當(dāng)今世界,隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市的迅速擴(kuò)大,圍城的生活垃圾平均年增長率為8.42%,而我國垃圾的平均年增長率要超過10%,年產(chǎn)垃圾高達(dá)1.5億噸。目前,我國垃圾累計(jì)堆存量高達(dá)70億噸,已經(jīng)造成垃圾圍城的嚴(yán)重態(tài)勢。我國的垃圾增長速度正以高出國民經(jīng)濟(jì)2~3倍的高速增加,已經(jīng)開始成為阻礙城市發(fā)展的第一要素。我國的700個(gè)城市中,已有2/3的城市處于垃圾包圍之中。所以生活垃圾的無害化及資源化處理技術(shù)將給國家城市的發(fā)展帶來根本的影響。我國“十二五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃,到2015年固體廢棄物的整合利用率要達(dá)到70%以上。計(jì)劃到2020年要在國內(nèi)形成一批具有核心競爭力的資源循環(huán)利用技術(shù)裝備和產(chǎn)品制造企業(yè)。我國因垃圾等再生資源未得到回收利用,造成我國經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)200~300億元。世界10個(gè)最嚴(yán)重的污染大城市中,中國占有7個(gè),在我國的城市中幾乎找不到一塊凈土。保護(hù)生態(tài)環(huán)境在中國特別有急迫感。改革開放以來,我國農(nóng)業(yè)得到長足的發(fā)展,用7%的土地養(yǎng)活占世界22.5%的人口,已經(jīng)創(chuàng)造了世界的奇跡。然而,長期施用過量化肥導(dǎo)致了土壤結(jié)構(gòu)破壞、水體污染、肥料利用率下降和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)降低等嚴(yán)重的負(fù)面問題。綠色是走向世界的通行證。當(dāng)前,我國食品安全形勢依然嚴(yán)峻,主要表現(xiàn)在生產(chǎn)、加工、流通、衛(wèi)生等4個(gè)方面,而農(nóng)產(chǎn)品源頭污染位居榜首?!巴寥朗亲魑锏哪赣H”。土壤是養(yǎng)分的供應(yīng)者,土壤又是養(yǎng)分的保蓄劑,是其它物質(zhì)無法替代的。調(diào)節(jié)土壤、改良土壤、養(yǎng)育土壤,恢復(fù)土壤活力,顯示出土壤的天然本色,是食品安全,人類文明和科學(xué)發(fā)展的必由之路。本專利技術(shù)的微納米碳來源是取自于垃圾焚燒碳,是屬于廢物利用和資源回收技術(shù)。本技術(shù)屬于垃圾的無氧低溫催化裂解技術(shù),是零排放垃圾處理技術(shù),是垃圾處理世界公關(guān)項(xiàng)目。早在上世紀(jì)開始,美國先后有30多位知名專家開始實(shí)驗(yàn)室研究,取得了很大進(jìn)展,研究成功不需源頭分類的城市垃圾處理技術(shù)。2007年該項(xiàng)技術(shù)引進(jìn)中國,通過7年的反復(fù)研究實(shí)現(xiàn)了試運(yùn)行成功。金屬、砂石、玻璃等雜物通過清洗循環(huán)利用;塑料等有機(jī)物通過裂解回收變成碳?xì)浠衔锶剂嫌?;生活垃圾類有機(jī)物通過650℃無氧燃燒,使垃圾開始熱解,生產(chǎn)水煤氣過程,產(chǎn)生氫氣和一氧化碳可燃?xì)怏w。這種無氧燃燒過程使垃圾全部碳化,不產(chǎn)生燃燒,不生成炭灰,垃圾碳的生產(chǎn)量可高達(dá)12%~15%,如果垃圾中含有植物和樹木產(chǎn)碳率會(huì)更高。無氧氣條件下650℃左右低溫燃燒,在垃圾燃燒過程中,不產(chǎn)生有毒氣體二惡英,沒有二次污染。沒有CO2排放。垃圾碳原料的深加工變成微納米碳,1000納米尺度以下的碳變成微納米碳,微納米碳具有小尺寸效應(yīng)、大表面積效應(yīng)和隧道效應(yīng)。