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土壤重金属 钝化剂及其用途

阅读：608发布：2020-09-03

专利汇可以提供土壤重金属钝化剂及其用途专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及土壤重金属钝化剂及其用途，属于土壤改良剂技术领域。本发明解决的技术问题是提供土壤重金属钝化剂。本发明土壤重金属钝化剂，由以下重量份的组分组成，腐殖酸 20～35份，巯基化合物30～50份，磷酸钙 10～30份，壳聚糖3～10份。本发明土壤重金属钝化剂能够有效降低土壤中重金属汞有效性，减少作物对汞的吸收、富集；不会破坏土壤的物理性质和肥力水平，有一定的增产作用，且制备方法简单，成本低廉。此外，本发明土壤重金属钝化剂对于其他重金属也有一定的修复效果，有助于减少其他重金属在植物体内的富集。，下面是土壤重金属钝化剂及其用途专利的具体信息内容。

权利要求

1.土壤重金属钝化剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：腐殖酸20～35份，巯基化合物30～50份，磷酸钙10～30份，壳聚糖3～10份。
2.根据权利要求1所述的土壤重金属钝化剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：
腐殖酸25～32份，巯基化合物38～48份，磷酸钙15～25份，壳聚糖4～8份。
3.根据权利要求2所述的土壤重金属钝化剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：
腐殖酸30份，巯基化合物45份，磷酸钙20份，壳聚糖5份。
4.根据权利要求1所述的土壤重金属钝化剂，其特征在于：所述巯基化合物为巯基纤维素、菜籽粕、三巯基均三嗪中的至少一种。
5.权利要求1～4任一项所述的土壤重金属钝化剂在修复汞污染土壤中的应用。
6.根据权利要求5所述的土壤重金属钝化剂在修复汞污染土壤中的应用，其特征在于：
使用时，按照土壤质量的0.5～1%添加土壤重金属钝化剂。

说明书全文

土壤重金属 钝化剂及其用途

技术领域

[0001] 本发明涉及土壤重金属钝化剂及其用途，属于土壤改良剂技术领域。

背景技术

[0002] 环境重金属污染是当今国内外面临的重大环境问题。重金属中尤以汞、镉、铅、砷、铬对人类健康危害最大，常被称为“五毒元素”。重金属通过不同途径进入土壤环境，土壤中的重金属经过复杂的物理、化学反应，大部分以各种形态滞留在土壤中，同时重金属在作物可食部分积累并进入食物链循环，从而对人体健康构成威胁。此外，由于绝大多数重金属在土壤环境中不经历微生物或化学降解过程，因此，进入土壤的重金属可不断累积并最终产生污染危害，同时受污染的土壤还可通过渗漏、径流、扬尘等途径成为水体和大气重金属污染源。

[0003] 目前，对于土壤重金属污染的治理途径主要有两种：(1)通过适当方法改变重金属在土壤中的存在形态，降低其在土壤中的迁移性和生物可利用性；(2)从土壤中移除重金属，使其存留浓度接近或达到背景值。围绕这两种治理途径，已相应地提出许多物理、化学和生物的治理方法。其中，通过施用适当的钝化剂以降低重金属在土壤中的生物有效性，从而减少植物对重金属的吸收和积累，这种治理方法由于成本低、效果显著，且易于实施而得到广泛应用。

[0004] 钝化剂包括有机钝化剂和无机钝化剂。施用无机钝化剂能大幅度降低土壤中有效态重金属的含量,进而有效抑制植物体内含量,但大量施用无机钝化剂会对土壤的物理性质产生一定的影响，整体肥力水平也会下降，造成作物的减产。有机钝化剂兼具钝化重金属及改善土壤理化性质两种功能，但是却存在易分解，钝化作用不持久的缺点。

[0005] 因此，亟需寻找一种兼具无机和有机钝化剂优点的复合重金属钝化剂。

发明内容

[0006] 本发明解决的技术问题是提供土壤重金属钝化剂。

[0007] 本发明土壤重金属钝化剂，由以下重量份的组分组成，腐殖酸20～35份，巯基化合物30～50份，磷酸钙10～30份，壳聚糖3～10份。

[0008] 进一步的，优选由以下重量份的组分组成：腐殖酸25～32份，巯基化合物38～48份，磷酸钙15～25份，壳聚糖4～8份。

[0009] 更优选由以下重量份的组分组成：腐殖酸30份，巯基化合物45份，磷酸钙20份，壳聚糖5份。

[0010] 其中，所述巯基化合物优选为巯基纤维素、菜籽粕、三巯基均三嗪中的至少一种。

[0011] 本发明还提供本发明土壤重金属钝化剂在修复汞污染土壤中的应用。

[0012] 进一步的，使用时，优选按照土壤质量的0.5～1％添加土壤重金属钝化剂。

[0013] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0014] 1)本发明土壤重金属钝化剂能够有效降低土壤中重金属汞有效性，减少作物对汞的吸收、富集。

