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一种重金属污染 土壤生态修复基质的制备方法

阅读：957发布：2020-05-14

专利汇可以提供一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法，包括如下步骤，制备原料，包括有1-10份鲜猪粪、1-5份稻草秸秆、1-5份玉米秸秆，研磨稻草秸秆和玉米秸秆，并按预设重量份与鲜猪粪混合得到预混合物、预混合物500-800份混合1份红糖水，并加入1份EM菌液得到混合物、对混合物发酵处理，发酵时间20-25天。本发明适用于轻、中度重金属污染的矿区、矿区、农田土壤的生态修复，方法操作简单易施行，不需要复杂的设备，不影响应季栽种植物；以猪粪、秸秆为原料制成生态修复基质能够钝化土壤重金属，同时能够提高土壤肥力水平，促进生态修复效果的实现且有效利用了农业固体废弃物，符合“减量化、无害化、资源化”原则，不会导致大气污染、水污染。，下面是一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：制备原料，包括有1-10份鲜猪粪、1-5份稻草秸秆、1-5份玉米秸秆；
步骤二：研磨稻草秸秆和玉米秸秆，并按预设重量份与鲜猪粪混合得到预混合物；
步骤三：预混合物500-800份混合1份红糖水，并加入1份EM菌液得到混合物；
步骤四：对混合物发酵处理，发酵时间20-25天。
2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法，其特征在于：
所述预混合物中加入尿素，并使该预混合物中的炭元素和氮元素质量比为20：1至25：1。
3.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法，其特征在于：
所述混合物的含水量为50％-65％。
4.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法，其特征在于：
所述步骤四的发酵温度为60℃-65℃，且在发酵过程中的前两次每隔3天翻堆一次，在发酵第一天、第一次翻堆和第二次翻堆时再分别加入EM菌液40ml，之后每隔5天翻堆一次。
5.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法，其特征在于：
所述原料包括有3-5份鲜猪粪、1-2份稻草秸秆和1份玉米秸秆。
6.根据权利要求5所述的一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法，其特征在于：
所述原料包括有3份鲜猪粪、1份稻草秸秆和1份玉米秸秆。
7.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法，其特征在于：
所述混合物包括预混合物500-600份、1份红糖水和1份EM菌液。
8.根据权利要求7所述的一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法，其特征在于：
所述混合物包括预混合物500份、1份红糖水和1份EM菌液。

说明书全文

一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及土壤修复技术领域，具体为一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法。

背景技术

[0002] 农田土壤重金属污染主要来源于污染物的大气沉降、污水农灌、农用物质施用和固体废弃物的堆放，其中以污水农灌、农用物质施用为主要来源。随之城市化进程的加快，发展部过程中或多或少都会涉及到环境问题，据调查，我国大多数城市城郊土壤都受到了不同程度的重金属污染，如南京市土壤受到Pb、Hg、Cd污染；黄浦江中上游，在2010年的农用土地调查中发现，土壤中Cd、Hg、As、Cr、Pb的质量分数分别超过土壤背景值的60％、68％、19％、67％、45％；北京市连续五年(2005-2009年)的土壤样品中，近郊农田中Cd、Hg和Pb远高于远郊土壤。土壤中重金属会转移到其地上的植物和农产品中，进而影响人体健康。

[0003] 随着我国矿山开采业的发展和建设，矿山企业的开采与生产对土壤环境造成的污染越来越严重。一些矿山在开采中废石和尾矿随意堆放，致使尾矿中难以降解的重金属进入土壤或沟渠，土壤的纳污和自净能力有限，当污染物超过其临界值，其实自身组成和结构就会发生变化，过量的重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，重金属的隐蔽性和不被生物降解性，通过食物链不断在生物体内富集，最后进入人体内蓄积，对人身体健康造成伤害。因此治理矿山土壤重金属污染迫在眉睫。

[0004] 目前，农田土壤和矿山土壤修复的方法多是生态修复，即植物修复+农艺调节。土壤不仅遭受重金属污染且各项理化性质也受到破坏，因此在生态修复中要兼顾土壤理化性质的调节，达到生态修复土质要求。

