一種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑及其使用方法，其中，所述土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，按質量百分比計，包括以下組分：有機物質50％-80％，磷肥16％-40％以及氮肥4％-16％。土壤重金屬復合穩(wěn)定劑使用方法為將所述土壤重金屬復合穩(wěn)定劑與受重金屬污染的土壤按質量比1∶5～8混合均勻處理15天。本發(fā)明所述土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，實現(xiàn)了將有機質、磷肥和氮肥結合作為穩(wěn)定劑用于重金屬污染土壤的治理和生態(tài)恢復，既可以將土壤中的重金屬鈍化穩(wěn)定，又可以達到沃土的作用，盡可能減少對土壤性質的破壞，有利于土壤的再利用。
【專利說明】一種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑及其使用方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及土壤改良【技術領域】，主要涉及到一種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑及其使用 方法。

【背景技術】
[0002] 土壤是人類賴以生存活動的基礎，然而環(huán)境污染和生態(tài)破壞日益嚴峻，云南曲靖 鉻渣非法傾倒、鎘大米事件、血鉛事件等等由重金屬污染帶來的危害近年來常見諸報道，土 壤重金屬污染已經成為土壤污染中倍受關注的公共問題之一。
[0003] 常見的重金屬污染土壤修復技術主要有物理、化學、生物、農業(yè)調控等幾大類方 法。其中，化學鈍化/固定技術具有適用性廣、處理量大、見效快、效果顯著等特點，因而得 到廣泛的運用。目前，常用作重金屬鈍化劑/穩(wěn)定劑的材料有天然粘土礦物、有機質、含磷 物質、石灰等，通過調節(jié)和改變重金屬在土壤中的物化性質和形態(tài)，利用吸附、沉淀、離子交 換、螯合/絡合等原理，將土壤中的重金屬穩(wěn)定固化下來，從而減輕重金屬的生物有效性。 但是，鈍化技術仍存在以下問題：（1)天然粘土礦物對重金屬的穩(wěn)定效果稍弱；（2)含磷物 質具有一定的選擇性，對土壤中不同重金屬的鈍化效果不同；(3)二次污染問題，例如含磷 物質的過多添加容易引起磷的流失，帶來二次污染；石灰的大量使用造成土壤板結，破壞原 始理化性質等。
[0004] 因此，治理重金屬復合污染土壤需選擇對各目標污染物均有效的鈍化劑，根據(jù)不 同的鈍化劑對重金屬的鈍化效果和機理可以通過對多種材料進行復配來強化單一鈍化材 料的鈍化作用，并降低二次污染的環(huán)境風險。
[0005] 大量研究表明，往受污染的土壤中添加有機質可以用來鈍化土壤中的重金屬。常 用的有綠肥、褐煤、養(yǎng)殖糞物、有機堆肥、草炭和作物秸桿等。作為有效的重金屬絡合劑，有 機物質可以通過形成不溶性金屬-有機復合物、增加土壤陽離子交換量（CEC)，降低土壤中 重金屬的水溶態(tài)及可交換態(tài)組分，從而降低其植物有效性。菌渣（食用菌栽培后剩余的培 養(yǎng)基）和天然腐熟牛糞中富含有機質、氮、磷、鉀等營養(yǎng)成分，還具有數(shù)量龐大的微生物群 落，在菌渣和腐熟牛糞的表面存在著大量羧基、羥基、磷?；?、酚基等活性基團，具有強烈的 親水性、吸附性、離子交換性等，能與土壤中活躍態(tài)重金屬離子發(fā)生離子交換、吸附、絡合等 反應，從而降低重金屬離子的生物有效性。菌渣作為一種農業(yè)固體廢物，制造與應用成本相 對低廉，且來源廣泛，在重金屬污染土壤治理方面具有較大的應用潛力。
[0006] 過磷酸鈣和硫酸銨也是目前最常見的磷肥和氮肥。含磷物質鈍化重金屬的機理在 于磷可通過與重金屬發(fā)生離子交換、吸附、沉淀/共沉淀，甚至形成磷氯鉛礦類礦物等多種 形式降低土壤Pb的移動性和生物有效性。硫酸銨作為一種銨態(tài)氮肥，農業(yè)上常用來調節(jié)土 壤PH，可利用其富含的活性基團（氨基）作為配位體與重金屬元素211111、(：11、？6等絡合或 螯合以減弱土壤中重金屬的生物有效性。
[0007] 近年來，我國的食用菌栽培越來越廣泛化、規(guī)模化，其集中規(guī)模化生產的結果即是 造成采摘之后的食用菌菌渣被大量廢棄，其處理已經成為一道難題，并造成不容忽視的環(huán) 境問題。