納米碳是絕緣體,但遇水后可變成“超導(dǎo)體”,故稱“超導(dǎo)”肥料。微納米碳進(jìn)入土壤后,它能使土壤膠體、溶液的電阻大大減小,成為導(dǎo)電肥料,經(jīng)測定其EC值低于普通肥料30%左右,因此有明顯節(jié)肥的效果。微納米碳在土壤中有強(qiáng)吸水性,改善土壤結(jié)構(gòu),增加土壤導(dǎo)電性,是土壤凈化的導(dǎo)電肥料。它能調(diào)動(dòng)土壤中大量營養(yǎng)元素(氮、磷、鉀)、中量營養(yǎng)元素(鈣、鎂、硫及硅)和微量元素(鐵、錳、銅、鋅、鉬、硼等)及土壤污染的重金屬元素(汞、鎘、鉛、砷等)從土壤膠體中快速釋放出來。營養(yǎng)元素能促進(jìn)作物生長,有害元素快速進(jìn)入植物體,有利于土壤凈化。該肥料能刺激植物根系發(fā)育,促進(jìn)植物根系從土壤中可大量吸收鎘等污染環(huán)境的重金屬元素,在植物根和莖中與硫酸根化合,生成穩(wěn)定而不溶解的硫化鎘,植株集中可做成建材。
背景技術(shù):
一種凈化土壤污染的微納米碳有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥料及其制備方法,其特征在于它由微納米碳有機(jī)肥料,添加適量的硫酸根等肥料(硫酸鉀、硫酸銨、硫酸鈣、硫酸鎂等)制備成的凈化土壤重金屬污染的微納米碳肥料。其中硫酸鉀、硫酸銨、硫酸鈣、硫酸鎂等硫酸根與作物從土壤中吸收的重金屬元素鎘能形成水不溶解的穩(wěn)定化合物硫化鎘。累計(jì)在作物體內(nèi)的穩(wěn)定化合物硫化鎘,可以通過從土壤中取出這些化合物硫化鎘,就可以消除土壤的鎘污染。鎘在土壤中的存在形式,決定了它對植物的有效性。土壤溶液中有效鎘濃度越高植物對它的吸收量也越大??刂仆寥廊芤汉屯寥拦滔嘀g鎘平衡的因素是很復(fù)雜的,大量的研究工作還在后面。已經(jīng)查明的主要影響因素有土壤酸堿度(PH)、氧化還原電位(En)、土壤有機(jī)質(zhì)含量、礦物組成和類型、其他溶解性成分以及溫度等。許多研究指出,在同樣的物理、化學(xué)、生物學(xué)和礦物學(xué)的條件下,隨著土壤有效鎘的增加,植株的含鎘量提高。如果其他土壤條件不變,隨著土壤PH的上升,植株含鎘量下降。土壤PH上升植物體內(nèi)含鎘量下降的原因是由于土壤有效鎘轉(zhuǎn)化為Cd(OH)2和CdCO3沉淀。所以非石灰性土壤施用含石灰和鈣鎂磷肥等復(fù)混肥料能減少植物對鎘的吸收。土壤氧化還原電位(En)的變化能影響到鎘的有效性,對于水稻來說,在氧化性條件下吸收的鎘要比還原性條件下吸收鎘多的多。所以水稻作物吸收的重金屬鎘大量的累計(jì)在種子里,人們長期食用含鎘的大米,就可能導(dǎo)致鎘中毒,引起骨痛病。鎘的污染防治措施,植物的種類和品種的不同,吸收鎘的多少也不同,研究表明,這種差異是由品種的基因所決定的。研究9科36種植物表明,植物組織內(nèi)的鎘積累量為豆科<禾本科<百合科<葫蘆科<傘形科<藜科<十字花科<菊科<茄科。植株各部分的含鎘量差異較大,所以可選擇十字花科、菊科、茄科等植物對鎘的吸收,縮短土壤鎘污染的凈化時(shí)間。微納米碳材料的制備過程是將城市生活垃圾在無氧氣條件下低溫燃燒,促使塑料裂解,垃圾熱解,使垃圾的水分變成水煤氣,生成氫氣(H2)和一氧化碳?xì)猓–O)可燃?xì)怏w。這種無氧燃燒,使垃圾全部碳化,不產(chǎn)生炭灰,垃圾碳的形成量可高達(dá)12%~15%。生活垃圾在無氧氣條件下650℃左右低溫燃燒,在垃圾燃燒過程中,不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體二惡英,又沒有其他溫室氣體排放。環(huán)境安全,減少二惡英等有害氣體的二次污染。微納米碳硫酸根肥料,其適宜添加比例為肥料總量的20%~65%。其中較佳微納米碳含量比例為0.5%~5%。