專利名稱：一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)環(huán)境保育與修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及的是一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，同時還涉及一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑的制備方法，適用于各種被重金屬污染的土壤，尤其是旱地土壤。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展和農(nóng)業(yè)投入強度的不斷增加，大量重金屬等污染物進(jìn)入土壤環(huán)境，從而引發(fā)了土壤的重金屬污染，并成為一個被廣泛關(guān)注的世界性難題。土壤中的重金屬可通過植物吸收進(jìn)入食物鏈，進(jìn)而對人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。據(jù)報道，我國受鎘、鉛、汞、 砷、鎳等重金屬污染的耕地面積已突破2000萬hm2，約占全國耕地總面積的20%，已嚴(yán)重影響了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和社會的穩(wěn)定。鎘等有害重金屬元素對植物的有效性主要受土壤的酸堿度(PH)、氧化還原電位(Eh)、有機(jī)質(zhì)含量和陽離子交換量(CEC)等因素的影響。大量研究表明，腐植酸能改變土壤中鎘等有害重金屬元素的存在形態(tài)，從而影響其對植物的有效性。 但這種影響具有多重性，分子量較小的富里酸等會促進(jìn)土壤中鎘等重金屬元素的解吸，增強其對植物的有效性；分子量較大的灰腐酸和棕腐酸等能有效鈍化土壤中鎘等重金屬元素的活性，從而降低其對植物的有效性。然而，灰腐酸和棕腐酸的提取成本較高，大面積推廣應(yīng)用的難度甚大。腐植酸礦粉由其原礦直接經(jīng)球磨制得，是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的天然高分子有機(jī)聚合物，含有大量的羧基、醌基和酚羥基等活性基團(tuán)，具有親水性、吸附性、離子交換性、 絡(luò)合性、氧化還原性和生物活性。腐植酸礦粉一旦施入到土壤中，即可與土壤中的水溶態(tài)、 吸附態(tài)等植物有效性的重金屬離子發(fā)生離子交換、氧化還原、吸附和絡(luò)合等各種反應(yīng)，使重金屬離子被絡(luò)合、螯合或吸附固定，從而降低其對植物的有效性，且制造與應(yīng)用成本相對低廉，在重金屬污染土壤治理方面具有較大的應(yīng)用潛力。同時，鈣鎂磷肥也是目前最常用的一種磷素類物質(zhì)的土壤重金屬鈍化劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供了一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，它由腐植酸礦粉、鈣鎂磷肥和生石灰三種原料按一定比例制成，使全鎘含量為10mg/kg(通過外源添加)的紅沙泥，在110%的飽和田間持水量(WHC)即淹水條件下的土壤有效態(tài)鎘含量下降 T 0. 36-1. 43mg/kg、降幅達(dá)4. 7-18. 0 %，45%的飽和田間持水量(WHC)條件下的土壤有效態(tài)鎘含量降低了 0. 87-2. 25mg/kg、降幅達(dá)9. 9-25. 7%，且效果隨著施用本發(fā)明產(chǎn)品數(shù)量的加大而顯著增強，在廣大重金屬污染地區(qū)具有巨大的推廣應(yīng)用價值。本發(fā)明的另一個目的是在于提供了一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑的制備方法，操作簡單，方法易行。為了實現(xiàn)上述目標(biāo)與任務(wù)，本發(fā)明采用了以下技術(shù)措施一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，它由以下三種原料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)制成CN 102220136 A
說明書
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原料％
腐植酸礦粉83.0 — 97.0
鈣鎂磷肥2.5 — 9.5
生石灰0.5 — 7.5。一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，它由以下三種原料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)制成 (優(yōu)選范圍)
原料％
腐植酸礦粉87.0 — 93.0
鈣鎂磷肥4.5 — 7.5
生石灰2.5 — 5.5。一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑的最佳方案為
原料％
腐植酸礦粉 90.0 鈣鎂磷肥6.0