【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，實現(xiàn)了將有機質、磷肥和氮 肥結合作為穩(wěn)定劑用于重金屬污染土壤的治理和生態(tài)恢復，既可以將土壤中的重金屬鈍化 穩(wěn)定，又可以達到沃土的作用，盡可能減少對土壤性質的破壞，有利于土壤的再利用。同時， 還能降低修復成本，實現(xiàn)了固體廢棄物的資源化利用，達到"以廢治廢"的雙贏目的。本發(fā) 明的目的之二在于提供土壤重金屬復合穩(wěn)定劑的使用方法，針對本發(fā)明所提供的土壤重金 屬復合穩(wěn)定劑進行多次試驗，找到土壤重金屬復合穩(wěn)定劑合理的使用劑量，從而保證應用 最少的使用量達到最好的處理受到重金屬污染的土壤，實現(xiàn)自然資源的合理利用。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的和一些其他目的，本發(fā)明提供的技術方案是：
[0010] 一種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質量百分比計，包括以下組分：有機 物質50-80 %，磷肥16-40 %以及氮肥4-16 %。
[0011] 優(yōu)選的是，按質量百分比計，包括以下組分：有機物質80%，磷肥16%以及氮肥 4%。
[0012] 優(yōu)選的是，所述有機物質為天然腐熟牛糞或菌渣中的任一種，所述磷肥為過磷酸 鈣，所述氮肥為硫酸銨。
[0013] 優(yōu)選的是，所述腐熟牛糞為將自然情況下的牛糞腐熟，風干粉碎后過20目篩，備 用。
[0014] 優(yōu)選的是，所述菌渣為將食用菌栽培后剩下的培養(yǎng)基調節(jié)含水量為55%，保持均 勻疏松，在70?80°C條件下堆肥發(fā)酵處理，風干后混勻所述堆肥并粉碎過40目篩，備用。
[0015] 一種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑的使用方法，其特征在于，將所述土壤重金屬復合穩(wěn) 定劑與受重金屬污染的土壤按質量比1 : 5?8混合均勻處理15天。
[0016] 優(yōu)選的是，將所述土壤重金屬復合穩(wěn)定劑與受重金屬污染的土壤按質量比 1 : 7?8混合均勻處理15天。
[0017] 優(yōu)選的是，向受重金屬污染的土壤中加入土壤重金屬復合穩(wěn)定劑后保持土壤濕度 為20?60%。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：
[0019] (1)本發(fā)明所述土壤重金屬復合穩(wěn)定劑的主要特征是合理利用了腐熟牛糞、菌渣、 過磷酸鈣和硫酸銨對銅、鉛、鋅、鎘等重金屬的各自作用原理，充分發(fā)揮了三類材料的多重 功能。經過菌渣+過磷酸鈣+硫酸銨復合穩(wěn)定劑鈍化處理15天后，土壤中的鋅、銅、鉛、 鎘的浸出毒性濃度分別從 464. 00、332. 50、363. 50、1. 61mg/L 下降至 302. 90、43. 86、0. 42、 0? 75mg/L，穩(wěn)定效率分別為31. 78%、85. 23%、99. 88%、52. 94%。且效果隨著復合穩(wěn)定劑的 用量、鈍化反應時間的加大而顯著增強，在廣大重金屬污染地區(qū)具有極大推廣應用價值。
[0020] (2)本發(fā)明所述土壤重金屬復合穩(wěn)定劑不僅可以將土壤中的重金屬鈍化穩(wěn)定，而 且采用的材料環(huán)境友好性較強，能較大幅度的提高土壤有機質含量和陽離子交換量，達到 沃土的目的。
[0021] (3)經本發(fā)明所述土壤重金屬復合穩(wěn)定劑處理的受污染土壤中的重金屬離子會轉 化為較為穩(wěn)定的堿式碳酸鹽、氫氧化物沉淀物、磷酸鹽礦物和難溶的重金屬-有機絡合物， 從而減弱重金屬的生物活性。
[0022] (4)本發(fā)明所述土壤重金屬復合穩(wěn)定劑原料來源廣泛易得，制備和使用方法簡單 易行，修復成本低，實現(xiàn)了對農林廢物的資源化利用，達到"以廢治廢"的雙贏目的。

【具體實施方式】
[0023] 下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書 文字能夠據(jù)以實施。
[0024] 實施例1
[0025] -種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質量百分比計，包括以下組分：天然 腐熟牛糞80%，磷酸鈣16%以及硫酸4%。
[0026] 實施例2