微納米碳的生產(chǎn)方法可選用氣流粉碎機(jī)粉碎,粉碎細(xì)度達(dá)到700~1000目,700目以上的碳可視為微納米碳,用量要控制在0.5%~5%。700目以下的碳可視為普通碳粉,用量要控制在5%~15%。微納米碳硫酸根有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥料,其特征在于硫酸根肥料(硫酸鉀、硫酸銨、硫酸鈣、硫酸鎂等)的含量在20%~50%,其中硫酸鉀含量5%~15%、硫酸銨含量15%~30%、硫酸鈣含量5%~10%、硫酸鎂含量2%~5%等。我國是一個(gè)發(fā)展中國家,但我國的經(jīng)濟(jì)正在高速度地發(fā)展中,城市的建設(shè)和發(fā)展是一個(gè)國家工業(yè)化進(jìn)程的標(biāo)志,50年來我國城市的數(shù)目已發(fā)展1500多座,是新中國成立初期的10倍。然而,工業(yè)的發(fā)展同時(shí),必需提高人們對環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識,防止環(huán)境污染,保護(hù)農(nóng)田耕地,減少和防止重金屬鎘等有害元素對人類身體的危害。根據(jù)環(huán)境監(jiān)測部門建議,凡是含鎘0.4毫克/公斤的稻米,不宜單獨(dú)食用或市場銷售,應(yīng)與清水區(qū)的稻米混合后,降低鎘的濃度。稻糠中隔的含量約占稻米中鎘含量的40%,所以提倡在稻米加工時(shí)加大其精白度,以減少鎘的污染危害。對于含鎘0.4毫米/公斤以上的嚴(yán)重鎘污染地區(qū),要禁止種植稻水。在我國鎘污染區(qū)種植忍耐性高的苗木、棉麻和席草等人畜非食用作物也是一種可行的途徑。在土地資源比較豐富地區(qū)或經(jīng)濟(jì)條件富裕地區(qū)應(yīng)提倡退耕還林、退耕還草或大力發(fā)展花卉種植和美化環(huán)境。種植一季水稻,對土壤中鎘的吸收率僅有0.2%,若想使土壤中鎘減少一半,需要種稻350年;而種蕨類、茄科類、十字花科類植物時(shí)只需要7年時(shí)間,就可以凈化土壤的鎘污染。所以對鎘嚴(yán)重污染的耕地配合(NH4) 2SO4、K2SO4等肥料應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展蕨類花卉產(chǎn)業(yè)。施用一些含硫肥料在還原條件下可產(chǎn)生不可逆CdS(硫化鎘)沉淀。施用硅酸鈣,既可以提高PH,又可以增加植物體對鎘的抗性。增施生物含硫有機(jī)肥料能夠減少作物對鎘的吸收。在有機(jī)質(zhì)分解的過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物與鎘形成穩(wěn)定性的絡(luò)合物。 近年來,伴隨中國農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí),農(nóng)作物連作造成土壤板結(jié)、土傳病害加重;常年高產(chǎn)出、高投入,造成土壤中各營養(yǎng)元素比例失調(diào);化肥不合理施用和灌溉方式不當(dāng)造成土壤酸化、土壤鹽漬化等,對中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了威脅。農(nóng)業(yè)環(huán)境修復(fù)勢在必行,必須要通過改良土壤環(huán)境來保障糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全,因此土壤調(diào)理劑具備極大的發(fā)展空間。我國耕地土壤存在的問題顯而易見,因此需要針對區(qū)域耕地土壤中存在的突出問題,加強(qiáng)科技創(chuàng)新,加強(qiáng)推廣服務(wù),以“增產(chǎn)施肥、經(jīng)濟(jì)施肥、環(huán)保施肥”和平衡土壤營養(yǎng)為目標(biāo),大力推廣應(yīng)用土壤調(diào)理劑,提高耕地產(chǎn)出率和資源的利用率。