生石灰4.0。所述的腐植酸礦粉，由其原礦直接經(jīng)球磨過篩制得(達(dá)到110-140目要求)，是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的天然高分子有機(jī)聚合物，含有大量的羧基、醌基和酚羥基等活性基團(tuán)，具有親水性、吸附性、離子交換性、絡(luò)合性、氧化還原性和生物活性等特性，施入到土壤中后通過與土壤中的水溶態(tài)、吸附態(tài)等植物有效性的重金屬離子發(fā)生離子交換、氧化還原、吸附和絡(luò)合等各種反應(yīng)，使重金屬離子被絡(luò)合、螯合或吸附固定，從而降低土壤中重金屬離子的植物有效性，其有機(jī)碳含量一般在25-40%之間，也是一種品質(zhì)優(yōu)良的有機(jī)礦物肥料，它在本發(fā)明中兼具鈍化土壤重金屬和快速培肥地力的雙重功能。但由于腐植酸礦粉本身屬弱酸性的物質(zhì)(PH值< 6)，需通過堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)其酸堿度至中性(pH值在7左右)，以防止一次性儲備施用引發(fā)的土壤酸化等問題。所述的鈣鎂磷肥，是一種堿性較強的常用磷肥，也是目前最常用的一種磷素類物質(zhì)的土壤重金屬鈍化劑，其堿分(以CaO計)、可溶性硅(以SiO2計)和有效鎂(以MgO 計)的含量分別為45 %、20 %與12 %，它在本發(fā)明中兼具鈍化土壤重金屬、調(diào)節(jié)腐植酸礦粉的PH值和供應(yīng)作物正常生產(chǎn)的磷素營養(yǎng)等多重功能。所述的生石灰，是由碳酸鈣經(jīng)酸解、加入碳酸氫鈉反應(yīng)和煅燒等工序生產(chǎn)出的一種強堿性物質(zhì)，主要成分為氧化鈣，其CaO的含量一般達(dá)90-99 %，是最常用的一種堿性物質(zhì)的土壤重金屬鈍化劑，它在本發(fā)明中的主要功能是調(diào)節(jié)腐植酸礦粉的PH值，并在較短的時間內(nèi)迅速提高土壤的PH值，鞏固和增強鈍化土壤重金屬的效果。一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑的制備方法，其步驟是A.腐植酸礦粉制備選用腐植酸原礦，經(jīng)球磨過110-140目篩，備用。所述的腐植酸原礦，其有機(jī)碳含量(以C計)為25-40%，重金屬鎘含量(以Cd計)< lmg/kg，重金屬鉛含量(以Pb計)彡20mg/kg,水分含量(以H2O計)彡10%。B.將步驟(A)所制備的原料，與鈣鎂磷肥、生石灰混合均勻，并通過噴霧方式將混合物的水分含量(以H2O計)調(diào)至10%后，再慪堆5-7天，為一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑。所述的鈣鎂磷肥，其品質(zhì)需符合GB 20412-2006優(yōu)等品的標(biāo)準(zhǔn)；所述的生石灰，其CaO含量為90-99%，重金屬鎘和鉛的含量(以Cd、Pb計)< 5mg/kg，水分含量(以 H2O 計)彡 1. 5%。制成后的產(chǎn)品，可廣泛用于各種被重金屬污染的土壤，尤其是旱地土壤。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點與效果A.本發(fā)明的主要特征是合理配置了對鎘、鉛、銅、鋅、鉻、鎳等重金屬元素具有極強吸附能力的腐植酸礦粉和堿性較強的鈣鎂磷肥、生石灰三種物料，并充分發(fā)揮了各種物料的多重功能，使全鎘含量為10mg/kg (通過外源添加)的紅沙泥，在110%的飽和田間持水量(WHC)即淹水條件下的土壤有效態(tài)鎘含量下降了 0. 36-1. 43mg/kg、降幅達(dá)4. 7-18.0%, 45%的飽和田間持水量(WHC)條件下的土壤有效態(tài)鎘含量降低了 0. 87-2. 25mg/kg、降幅達(dá) 9. 9-25.7%，且效果隨著施用本發(fā)明產(chǎn)品數(shù)量的加大而顯著增強，在廣大重金屬污染地區(qū)具有巨大的推廣應(yīng)用價值。B.本發(fā)明不僅具有原位鈍化土壤重金屬的功能，而且還能較大幅度地提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量和陽離子交換量，兼具培肥土壤等的功能，適用于各種成土母質(zhì)發(fā)育的土壤，尤其是旱地土壤，是一種廣譜型、多功能的環(huán)保產(chǎn)品。C.本發(fā)明的原料來源廣泛，制備方法簡單、易行，使用方便，推廣應(yīng)用前景廣闊。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但并非是對本發(fā)明的限制，凡依照本發(fā)明公開內(nèi)容所作的任何本領(lǐng)域的等同替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實施例1 一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，它由以下三種原料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)制
成
原料％
腐植酸礦粉 90.5 鈣鎂磷肥5.6