[0005] 同时，现有重金属污染修复药剂已有很多，绝大多数采用的原料是化学制剂，应用到土壤中可能会对土壤理化性质有影响，甚至影响到植物生长。有的钝化剂是矿物制剂，原料虽安全有效，但成分较多，制作过程也繁琐，如何提供一种即能改良土壤污染状况又能减少二次污染的修复基质成了相关领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法，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：一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法，包括如下步骤：

[0008] 步骤一：制备原料，包括有1-10份鲜猪粪、1-5份稻草秸秆、1-5份玉米秸秆；

[0009] 步骤二：研磨稻草秸秆和玉米秸秆，并按预设重量份与鲜猪粪混合得到预混合物；

[0010] 步骤三：预混合物500-800份混合1份红糖水，并加入1份EM菌液得到混合物；

[0011] 步骤四：对混合物发酵处理，发酵时间20-25天。

[0012] 所述预混合物中加入尿素，并使该预混合物中的炭元素和氮元素质量比为20：1至25：1。

[0013] 所述混合物的含水量为50％-65％。

[0014] 所述步骤四的发酵温度为60℃-65℃，且在发酵过程中的前两次每隔3天翻堆一次，在发酵第一天、第一次翻堆和第二次翻堆时再分别加入EM菌液40ml，之后每隔5天翻堆一次。

[0015] 由上述技术方案可知，本发明本发明提供了一种重金属污染土壤生态修复调理剂，其中猪粪、秸秆发酵而成的调理剂含有生物炭、腐殖酸等物质，生物炭具有较大孔隙度和比表面积，表面各种基团和表面离子发生配位和离子交换反应，对重金属有很强的吸附能力，降低土壤中重金属可交换态含量，因而降低重金属的生物有效性，同时，腐植酸含有多种功能基，如羧基、醇羟基、酚羟基、甲氧基、醛、酮、醚等，因此具有很高的反应活性，能与环境中的重金属离子发生吸附、络合等作用，所形成的有机金属络合物及吸附物的稳定性对重金属离子的迁移转化、生物活性具有很大影响。因此通过该种方法得到的生态修复调理剂对土壤重金属起到有效的钝化作用，同时基质中含有腐殖酸等物质还可以提高土壤的团粒结构和保水性。

[0016] 该种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法适用于轻、中度重金属污染的矿区、农田土壤的生态修复，且方法操作简单易施行，不需要复杂的设备，不影响应季栽种植物；其次，以猪粪、秸秆为原料制成生态修复基质能够钝化矿山耕土壤重金属，为植物提供所需的N、P、K等养分，同时能够提高土壤肥力水平，促进生态修复效果的实现且有效利用了农业固体废弃物，符合“减量化、无害化、资源化”原则，不会导致大气污染、水污染；具有显著的社会、经济效益。

具体实施方式

[0017] 一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法，一种重金属污染土壤生态修复基质的制备方法，包括如下步骤：

[0018] 步骤一：制备原料，包括有1-10份鲜猪粪、1-5份稻草秸秆、1-5份玉米秸秆；

[0019] 步骤二：研磨稻草秸秆和玉米秸秆，并按预设重量份与鲜猪粪混合得到预混合物；

[0020] 步骤三：预混合物500-800份混合1份红糖水，并加入1份EM菌液得到混合物；

[0021] 步骤四：对混合物发酵处理，发酵时间20-25天。

[0022] 具体的，所添加的鲜猪粪、稻草秸秆和玉米秸秆配比以及预混合物、EM菌液和红糖的配比需要重点说明，通过实验数据可得如下表一和表二；

[0023] 鲜猪粪：稻草秸秆：玉米秸秆配比预混合物：EM菌液：红糖实施例1 1份：1份：1份 500份：1份：1份
实施例2 1份：1份：1份 600份：1份：1份
实施例3 1份：1份：1份 800份：1份：1份
实施例4 3份：1份：1份 500份：1份：1份
实施例5 3份：1份：1份 600份：1份：1份
实施例6 3份：1份：1份 800份：1份：1份
实施例7 5份：2份：1份 500份：1份：1份
实施例8 5份：2份：1份 600份：1份：1份
实施例9 5份：2份：1份 800份：1份：1份
实施例10 8份：3份：2份 500份：1份：1份
实施例11 8份：3份：2份 500份：1份：1份
实施例12 8份：3份：2份 600份：1份：1份
实施例13 10份：5份：3份 800份：1份：1份
实施例14 10份：5份：3份 500份：1份：1份
实施例15 10份：5份：3份 600份：1份：1份