本專利納米碳有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥是功能性最廣泛的土壤調(diào)理劑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本專利在國內(nèi)外第一次公開了兒茶酚(鄰苯二酚)是中國自行篩選的脲酶抑制劑。在該肥料中添加了脲酶抑制劑和氨穩(wěn)定劑,使尿素的肥效期可長達(dá)1~2年,適于大田作物,林木和多年生牧草施肥,是草原改造和防風(fēng)固沙和土壤改良的好肥料。該肥料適用各種作物做基肥一次性使用,可免去追肥工序。作為基肥時(shí),增產(chǎn)幅度為10%~20%。其較佳的施入量為每畝40~60公斤為宜。脲酶抑制劑可選用兒茶酚(鄰苯二酚或HQ)為宜,分子式為1,2-(HO)2C6H4,對脲酶活性的抑制率達(dá)到72%,是理想的脲酶抑制劑。兒茶酚多數(shù)以衍生物的形式存在于自然界中,是山毛櫸雜酚油的重要成分。兒茶酚為無色結(jié)晶;熔點(diǎn)105℃,沸點(diǎn)245℃(750毫米汞柱),氨穩(wěn)定劑選用DCD(雙氰胺)為宜。DCD是氰胺的二聚體,也是胍的氰基衍生物?;瘜W(xué)式C2H4N4。白色結(jié)晶粉末??扇苡谒?、醇、乙二醇和二甲基甲酰胺,幾乎不溶于醚和苯。不可燃。干燥時(shí)穩(wěn)定。在該肥料中添加了微納米碳材料,能增加土壤的導(dǎo)電性,能刺激植物根系從土壤中吸收大量營養(yǎng)元素,增加土壤的吸水性、保水性、透氣性和抗旱性,可防止蜜柚、臍橙、柑橘等水果的根腐病。微納米碳在土壤中能改善土壤結(jié)構(gòu),對土壤板結(jié)有良好的改良作用,增加土壤保濕、保溫及加強(qiáng)土壤導(dǎo)電性,是理想的土壤重金屬元素鎘污染的導(dǎo)電凈化肥料。微納米碳有機(jī)無機(jī)肥料主要無機(jī)營養(yǎng)元素的科學(xué)配比為以下幾種類型,氮:磷:鉀=15:5:10;或氮:磷:鉀=15:8:15;或氮:磷:鉀=20:8:9,或氮:磷:鉀=20:7:13;或氮:磷:鉀=22:8:10等,上述5種配比根據(jù)不同土壤條件,不同氣候帶,不同作物類型科學(xué)掌握。通常情況氮:磷:鉀=15:5:10;或氮:磷:鉀=15:8:15科學(xué)配比適于臍橙、密柚、龍眼、荔枝、芒果、柑橘、香蕉的水果肥料,改良土壤、提高地溫,保持水分,提前成熟,增加產(chǎn)量,改善品質(zhì)。氮:磷:鉀=20:8:9,或氮:磷:鉀=20:7:13科學(xué)配比適于水稻、小麥、油菜、花生等大田作物;氮:磷:鉀=22:8:10科學(xué)配比適于玉米等高氮作物。該微納米碳復(fù)合高氮長效肥料的配比,可增加肥料中脲酶抑制劑的含量,肥效期可控制長達(dá)1~2年,適用于草原施肥,2年施一次肥,節(jié)省施肥成本。微納米碳有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥料施肥量為常規(guī)施肥量70%~80%,在節(jié)肥20%~30%的情況下,大田作物可增產(chǎn)10%,蔬菜作物可增產(chǎn)20%,水果可增產(chǎn)15%。微納米碳復(fù)合高氮長效肥料,施入草原肥料可增加城市污泥含量,因?yàn)槌鞘形勰嗪罅康挠袡C(jī)質(zhì)和高絮凝劑,有利于防風(fēng)固沙,恢復(fù)草原植被,是改造沙地和稀疏草地的理想肥料。復(fù)合型納米碳長效尿素是控制溫室氣體氧化亞氮排放的有效途徑。氧化亞氮(N2O)主要由于施入土壤中的氮素肥料經(jīng)過反硝化作用而形成的。通過測定得知,在灌溉性土壤條件下,N2O的排放量要比旱田土壤高3~10倍,而N2O的排放量與農(nóng)田施肥量呈正相關(guān)。