生石灰3.9?！N含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑的制備方法，其步驟是A.腐植酸礦粉制備選用腐植酸原礦，經(jīng)球磨過110目，或120目，或130目，或140 目篩，備用。所述的腐植酸原礦，其有機(jī)碳含量(以C計)為25-40%，重金屬鎘含量(以 Cd計)彡lmg/kg,重金屬鉛含量(以Pb計)彡20mg/kg,水分含量(以H2O計)彡10%。B.將步驟(A)所制備的原料，與鈣鎂磷肥、生石灰混合均勻，并通過噴霧方式將混合物的水分含量(以H2O計)調(diào)至10%后，再慪堆5或6或7天，為一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑。所述的鈣鎂磷肥，其品質(zhì)需符合GB 20412-2006優(yōu)等品的標(biāo)準(zhǔn)；所述的生石灰，其CaO含量為90-99%，重金屬鎘和鉛的含量(以Cd、Pb計)< 5mg/kg，水分含量(以H2O計)彡1.5%。制成后的產(chǎn)品，可廣泛用于各種被重金屬污染的土壤，尤其是旱地土壤。實施例2-例15:一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，它由以下原料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)制成
權(quán)利要求
1.一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，它由以下原料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)制成 原料％腐植酸礦粉 83. O - 97. O 鈣鎂磷肥2. 5 — 9. 5生石灰0. 5 — 7. 5所述的腐植酸礦粉，由其原礦經(jīng)球磨過篩制得，是一種天然高分子有機(jī)聚合物，含有羧基、醌基和酚羥基等活性基團(tuán)，對鎘、鉛、銅、鋅、鉻、鎳重金屬離子有吸附能力，其有機(jī)碳含量在25 - 40%之間；所述的生石灰，是由碳酸鈣經(jīng)酸解、加入碳酸氫鈉反應(yīng)和煅燒工序生產(chǎn)出的一種強堿性物質(zhì)，其成分為氧化鈣，化學(xué)式為CaO。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，其特征在于 原料％腐植酸礦粉 87. 0 - 93. 0 鈣鎂磷肥4. 5 — 7. 5生石灰2. 5 — 5.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，其特征在于 原料％腐植酸礦粉 90. 0 鈣鎂磷肥6. 0生石灰4.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，其特征在于 原料％腐植酸礦粉 97. 0 鈣鎂磷肥2. 5生石灰0.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，其特征在于 原料％腐植酸礦粉 95. 0 鈣鎂磷肥3. 5生石灰1.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，其特征在于 原料％腐植酸礦粉 92. 0 鈣鎂磷肥5. 0生石灰3.0。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，其特征在于 原料％腐植酸礦粉 88. 0 鈣鎂磷肥7. 0生石灰5.0。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，其特征在于 原料％腐植酸礦粉 85. 0 鈣鎂磷肥8. 5生石灰6.5。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑，其特征在于 原料％腐植酸礦粉 83. 0 鈣鎂磷肥9. 5生石灰7.5。
10.權(quán)利要求1所述的一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑的制備方法，其步驟是A.腐植酸礦粉制備選用腐植酸原礦經(jīng)球磨過110- 140目篩備用；所述的腐植酸原礦，以C計的有機(jī)碳含量為25 - 40%,以Cd計的重金屬鎘含量彡lmg/kg,以Pb計的重金屬鉛含量彡20mg/kg,以H2O計的水分含量彡10% ；B.將步驟(A)所制備的原料與鈣鎂磷肥、生石灰混合均勻，并將其混合物以H2O計的水分含量調(diào)至10%后再慪堆5 — 7天，為一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑；所述的生石灰，其CaO含量為90 - 99%，以CcUPb計的重金屬鎘和鉛的含量< 5mg/kg， 水分含量以H2O計彡1. 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑及制備方法。它由腐植酸礦粉、鈣鎂磷肥和生石灰按一定比例配制，其步驟是A．腐植酸礦粉制備選用腐植酸原礦經(jīng)球磨過110－140目篩備用；B．將步驟(Ａ)所制備的原料與鈣鎂磷肥、生石灰混合均勻，并將其混合物以H2O計的水分含量調(diào)至10%后再漚堆5－7天，為一種含腐植酸礦物的土壤重金屬復(fù)合鈍化劑；操作簡單，方法易行。它使全鎘含量為10mg/kg(通過外源添加)紅沙泥的土壤有效態(tài)鎘含量在90天的培養(yǎng)時間內(nèi)下降了0.36－2.25mg/kg，降幅達(dá)4.7－25.7%，且在45%WHC水分條件下的效果優(yōu)于淹水條件下的效果，兼具鈍化土壤重金屬、培肥土壤等多種功能，在廣大重金屬污染地區(qū)具有巨大的推廣應(yīng)用價值。
文檔編號C09K101/00GK102220136SQ20111007805
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者劉守龍, 周斌, 孫楠, 曹曉玲, 曾偉剛, 朱奇宏, 朱昌宇, 羅尊長, 雷敏, 饒中秀, 黃道友 申請人:中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所