技术领域
[0001] 本
发明涉及重金属污染土壤治理技术领域，具体涉及一种能治理重金属镉污染土壤的修复剂及其制备方法。
背景技术
[0002] 随着城市化和工业化的快速发展，采矿
冶炼过程排放的三废、劣质化肥的不合理使用以及城市生活垃圾的处理不当等，导致我国耕地土壤受重金属污染日益严重。2014年公布的全国
土壤污染状况调查结果显示，超标的重金属主要为镉、
铜、铅等，点位超标率分别为7.0％、2.1％、1.5％(王玉军，刘存，周东美，“客观地看待我国耕地土壤环境
质量的现状——关于《全国土壤污染状况调查》中有关问题的讨论和建议”，《农业环境科学学报》2014[33])。土壤中重金属污染不但会导致作物产量和品质下降，还能在
植物体内积累并进入食物链，危害人类健康。镉是毒性最强的重金属之一，镉容易被
水稻等禾本科作物吸收并向籽粒富集和积累，从而影响稻米的食用安全。因此，治理重金属镉污染土壤和保障稻米安全成为迫切需要解决的问题。
[0003] 当前土壤重金属修复方法主要分为两种方式：一是利用工程或
生物的方法，比如翻地、换土、淋洗或植物富集固定；二是将化学法，即施用
土壤改良剂，通过调节土壤理化性质以及
吸附、络合、
氧化还原、拮抗或沉淀等反应，改变土壤中重金属的赋存状态，降低其在土壤中的移动性和生物有效性。前者因工程修复耗费大量人
力和财力，难以进行大面积推广，而
生物修复对于中轻度污染水平难以在短期内达到安全标准。化学法由于见效快，可操作性强，因此逐渐受到人们关注。常用的
钝化修复剂主要有石灰、
磷酸盐、海泡石以及沸石等，但由于石灰
碱性太强，对土壤生物有效性影响大，可能造成二次污染，磷酸盐固定重金属的同时也使中微量元素变成残渣态。因此，迫切需要研发一种低成本、高效安全、环境友好的
土壤修复剂，以达到发展
可持续农业的目的。
发明内容
[0004] 本发明的第一个目的在于提供一种能治理重金属镉污染土壤的修复剂，包括以下重量百分比的各原料：
钢渣45％～50％，白
云石28％～30％，甜叶菊渣18％～20％，腐植酸
钾5％～6％。
[0005] 优选的，该能治理重金属镉污染土壤的修复剂包括以下重量百分比的各原料：钢渣48％，白云石28％，甜叶菊渣19％，腐植酸钾5％。
[0006] 优选的，该能治理重金属镉污染土壤的修复剂包括以下重量百分比的各原料：钢渣46％，白云石30％，甜叶菊渣18％，腐植酸钾6％。
[0007] 优选的，所述该修复剂的粉末细度为100目。
[0008] 优选的，所述该修复剂的pH为10～12。
[0009] 本发明的第二个目的在于提供一种能治理重金属镉污染土壤的修复剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010] 1)将钢渣在1500℃～1600℃高温
煅烧后进行
粉碎，得到钢渣粉；
[0011] 2)将白云石在1200℃～1500℃高温煅烧后进行粉碎，得到白云石粉；
[0012] 3)将钢渣粉、白云石粉、甜叶菊渣、腐植酸钾按比例进行充分混合，[0013] 再粉碎成细粉，得到所述治理重金属镉污染土壤的修复剂。
[0014] 优选的，所述细粉过100目筛。
[0015] 本发明的第三个目的在于提供一种能治理重金属镉污染土壤的修复剂在治理污染土壤方面的应用。
[0016] 钢渣是一种以
钙、
硅、镁为主并含锰、
铁、铜等多种养分的复合矿质
肥料。白云石是由CaCO3与MgCO3组成的矿物。甜叶菊渣含有丰富的矿物质和
柠檬酸、
纤维素和
氨基酸等有机物，是作物育苗、土壤培肥的良好原料。
[0017] 经高温煅烧后粉碎得到的钢渣粉和白云石粉施用于重金属污染土壤后，能提高酸性土壤pH，降低土壤重金属的可交换态含量并提高重金属残渣态含量，降低重金属在土壤中的生物有效性和移动性，从而减少水稻地上部分重金属的吸收量；钢渣粉含有钙、锰、铁、铜等中微量元素，为水稻生长提供营养；甜叶菊渣可刺激土壤中土著芽孢杆菌(如枯草芽孢杆菌)的生长，提高它们的丰富度，而枯草芽孢杆菌能显著降低土壤有效态镉含量，对土壤镉具有钝化作用；甜叶菊渣还能显著提高土壤中脲酶、精氨酸脱氨酶、转化酶和脱氢酶的活性，而这些酶在调控水稻生长发育方面具有至关重要的作用。施用本发明的土壤调理剂，不仅能降低稻米镉含量以达到
食品安全标准，还能改善水稻品质，提高水稻的产量。
[0018] 另外，该能治理重金属镉污染土壤的修复剂生产原料来源广泛、成本低、性价比高、高效安全、使用简便，制备方法简单易于操作，对环境友好，符合发展可持续农业的要求。具体实施方式：
[0019] 下面结合具体实施案例对本发明作进一步详细的描述：