田間測定結(jié)果,在230天時(shí)間內(nèi),旱田中性土壤條件下,玉米田施用尿素處理N2O的年排放量為1.98%;施用碳酸氫銨處理N2O的年排放量為1.36%。而將DCD加入到碳酸氫銨后的處理,N2O的年排放量則降低到0.34%,后者與前兩者對比可以減少農(nóng)田中N2O形成量70%以上,所以DCD有明顯保護(hù)環(huán)境作用。在酸性土壤條件下,各種氮肥處理N2O的形成高峰期在13~62天范圍內(nèi),其中碳酸氫銨N2O高峰期為24天,尿素N2O高峰期為23天,而加入DCD的碳酸氫銨和尿素則N2O高峰期可延至62天,而N2O的釋放量僅有未加DCD處理的1/26。所以說DCD保護(hù)環(huán)境作用明顯。在堿性土壤條件下,普通尿素和碳酸氫銨的處理N2O的形成高峰期為7天左右,而加DCD的尿素和碳酸氮銨處理N2O形成高峰期為36天,后者N2O形成量僅是前者的1/45。所以推廣添加氨穩(wěn)定劑DCD的氮素肥料,從近期效益看可提供氮素利用率,增加作物產(chǎn)量;而從長遠(yuǎn)效益看可減少N2O的排放量,對保護(hù)臭氧層,保護(hù)人類賴以生存的地球利于當(dāng)代,功在千秋。
具體實(shí)施方式
本專利在國內(nèi)外第一次公開了兒茶酚(鄰苯二酚)是中國自行篩選的脲酶抑制劑。利用了復(fù)合型納米碳長效尿素的技術(shù)。尿素是一種酰胺態(tài)氮(NH2)肥料,沒有土壤脲酶分解轉(zhuǎn)化成氨態(tài)氨(NH3)植物不能利用。土壤脲酶分解尿素的速度很快,7~15天全部分解完畢,作物對尿素的氮素利用率只有30%左右。長效尿素的技術(shù)研究原理是篩選脲酶抑制劑,抑制脲酶活性,使其尿素分解時(shí)間延長到100~120天,實(shí)現(xiàn)尿素一次做基肥施入,免去追肥工序,適于機(jī)械化免中耕技術(shù)推廣。應(yīng)用土壤脲酶測試技術(shù),從中國自產(chǎn)化學(xué)試劑中篩選出三種抑制率達(dá)到67%~72%的脲酶抑制劑。通過在尿素生產(chǎn)系統(tǒng)中加入,使脲酶抑制劑在尿素中成70~200納米粒徑均勻分布,實(shí)現(xiàn)長效尿素納米技術(shù)的工業(yè)化改造。將脲酶抑制劑溶解在尿液中,通過控制脲酶抑制劑濃度、溶解溫度和尿液水分含量的特定工藝條件下,生產(chǎn)出與尿素成共結(jié)晶體的黃褐色長效尿素。長效尿素的抑制作用,酰氨態(tài)氮—氨態(tài)氮—硝態(tài)氮—亞硝態(tài)氮(致癌物)—氧化亞氮(溫室氣體)的形成時(shí)間可延遲1~2年。在長效碳銨的研究成功基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)氨穩(wěn)定劑用于尿素也具有明顯的增產(chǎn)效果,利用脲酶抑制劑和氨穩(wěn)定劑的協(xié)同作用又開發(fā)出復(fù)合型納米級分散長效尿素。復(fù)合長效尿素的特征是,在尿素合成過程中添加一定量的脲酶抑制劑和氨穩(wěn)定劑,在尿素施用的前期脲酶抑制劑可延緩尿素分解;當(dāng)尿素水解成氨態(tài)氮后通過氨穩(wěn)定劑的作用可以減少尿素的氨揮發(fā)損失。本專利利用了納米碳復(fù)合型長效尿素技術(shù),通過調(diào)整添加劑的科學(xué)比例和生產(chǎn)工藝,結(jié)合土壤、氣候和作物生長特點(diǎn),研究成功肥效期長達(dá)2年的緩控釋肥料,適用于大面積草原施肥。納米碳是理想的氨穩(wěn)定劑,能直接抑制氨揮發(fā)80%。2007年發(fā)現(xiàn)納米碳以后,與碳酸氫銨樣品直接混拌,幾乎聞不到碳酸氫銨的氨揮發(fā)臭味,經(jīng)測試氨的揮發(fā)量減少80%。碳酸氫銨年揮發(fā)量20%~30%,加納米碳的長效碳酸氫銨年揮發(fā)量2%~5%,在倉庫中存放5年,加納米碳的長效碳酸氫銨揮發(fā)量5%~7%。