[0015] 2)本发明土壤重金属钝化剂不会破坏土壤的物理性质和肥力水平，有少量的增产作用。

[0016] 3)本发明土壤重金属钝化剂的制备方法简单，成本低廉。

[0017] 4)本发明土壤重金属钝化剂对于其他重金属也有一定的修复效果，有助于减少其他重金属在植物体内的富集。

具体实施方式

[0018] 本发明土壤重金属钝化剂，由以下重量份的组分组成，腐殖酸20～35份，巯基化合物30～50份，磷酸钙10～30份，壳聚糖3～10份。

[0019] 进一步的，优选由以下重量份的组分组成：腐殖酸25～32份，巯基化合物38～48份，磷酸钙15～25份，壳聚糖4～8份。

[0020] 更优选由以下重量份的组分组成：腐殖酸30份，巯基化合物45份，磷酸钙20份，壳聚糖5份。

[0021] 其中，所述巯基化合物是指带有巯基的化合物，为了进一步提高修复效果，同时节约成本，巯基化合物优选为巯基纤维素、菜籽粕、三巯基均三嗪中的至少一种。所述菜籽粕为油菜籽榨油后的副产物，其粗蛋白含量在32％以上，粗纤维含量在12％以下。菜籽粕中不仅富含蛋白质、纤维素还含有氨基酸，氨基酸结构中含有巯基基团，经试验证明重金属钝化效果明显。

[0022] 本发明土壤重金属钝化剂的制备方法为本领域常规的混合，将上述原料按比例混匀即得。

[0023] 本发明还提供本发明土壤重金属钝化剂在修复汞污染土壤中的应用。

[0024] 本发明土壤重金属钝化剂富含能够与重金属发生络合作用的巯基、氨基、羧基等功能基团，这些功能基团能够与土壤中的重金属离子发生螯合、络合反应，从而降低土壤中重金属的活性尤其对汞的作用效果最明显。在轻度重金属汞污染土壤上，按照土壤质量0.5～1％进行添加本发明土壤重金属钝化剂，能够有效降低土壤中重金属汞的有效性，减少作物对汞的吸收、富集。

[0025] 下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。实施例中的试剂均采用市售。

[0026] 实施例1

[0027] 准确称取腐殖酸30kg，三巯基均三嗪10kg，菜籽粕35kg，磷酸钙20kg，壳聚糖5kg，混匀，即得土壤重金属钝化剂。

[0028] 实施例2

[0029] 准确称取腐殖酸20kg，巯基纤维素50kg，磷酸钙25kg，壳聚糖3kg，混匀，即得土壤重金属钝化剂。

[0030] 实施例3

[0031] 准确称取腐殖酸30kg，巯基纤维素30kg，磷酸钙30kg，壳聚糖10kg，混匀，即得土壤重金属钝化剂。

[0032] 实施例4

[0033] 准确称取腐殖酸25kg，三巯基均三嗪10kg，菜籽粕38kg，磷酸钙15kg，壳聚糖4kg，混匀，即得土壤重金属钝化剂。

[0034] 实施例5

[0035] 准确称取腐殖酸32kg，巯基纤维素38kg，磷酸钙25kg，壳聚糖8kg，混匀，即得土壤重金属钝化剂。

[0036] 实施例6

[0037] 准确称取腐殖酸35kg，三巯基均三嗪5kg，菜籽粕40kg，磷酸钙10kg，壳聚糖7kg，混匀，即得土壤重金属钝化剂。

[0038] 试验例1

[0039] 将实施例1～6产品用于盆栽试验中，验证土壤重金属钝化剂降低土壤中汞活性，同时减少植物中汞含量的作用效果。具体试验方法如下：

[0040] 1、供试土壤

[0041] 土壤取自四川省成都市蒲江县，土壤属于水稻土，经检测土壤pH为5.7，有机质为1.15％，速效氮为57.26mg/kg，有效磷为4.7mg/kg，速效钾为63.23mg/kg，汞含量为
0.103mg/kg。根据我国土壤重金属环境标准和最大允许浓度，结合当地土壤重金属的污染情况,以HgCl2的形式加入2.00mg/kg外源Hg,使土壤中Hg全量为2.103mg/kg，超过国家土壤汞污染二级标准限量值。