[0021] 将480kg钢渣粉、280kg白云石粉、190kg甜叶菊渣、50kg腐植酸钾进行充分混合，再粉碎至100目的细粉，得到所述土壤修复剂，各组分按重量百分比计。
[0022] 本实施例1制备的所述治理重金属镉污染土壤的修复剂于2016年在湖南省醴陵市板杉镇红光村进行试验。试验土壤为
花岗岩风化物发育的麻砂泥田，
土壤肥力中等，pH值5.1。土壤养分状况：有机质44.7g/kg，全氮2.34g/kg，碱解氮224mg/kg，有效磷5.9mg/kg，速效钾162mg/kg。土壤镉污染情况为中度污染，土壤全镉含量0.642mg/kg，土壤有效镉含量
0.43mg/kg。供试水稻品种为早稻“中早18”。
[0023] 试验共设2个处理，重复3次，小区面积30m2。处理1：常规
施肥对照；处理2为常规施肥+施用本实施例1制备的土壤修复剂150kg/667m2。常规施肥按当地习惯施用量进行，早稻施用洋丰牌22-8-12的
复合肥40kg/667m2，在稻田翻耕时，做基肥撒施，与耕层混匀。试验田早稻于3月20日
播种，4月22日施用土壤修复剂。7月18日采集试验田各小区
耕作层土壤、稻谷样，7月20日测产。土壤和稻谷样品送湖南省
微生物研究院检测。
[0024] 表1 不同处理对水稻农艺性状和产量的影响
[0025]
[0026] 由表1可知，和处理1比较，处理2株高、有效穗、穗长和千粒重分别增加3.1cm、0.7万/667m2、0.5cm和0.9g，相对增加2.8％、4.3％、2.26％、3.32％，说明施用本实施例的土壤修复剂水稻生长健壮，有效分蘖增加，肥效稳长，有利后期灌浆，千粒重增加，每667m2增加稻谷77.8kg，增产率达16.6％，处理间产量差异达极显著水平。说明施用本实施例的土壤修复剂对水稻具有显著增产作用。
[0027] 表2 不同处理对稻米镉含量和土壤pH值的影响
[0028]
[0029] 由表2可知，处理2能显著降低稻米镉含量，比处理1降低44.94％，降镉效果显著，说明施用本实施例的土壤修复剂能降低重金属镉在土壤中的生物有效性和移动性，从而减少稻米重金属镉的吸收量。处理2的稻米镉含量为0.185mg/kg，达到食品安全国家标准(镉含量≤0.2mg/kg)。处理2的土壤pH值与处理1比较有所提高，说明施用本实施例的土壤修复剂对改良酸性土壤有较好的作用。
[0030] 实施例2
[0031] 将460kg钢渣粉、300kg白云石粉、180kg甜叶菊渣、60kg腐植酸钾进行充分混合，再粉碎至100目的细粉，得到所述土壤修复剂，各组分按重量百分比计。
[0032] 本实施例1制备的所述治理重金属镉污染土壤的修复剂于2016年在湖南省醴陵市板杉镇红光村进行试验。试验土壤为花岗岩风化物发育的麻砂泥田，土壤肥力中等，pH值5.1。土壤养分状况：有机质44.7g/kg，全氮2.34g/kg，碱解氮224mg/kg，有效磷5.9mg/kg，速效钾162mg/kg。土壤镉污染情况为中度污染，土壤全镉含量0.642mg/kg，土壤有效镉含量
0.43mg/kg。供试水稻品种为晚稻杂交品种“威优227”。
[0033] 试验共设2个处理，重复3次，小区面积30m2。处理1：常规施肥对照；处理2为常规施肥+施用本实施例1制备的土壤修复剂150kg/667m2。常规施肥按当地习惯施用量进行，晚稻施用洋丰牌22-8-12的复合肥40kg/667m2，在稻田翻耕时，做基肥撒施，与耕层混匀。试验田早稻于6月15日播种，7月22日施用土壤修复剂。10月12日采集试验田各小区耕作层土壤、稻谷样，10月13日测产。土壤和稻谷样品送湖南省微生物研究院检测。
[0034] 表3 不同处理对水稻农艺性状和产量的影响
[0035]
[0036] 由表3可知，和处理1比较，处理2株高、有效穗、穗长和千粒重比常规对照处理1分别增加3.3cm、0.7万/亩、0.9cm和0.3g，相对增加2.77％、4.0％、3.66％、1.11％，说明施用本实施例的土壤修复剂水稻生长健壮，有效分蘖增加，肥效稳长，有利后期灌浆，千粒重增加，每667m2增加稻谷71.9kg，增产率达14.9％，处理间产量差异达极显著水平。说明施用本实施例的土壤修复剂对水稻具有显著增产作用。
[0037] 表4 不同处理对稻米镉含量和土壤pH值的影响
[0038]
[0039] 由表4可知，处理2能显著降低稻米镉含量，比处理1降低45.3％，降镉效果显著，说明施用本实施例的土壤修复剂能降低重金属镉在土壤中的生物有效性和移动性，从而减少稻米重金属镉的吸收量。处理2的稻米镉含量为0.191mg/kg，达到食品安全国家标准(镉含量≤0.2mg/kg)。处理2的土壤pH值与处理1比较有所提高，说明施用本实施例的土壤修复剂对改良酸性土壤有较好的作用。