加納米碳的長效尿素年揮發(fā)量更小,所以本專利利用了復(fù)合型納米碳長效尿素的技術(shù),肥效期保持3年時(shí)間是可以實(shí)現(xiàn)的。本專利利用了復(fù)合型納米碳長效尿素的技術(shù),能抑制土壤中尿素的氨揮發(fā)。為了抑制土壤硝化細(xì)菌的活性,將供試土壤用氯仿熏蒸24小時(shí),再分別加入長效尿素和尿素,進(jìn)行密封容器中培養(yǎng),并用硫酸吸收揮發(fā)氨,試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)尿素氨揮發(fā)量為58.4%~73.1%,平均為66.3%,而長效尿素氨揮發(fā)量為24.5%~43.8%,平均為34.4%,前者多出后者31.6%,證明長效尿素可減少土壤中的氨揮發(fā)損失量近1倍。復(fù)合型納米碳長效尿素減少土壤和飲水中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量的研究。環(huán)境的氮素污染對人、畜健康的危害性很大,通過中國癌癥高發(fā)區(qū)調(diào)查,肝癌癥死亡率與飲水中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量呈正相關(guān),所以硝化抑制劑的應(yīng)用研究是一項(xiàng)控制癌癥死亡率的有效途徑之一。DCD本身是一種硝化抑制劑,對亞硝化細(xì)菌有適度的抑制作用。我們用水稻盆栽試驗(yàn),將3%的DCD分別加入到尿素、硫酸銨和碳酸氫銨中,測定不同處理的NO3-N和NO2-N的淋失量。加入DCD的尿素,NO3-N減少33.87%, NO2-N減少82.89%;加入DCD的硫酸銨其NO3-N減少49.6%,而NO2-N減少74.18%;加入DCD的碳酸氫銨NO3-N減少33.5%, NO2-N減少61.3%,可見DCD有較強(qiáng)的硝化抑制作用。復(fù)合型納米碳長效尿素是控制癌癥發(fā)病率的有效途徑。研究不同氮肥處理土壤無機(jī)氮的動(dòng)態(tài)變化和土壤殘留量測定結(jié)果表明,供試的肥料有DCD加尿素,DCD加碳酸氫銨與普通尿素和不施肥料CK區(qū)進(jìn)行對比試驗(yàn),結(jié)果如下:DCD加尿素處理,28天之后,土壤銨態(tài)氮(NH4+)含量為65mg/kg,而硝態(tài)氮(NO3-)含量為145mg/kg;而普通尿素處理,土壤銨態(tài)氮(NH4+)含量為4.6mg/kg,硝態(tài)氮(NO3-)含量為221.8mg/kg,兩者比較前者比后者銨態(tài)氮(NH4+)增加14.1倍,而硝態(tài)氮(NO3-)減少了52.9%。DCD加碳酸氫銨處理,28天之后,土壤銨態(tài)氮(NH4+)含量為18.0mg/kg,而硝態(tài)氮(NO3-)含量為166.3mg/kg,與普通尿素處理比較,銨態(tài)氮(NH4+)增加3.91倍,而硝態(tài)氮(NO3-)減少了33.4%。上述試驗(yàn)說明DCD有明顯的抑制銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮的作用功能,有保護(hù)環(huán)境作用。
環(huán)境評價(jià)
復(fù)合型納米碳長效尿素的環(huán)境效應(yīng)。長期施用復(fù)合型納米碳長效尿素進(jìn)入土壤,脲酶抑制劑不會(huì)淋失和揮發(fā),也不會(huì)在土壤和植物產(chǎn)品中累積。在土壤中,它將通過光氧化,自氧化和生物學(xué)降解,經(jīng)由苯環(huán)斷裂生成二元酸,最后生成二氧化碳和水。在植物體內(nèi)也將通過類似的途徑得到同化和利用。脲酶抑制劑(例如HQ)本身就是土壤和植物的一種內(nèi)源物質(zhì),在土壤中它是土壤腐植物質(zhì),在植物株內(nèi),它是一種代謝產(chǎn)物,其含量有的競高達(dá)1%,而我們通過長效尿素加入到土壤中的脲酶抑制劑(例如HQ)含量僅是1ppm左右,比起有機(jī)肥料內(nèi)含有HQ的量要少幾百倍。