化土壤内的重金属中具有很好的应用，使川芎种植田的土壤内的重金属含量大大降低，使种植的川芎中的重金属含量也降低，有利于提高川芎的品质。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种降低土壤内重金属的化学钝化剂，适用于川芎种植田的土壤，其特征在于，按照重量份计，包括：生物基质20-40份、生物碳10-20份、磷酸二氢钾10-20份、膨润土40-50份、硅肥5-10份和腐殖酸5-10份。 |
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| 说明书全文 | 降低土壤内重金属的化学钝化剂及其应用技术领域背景技术[0002] 中药是中国传统的文化的重要组成部分，几千年的应用验证了其在预防和控制疾病上独特的功效。然而，中药重金属污染问题却成为中药质量控制的难题。近年来，关于中药重金属超标的报道屡见不鲜，严重影响了中药的声誉，成为中药走向国际化的重要阻碍。 [0003] 近年四川土壤重金属污染逐步突显，严重威胁到四川省中药材的生产种植安全。川芎为古今有名的四川产地药材，四川省年产商品川芎10000吨，占全国90％以上。随着科技的发展，川芎的开发利用和市场潜力不断增大，成为四川调整农业生产结构，增加农民收入的主选经济作物之一，其出口更是四川省经济增长的重要组成部分。 [0004] 由于川芎产地的重金属污染，尤其是重金属Cd、Hg和Pb的超标，严重影响川芎的品质。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种降低土壤内重金属的化学钝化剂，能够降低川芎种植田的土壤内的重金属的含量，使种植的川芎中的重金属含量也降低，有利于提高川芎的品质。 [0006] 本发明的另一目的在于提供一种降低土壤内重金属的化学钝化剂在钝化土壤内重金属中的应用，将其应用在川芎种植田的土壤内，使川芎种植田的土壤内的重金属含量降低，提高川芎的品质。 [0007] 本发明是采用以下技术方案实现的： [0008] 一种降低土壤内重金属的化学钝化剂，适用于川芎种植田的土壤，按照重量份计，包括：生物基质20-40份、生物碳10-20份、磷酸二氢钾10-20份、膨润土40-50份、硅肥5-10份和腐殖酸5-10份。 [0009] 上述降低土壤内重金属的化学钝化剂在钝化土壤内重金属中的应用。 [0010] 本发明提供的降低土壤内重金属的化学钝化剂的有益效果为：化学钝化剂包括：生物基质、生物碳、磷酸二氢钾、膨润土、硅肥和腐殖酸，能够很好地提升川芎种植田的土壤的肥力，使土壤环境更加适合川芎的生长发育；同时，能够对川芎种植田的土壤内的重金属进行钝化，使川芎种植田的土壤内的重金属不再以离子的状态出现，降低川芎种植田的土壤内的重金属的含量，缓解川芎对川芎种植田的土壤内的重金属的吸收，提高种植的川芎的品质。 [0011] 此外，本发明提供的降低土壤内重金属的化学钝化剂在钝化土壤内重金属中的应用的有益效果为：将其应用在川芎种植田的土壤内，使川芎种植田的土壤内的重金属含量降低，提高川芎的品质。 具体实施方式[0012] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。 [0013] 下面对本发明实施例的降低土壤内重金属的化学钝化剂及其应用进行具体说明。 [0014] 本发明提供的降低土壤内重金属的化学钝化剂，适用于川芎种植田的土壤，按照重量份计，包括：生物基质20-40份、生物碳10-20份、磷酸二氢钾10-20份、膨润土40-50份、硅肥5-10份和腐殖酸5-10份。 [0015] 其中，生物基质可以为川芎种植田的土壤提供丰富的营养物质，同时，生物基质的加入，可以使川芎种植田的土壤内的重金属的形态发生变化，重金属的有效态含量降低，大都以稳定的残渣态形式存在，即川芎种植田的土壤内的重金属由离子的状态转化成稳定的交换态和有机结合态重金属，川芎种植田的土壤内的重金属钝化，降低川芎种植田的土壤的重金属污染，避免川芎种植田的土壤内的重金属被川芎吸收，提高川芎的品质。 [0016] 优选地，生物基质为秸秆，秸秆的来源丰富、价格很低，且对川芎种植田的土壤有明显的增加肥力的作用，有利于川芎的生长。更佳地，生物基质为秸秆粉末，粉末状的秸秆其更有利于川芎种植田的土壤的吸收，川芎种植田的土壤内的重金属钝化，使重金属钝化效果更好。 [0017] 生物碳是由有机垃圾，如动物粪便，动物骨头，植物根茎，木屑等加工而成的一种多孔碳，是可用作肥料的类似于碳球状的物质。其具有含碳量高和多孔性的特点，可提高川芎种植田的土壤蓄水储养的能力，还可以保护川芎种植田的土壤内的微生物；同时，对于溶解态重金属离子，生物碳会改变其在川芎种植田的土壤内的形态和动物累积性，生物碳的表面官能团可以对重金属离子具有吸附和隔离的作用，使其转化成不溶的稳定态，降低重金属的生物有效性，缓解重金属在川芎内的累积。 [0018] 磷酸二氢钾为高效的磷钾复合肥，能够为川芎提高丰富的磷元素和钾元素。 [0019] 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的黏土，蒙脱石由两层硅氧四面体片夹一层铝氧八面体片组成。硅氧四面体片中有一定量的Si4+被Al3+取代，铝氧八面体中也有1/6～1/3的Al3+被Mg2+、Fe2+等取代。这种不等价的类质同相替换使得晶层产生永久性负电荷。晶层负电性主要通过静电吸引力吸附的K+、Na+、Ca2+等层间阳离子来平衡，这些层间阳离子具有可交换性。另外，蒙脱石晶体边缘破键，在pH＞7时端面带负电荷，也可吸附少量阳离子，所以蒙脱石可以与川芎种植田的土壤内的重金属离子进行离子交换，从而使川芎种植田的土壤内的重金属由离子的状态转化成稳定的交换态和有机结合态重金属，川芎种植田的土壤内的重金属钝化，降低川芎种植田的土壤的重金属污染，避免川芎种植田的土壤内的重金属被川芎吸收，提高川芎的品质。 [0020] 硅肥既可作肥料，提供养分，又可用作土壤调理剂，改良土壤，此外，还兼有防病、防虫和减毒的作用。硅肥中含有大量的硅酸根离子，能够与重金属发生化学反应，形成新的不易被植物吸收的硅酸化合物而沉淀下来；同时，能够提高川芎根系的氧化能力，氧化了川芎种植田的土壤内的重金属，减少了川芎种植田的土壤内的重金属离子的含量，从而抑制川芎对川芎种植田的土壤内的重金属的吸收，防止川芎受到重金属的污染，提高川芎的品质。 [0021] 腐殖酸为大分子有机物质，能够使肥料增效、改良土壤、刺激川芎的生长。同时，腐殖酸本身具有丰富的官能团，如：芳香环、共轭双键、羟基、羰基、羧基等，可以有效地与川芎种植田的土壤内的重金属发生吸附、络合、氧化还原等反应。腐殖酸是比表面积大的吸附剂，可以吸附、移除土壤中重金属离子，作为化学改良剂，转变川芎种植田的土壤中重金属离子的存在形态，减少川芎对重金属离子的吸收利用或降低重金属离子的生物活性。 [0022] 所以，本发明提供的化学钝化剂的各组分能够很好地提升川芎种植田的土壤的肥力，使土壤环境更加适合川芎的生长发育；同时，能够对川芎种植田的土壤内的重金属进行钝化，使川芎种植田的土壤内的重金属不再以离子的状态出现，降低川芎种植田的土壤内的重金属的含量，缓解川芎对川芎种植田的土壤内的重金属的吸收，提高种植的川芎的品质。优选地，降低土壤内重金属的化学钝化剂，按照重量份计，包括：生物基质25份、生物碳10份、磷酸二氢钾15份、膨润土40份、硅肥5份和腐殖酸5份。 [0023] 为了进一步提高化学钝化剂的品质，化学钝化剂按照重量份计，还包括木炭5-10份、生石灰3-8份和草木灰8-12份。 [0024] 其中：木炭为多孔固体材料，具有很强的吸附能力，川芎种植田的土壤内的重金属离子通过与含氧官能团络合吸附在木炭材料上，使川芎种植田的土壤内的重金属离子的含量降低，提高种植的川芎的品质。 [0025] 生石灰能够使川芎种植田的土壤内的重金属钝化，同时，由于土壤中具有一定的水分，与生石灰反应以后，会使土壤具有一定的碱性，而膨润土在碱性条件下，其对土壤内重金属离子的处理效果更好，所以，可以大幅度提升膨润土对川芎种植田的土壤内的重金属的钝化效果，利于后续的川芎的种植。 [0026] 草木灰是柴草燃烧后残留的灰烬物质，属碱性，主要成分是碳酸钾(K2CO3)，可用做肥料。草木灰能够使川芎种植田的土壤内的重金属钝化，同时，其为强碱弱酸盐，会使土壤具有一定的碱性，而膨润土在碱性条件下，其对土壤内重金属离子的处理效果更好，所以，可以大幅度提升膨润土对川芎种植田的土壤内的重金属的钝化效果，利于后续的川芎的种植。 [0027] 该化学钝化剂的各组分能够很好地提升川芎种植田的土壤的肥力，使土壤环境更加适合川芎的生长发育；同时，对川芎种植田的土壤内的重金属进行钝化的效果达到大幅度的提升，降低川芎种植田的土壤内的重金属的含量，缓解川芎对川芎种植田的土壤内的重金属的吸收，提高种植的川芎的品质。 [0028] 上述降低土壤内重金属的化学钝化剂在钝化土壤内重金属中的应用。川芎种植田的土壤内的重金属主要为Cd，降低土壤内重金属的化学钝化剂对Cd的钝化效果最理想，其次，川芎种植田的土壤内的重金属还含有Hg和Pb，降低土壤内重金属的化学钝化剂对Hg和Pb也有很好的钝化效果。 [0029] 具体地，包括如下步骤： [0030] (1)、在川芎种植田的土壤中加入上述化学钝化剂，对川芎种植田的土壤内的重金属离子进行处理。优选地，化学钝化剂的添加量为180-240kg/亩，此添加量可以保证将川芎种植田的土壤内的重金属离子尽可能地转化，同时，增加川芎种植田的土壤的肥力，并且，不会由于化学钝化剂的过渡添加而影响川芎的生长发育。 [0031] (2)、将川芎种植田的土壤翻耕，使化学钝化剂与川芎种植田的土壤混合均匀，化学钝化剂能够将川芎种植田的土壤内的重金属充分钝化，降低了川芎种植田的土壤内重金属离子的含量，从而降低种植的川芎内重金属离子的含量，提高川芎的品质。 [0032] (3)、对翻耕后的所述川芎种植田的土壤浇水。可以保证川芎种植田的土壤的含水量，同时，由于水的作用，使化学钝化剂内的生石灰与水发生化学反应，得到氢氧化钙，具有一定的碱性；化学钝化剂内的草木灰也溶于水形成强碱弱酸盐，使川芎种植田的土壤呈碱性，从而提高化学钝化剂将川芎种植田的土壤内的重金属钝化的效果，利于川芎种植田的土壤内重金属的处理。 [0033] 优选地，浇水后川芎种植田的土壤中水分含量为55wt％-70wt％。使川芎种植田的土壤中的水分含量达到适宜的值，给予化学钝化剂一定的水分，化学钝化剂与川芎种植田的土壤混合以后，其对川芎种植田的土壤内的重金属的钝化效果越好，并且，不会由于川芎种植田的土壤内的水分过多而影响川芎的生长。 [0034] 实施例1 [0035] 使用该降低土壤内重金属的化学钝化剂进行盆栽实验，将生物基质20kg、生物碳10kg、磷酸二氢钾10kg、膨润土40kg、硅肥5kg和腐殖酸5kg混合以后得到化学钝化剂，在重金属污染的川芎种植田的土壤内以2.5wt％的含量加入前述化学钝化剂，将川芎种植田的土壤翻耕使川芎种植田的土壤与化学钝化剂混合均匀，对翻耕后的川芎种植田的土壤浇水使川芎种植田的土壤中水分含量为55％，在川芎种植田的土壤通过化学钝化剂进行重金属钝化7天以后，在盆栽中种植3粒川芎种子，并且在8个月以后收获川芎根茎，测定川芎根茎和川芎种植田的土壤内残留的重金属含量。 [0036] 实施例2 [0037] 使用该降低土壤内重金属的化学钝化剂进行盆栽实验，将生物基质40kg、生物碳20kg、磷酸二氢钾20kg、膨润土50kg、硅肥10kg、腐殖酸10kg、木炭5kg、生石灰3kg和草木灰 8kg混合以后得到化学钝化剂，在重金属污染的川芎种植田的土壤内以5wt％的含量加入前述化学钝化剂，将川芎种植田的土壤翻耕使川芎种植田的土壤与化学钝化剂混合均匀，对翻耕后的川芎种植田的土壤浇水使川芎种植田的土壤中水分含量为70％，在川芎种植田的土壤通过化学钝化剂进行重金属钝化7天以后，在盆栽中种植3粒川芎种子，并且在8个月以后收获川芎根茎，测定川芎根茎和川芎种植田的土壤内残留的重金属含量。 [0038] 实施例3 [0039] 使用该降低土壤内重金属的化学钝化剂进行盆栽实验，将秸秆25kg、生物碳10kg、磷酸二氢钾15kg、膨润土40kg、硅肥5kg、腐殖酸5kg、木炭10kg、生石灰8kg和草木灰12kg混合以后得到化学钝化剂，在重金属污染的川芎种植田的土壤内以5wt％的含量加入前述化学钝化剂，将川芎种植田的土壤翻耕使川芎种植田的土壤与化学钝化剂混合均匀，对翻耕后的川芎种植田的土壤浇水使川芎种植田的土壤中水分含量为60％，在川芎种植田的土壤通过化学钝化剂进行重金属钝化7天以后，在盆栽中种植3粒川芎种子，并且在8个月以后收获川芎根茎，测定川芎根茎和川芎种植田的土壤内残留的重金属含量。 [0040] 实施例4 [0041] 使用该降低土壤内重金属的化学钝化剂进行大田基地实验，将生物基质30kg、生物碳15kg、磷酸二氢钾15kg、膨润土45kg、硅肥8kg和腐殖酸7kg混合以后得到化学钝化剂，在9月份耕地期间向50亩重金属污染的川芎种植田的土壤内以180kg/亩的添加量加入前述化学钝化剂，将川芎种植田的土壤翻耕使川芎种植田的土壤与化学钝化剂混合均匀，对翻耕后的川芎种植田的土壤浇水使川芎种植田的土壤中水分含量为55％，在川芎种植田的土壤通过化学钝化剂进行重金属钝化7天以后种植川芎种子，并且每月施加50kg/亩的复合肥，在第二年5月份收获川芎根茎，测定川芎根茎和川芎种植田的土壤内残留的重金属含量。 [0042] 实施例5 [0043] 使用该降低土壤内重金属的化学钝化剂进行大田基地实验，将生物基质30kg、生物碳15kg、磷酸二氢钾15kg、膨润土45kg、硅肥8kg、腐殖酸7kg、木炭7kg、生石灰4kg和草木灰9kg混合以后得到化学钝化剂，在9月份耕地期间向50亩重金属污染的川芎种植田的土壤内以240kg/亩的添加量加入前述化学钝化剂，将川芎种植田的土壤翻耕使川芎种植田的土壤与化学钝化剂混合均匀，对翻耕后的川芎种植田的土壤浇水使川芎种植田的土壤中水分含量为65％，在川芎种植田的土壤通过化学钝化剂进行重金属钝化7天以后种植川芎种子，并且每月施加50kg/亩的复合肥，在第二年5月份收获川芎根茎，测定川芎根茎和川芎种植田的土壤内残留的重金属含量。 [0044] 实施例6 [0045] 使用该降低土壤内重金属的化学钝化剂进行大田基地实验，将生物基质30kg、生物碳15kg、磷酸二氢钾18kg、膨润土45kg、硅肥10kg、腐殖酸7kg、木炭8kg、生石灰5kg和草木灰10kg混合以后得到化学钝化剂，在9月份耕地期间向50亩重金属污染的川芎种植田的土壤内以200kg/亩的添加量加入前述化学钝化剂，将川芎种植田的土壤翻耕使川芎种植田的土壤与化学钝化剂混合均匀，对翻耕后的川芎种植田的土壤浇水使川芎种植田的土壤中水分含量为60％，在川芎种植田的土壤通过化学钝化剂进行重金属钝化7天以后种植川芎种子，并且每月施加50kg/亩的复合肥，在第二年5月份收获川芎根茎，测定川芎根茎和川芎种植田的土壤内残留的重金属含量。 [0046] 对照例1 [0047] 不添加降低土壤内重金属的化学钝化剂进行盆栽实验，在盆栽中种植3粒川芎种子，并且在8个月以后收获川芎根茎，测定川芎根茎和川芎种植田的土壤内重金属含量。 [0048] 通过对实施例1-3和对照例1的盆栽实验收获的川芎根茎和川芎种植田的土壤内的重金属含量进行测定，得到表1。 [0049] 表1盆栽实验中川芎根茎和川芎种植田的土壤内的重金属含量测定结果[0050] [0051] 通过表1可以看出，与对照例1相比，实施例1-3的川芎种植田的土壤中施加了降低土壤内重金属的化学钝化剂以后，盆栽实验中的川芎种植田的土壤和种植的川芎得到的根茎的重金属Cd、Hg和Pb都有明显的下降，说明本发明提供的降低土壤内重金属的化学钝化剂对川芎种植田的土壤内的重金属由很好的钝化效果。 [0052] 对照例2 [0053] 不添加降低土壤内重金属的化学钝化剂进行大田基地实验，在9月份耕地期间向50亩重金属污染的川芎种植田的土壤内种植川芎种子，并且每月施加50kg/亩的复合肥，在第二年5月份收获川芎根茎，测定川芎根茎和川芎种植田的土壤内残留的重金属含量。 [0054] 通过对实施例4-6和对照例2的大田基地实验收获的川芎根茎和川芎种植田的土壤内的重金属含量进行测定，得到表2。 [0055] 表2大田基地实验中川芎根茎和川芎种植田的土壤内的重金属含量测定结果[0056] [0057] 通过表2可以看出，与对照例2相比，实施例4-6的川芎种植田的土壤中施加了降低土壤内重金属的化学钝化剂以后，大田基地实验中的川芎种植田的土壤和种植的川芎得到的根茎的重金属Cd、Hg和Pb都有明显的下降，说明本发明提供的降低土壤内重金属的化学钝化剂对川芎种植田的土壤内的重金属由很好的钝化效果。 [0058] 以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 |
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