[0042] 2、供试作物

[0043] 莴笋，系杂交品种

[0044] 3、供试试剂

[0045] 实施例1～实施例6的产品

[0046] 4、试验设计及方法

[0047] 本试验共设19个处理，每个处理设3次重复(详见表1)，共57个处理。采用塑料盆(50cm×25cm)装土进行盆栽试验，每盆装土10公斤，再将盆钵随机排列，试验期间肥水管理参照野外大田试验进行，所有试验按照统一管理进行。待莴笋成熟后测定其产量、莴笋各部位汞含量以及土壤中重金属汞形态变化情况，测定结果见表2～4。

[0048] 表1 试验设计

[0049]处理编号所用试剂用量(g/kg)
CK 空白对照 0
A1处理实施例1产品 2
B1处理实施例1产品 5
C1处理实施例1产品 10
A2处理实施例2产品 2
B2处理实施例2产品 5
C2处理实施例2产品 10
A3处理实施例3产品 2
B3处理实施例3产品 5
C3处理实施例3产品 10
A4处理实施例4产品 2
B4处理实施例4产品 5
C4处理实施例4产品 10
A5处理实施例5产品 2
B5处理实施例5产品 5
C5处理实施例5产品 10
A6处理实施例6产品 2
B6处理实施例6产品 5
C6处理实施例6产品 10

[0050] 5、数据处理与分析

[0051] 试验数据都采用Excel和SPSS统计软件进行处理，并进行相关性和显著性分析。

[0052] 6、实验结果

[0053] 表2列出了各处理莴笋的产量。通过对表2中数据分析发现，施用本发明土壤重金属钝化剂对莴笋生长无不良影响，同时对莴笋产量提高有一定作用，莴笋产量增加幅度随施用浓度提高而逐渐增加，可见，本发明土壤重金属钝化剂对作物有少量的增产作用。

[0054] 表2 不同处理莴笋产量

[0055]

[0056] 表3 重金属钝化剂处理后莴笋各部位汞含量单位：mg/kg

[0057]

[0058] 表3列出了不同重金属钝化剂处理后莴笋各部位汞含量。通过分析莴笋不同部位吸收汞情况发现，重金属汞在莴笋体内分布规律为茎＜叶，莴笋主要富集汞部位不是食用部分。重金属钝化剂按10g/kg施用后，莴笋茎杆中汞含量下降显著，最大降幅达到62.26％，而高富集的叶片中降幅也达到了35.24％，在2g/kg和5g/kg两个处理莴笋茎杆和叶片中汞降幅分别为22.64％、13.33％和32.08％、20.00％。从整株莴笋来看，重金属钝化剂使用后莴笋植株汞含量也有明显降低，降幅变化趋势与茎杆一致，按土壤重金属钝化剂施用浓度从低到高植株汞降幅分别为17.14％、22.86％和36.19％。

[0059] 表4 不同处理土壤中汞含量

[0060]

[0061] 表4列出了土壤中重金属汞形态的变化情况。通过表4数据分析发现，重金属钝化剂的施用对土壤中汞总量影响不明显，施用前后都在2.093mg/kg左右；而重金属钝化剂的施用降低了土壤中有效态汞含量，2g/kg处理降幅较低，土壤中活性汞降低幅度随重金属钝化剂的施用量增加而增大，土壤中有效汞占总汞百分含量在施用重金属钝化剂(10g/kg)后减少了4.89个百分点，重金属钝化剂钝化土壤汞作用明显。

[0062] 综上所述，本发明重金属钝化剂对莴笋生长安全，同时有一定的增产作用；重金属钝化剂使用后土壤中活性汞含量降低，降低幅度与施用浓度变化趋势一致，在10g/kg时土壤中有效汞降幅最大为20.31％；重金属钝化剂施用后莴笋不同部位汞含量降幅不同，表现为茎杆＞叶片，其中重金属钝化剂用量为10g/kg时茎杆和叶片降幅达到62.26％和35.24％，但是由于茎杆汞含量较低，因此在重金属钝化剂为10g/kg处理时莴笋植株中汞含量降幅为36.19％。

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