根據(jù)美國環(huán)境評價(jià)工作中確定的周圍環(huán)境目標(biāo)值(AMEG)和排放環(huán)境目標(biāo)值(DMEG)規(guī)定,包括周轉(zhuǎn)環(huán)境目標(biāo)值HQ的生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為:水的生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為0.1mg/L;土壤的生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為20mg/kg。而排放環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的HQ含量規(guī)定為:水的生態(tài)環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)為0.5mg/L;土壤的生態(tài)環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)為100mg/kg。納米碳長效尿素含有HQ的數(shù)量僅有千分之幾,比起上述的排放環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)是微乎其微。DCD的環(huán)境效應(yīng)。DCD 是一種不揮發(fā)、不吸濕、溶于水、含氮量高、在土壤中最終降解為NH3和CO2的無酸根化肥。TNO于1977年把DCD確定為無毒物質(zhì),LD50為10克/公斤體重,是氯化鈉的三倍。我國一些研究單位也進(jìn)行DCD的急性、蓄積性和亞急性試驗(yàn),認(rèn)為DCD是屬于低毒或相對無毒的物質(zhì),在動(dòng)物體內(nèi)分解成氰胺和尿素,未見有蓄積性和慢性中毒癥狀。復(fù)合型納米碳長效尿素提高氮素利用率的研究。提高氮素利用率的研究是農(nóng)學(xué)家和化學(xué)家的長效任務(wù),到目前為止,各種耕作措施提高氮素利用率在5%左右;而納米碳長效尿素由于改變了氮肥的理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu),可提高氮素利用率10個(gè)百分點(diǎn)。提高水稻氮素利用率的研究。在盆栽水稻條件下作尿素與長效尿素氮素利用率比較試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,尿素氮素利用率68.4%,長效尿素氮素利用率80.3%,后者比前者增加氮素利用率11.9百分點(diǎn)。在水稻田間栽培條件下作尿素和長效尿素的氮素利用率試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,尿素氮素利用率34.2%,長效尿素氮素利用率為42.3%,后者比前者增加氮素利用率8.1個(gè)百分點(diǎn)。提高小麥氮素利用率的研究。在栗鈣土田間作春小麥氮素利用率研究,尿素在春小麥上的氮素利用率為29.1%。長效尿素在春小麥上的氮素利用率為37.9%,后者比前者的氮素利用率增加8.8個(gè)百分點(diǎn)。提高馬鈴薯氮素利用率的研究。在栗鈣土田間作馬鈴薯氮素利用率試驗(yàn),尿素在馬鈴薯上的氮素利用率為32.6%,而長效尿素的氮素利用率41.7%,后者比前者的氮素利用率增加9.1個(gè)百分點(diǎn)。提高玉米氮素利用率的研究。在草甸土上作玉米小區(qū)試驗(yàn),測定其不同氮肥的氮素利用率,大顆粒尿素對玉米的氮素利用率為27.74%,而長效尿素對玉米的氮素利用率為38.12%,后者比前者提高氮素利用率10.38個(gè)百分點(diǎn)。