[0024] (表一)

[0025]

[0026]

[0027] (表二)

[0028] 通过混合发酵制得的修复基质养分比例可知，养分中有机质、腐植酸、总氮、总磷、总钾的含量在实施例4、实施例5、实施例6、实施例7、实施例8和实施例9中的含量较高，所对应的鲜猪粪：稻草秸秆：玉米秸秆配比保持在3-5：1-2：1，而对应的混合物：红糖水：EM菌液的配比保持在500-800：1：1。其中，优选的为实施例4，其鲜猪粪：稻草秸秆：玉米秸秆配比为3：1：1、混合物、红糖水、EM菌液的配比保持在500：1：1时，养分中有机质、腐植酸、总氮、总磷、总钾的含量达到最高。

[0029] 需要说明的是，制得的修复基质适用于中低度受污染土壤，且对土壤具有如下指标，具体的为：

[0030] (1)轻度污染轻度污染1＜Pi≤2；中度污染，2＜Pi≤3；

[0031] (2)土壤翻耕破碎，土块粒径＜3cm；

[0032] (3)调节土壤湿度在30-40％，施用量为300-400Kg/亩，混合均匀；

[0033] (4)灌水平衡保持田间持水量在60％左右，时间30-45天；

[0034] (5)在添加了生态修复基质的土壤上种植植被。

[0035] 为确定重金属污染土壤生态修复基质的最佳添加量，可通过如下多组实验进行对比，如下表三；

[0036] 实施例添加量(Kg/亩)实施例16 0
实施例17 100
实施例18 200
实施例19 300
实施例20 400
实施例21 500
实施例22 600

[0037] (表三)

[0038] (1)实施土壤来源：根据GB1568-2018《土壤环境农用地污染风险管控标准》选择待修复的重金属污染农田土壤，风险等级为：中度风险，2＜Pi≤3。取耕作层0-20cm测定该农田土壤的养分含量及重金属含量，其中重金属根据HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》提供的方法做浸出浓度的测定，如下表四所示。

[0039]

[0040] (表四)

[0041] (2)重金属污染土壤生态修复基质应用效果试验步骤如下：

[0042] (a)共设五组实验，每组称取5Kg土壤放入塑料保鲜盒中(31cm×23cm×16cm)，灌水平衡使土壤含水量在30-40％；

[0043] (b)按照表三设定的量添加修复基质与重金属污染土壤混合均匀；

[0044] (c)放入恒温培养箱中，模拟外界温度及光照，湿度保持60％，持续观察365d后，分别测定下列每个实施例的五组实验数据并取平均值，结果如下表五：

[0045]

[0046] (表五)

[0047] (d)持续观察365d后，不同添加量的实验结果如下：当土壤中添加量在200-300Kg/亩时土壤改良以及重金属钝化效果最好，土壤中有机质提高1.88倍；碱解氮提高了1.97倍；速效磷提高了6.1倍；速效钾提高了2.17倍，重金属浸出毒性均低于GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》限值标准，当添加量超过300Kg/亩效果反而有下降的趋势。

[0048] (3)为了确定生态修复基质起效时间以配合农时施用，以最佳添加量300Kg/亩为例，分析了不同时间段生态修复基质效果如下：

[0049] 生态修复基质施入土壤30d左右开始起效，45d后作用效果大幅增加，因此在生态修复过程中在作物种植前30-45d施入土壤中有利于效果的发挥，如下表六。

[0050]

[0051]

[0052] (表六)。

[0053] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

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