[0027] -種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質量百分比計，包括以下組分：菌渣 80%，磷酸鈣16%以及硫酸4%。
[0028] 實施例3
[0029] -種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質量百分比計，包括以下組分：天然 腐熟牛奠70 *%，憐酸興23 以及硫酸8 。
[0030] 實施例4
[0031] 一種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質量百分比計，包括以下組分：菌渣 70 *%，憐丐22 以及硫酸8 。
[0032] 實施例5
[0033] -種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質量百分比計，包括以下組分：天然 腐熟牛奠60 *%，憐酸興28 以及硫酸12 。
[0034] 實施例6
[0035] -種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質量百分比計，包括以下組分：菌渣 60 *%，憐丐28 以及硫酸12 。
[0036] 實施例7
[0037] -種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質量百分比計，包括以下組分：天然 腐熟牛糞50%，磷酸鈣34 %以及硫酸16%。
[0038] 實施例8
[0039] -種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質量百分比計，包括以下組分：菌渣 50%，磷酸鈣34 %以及硫酸16%。
[0040] 實施例9
[0041] 一種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑的使用方法為將所述土壤重金屬復合穩(wěn)定劑與受重 金屬污染的土壤按質量比1 : 5混合均勻并且保持土壤濕度為20%，處理15天。
[0042] 其中，腐熟牛糞為將自然情況下的牛糞腐熟，風干粉碎后過20目篩，備用。菌渣為 將食用菌栽培后剩下的培養(yǎng)基調節(jié)含水量為55%，保持均勻疏松，在70?80°C條件下堆肥 發(fā)酵處理，風干后混勻所述堆肥并粉碎過40目篩，備用。
[0043] 實施例10
[0044] -種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑的使用方法為將所述土壤重金屬復合穩(wěn)定劑與受重 金屬污染的土壤按質量比1 : 8混合均勻并且保持土壤濕度為40%，處理15天。
[0045] 其中，腐熟牛糞為將自然情況下的牛糞腐熟，風干粉碎后過20目篩，備用。菌渣為 將食用菌栽培后剩下的培養(yǎng)基調節(jié)含水量為55%，保持均勻疏松，在70?80°C條件下堆肥 發(fā)酵處理，風干后混勻所述堆肥并粉碎過40目篩，備用。
[0046] 實施例11
[0047] -種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑的使用方法為將所述土壤重金屬復合穩(wěn)定劑與受重 金屬污染的土壤按質量比1 : 6. 5混合均勻并且保持土壤濕度為60%，處理15天。
[0048] 其中，腐熟牛糞為將自然情況下的牛糞腐熟，風干粉碎后過20目篩，備用。菌渣為 將食用菌栽培后剩下的培養(yǎng)基調節(jié)含水量為55%，保持均勻疏松，在70?80°C條件下堆肥 發(fā)酵處理，風干后混勻所述堆肥并粉碎過40目篩，備用。
[0049] 在實驗室條件下，將上述實施例1的重金屬污染土壤復合穩(wěn)定劑與土壤重金屬復 合穩(wěn)定劑的使用方法相結合，并設置對照試驗，檢測重金屬污染土壤復合穩(wěn)定劑對受到污 染的土壤進行處理：
[0050] 實施例12 :
[0051] (1)重金屬污染土壤復合穩(wěn)定劑的制備：①菌渣的制備：選用堆肥發(fā)酵后的菌渣 風干粉碎過40目篩備用；②按照80%的菌渣，16%的過磷酸鈣，4%的硫酸銨將三種組分進 行混合，充分攪拌均勻，制成土壤重金屬復合穩(wěn)定劑；
[0052] (2)與土壤混合：將復合穩(wěn)定劑與受重金屬污染土壤按照質量比1 : 8混合攪拌 均勻，保持土壤含水量為40%，同時設一不添加鈍化劑材料的實驗對對照處理；
[0053] (3)鈍化反應：經15天反應，污染土壤中的重金屬得以穩(wěn)定，其浸出毒性濃度見表 1。 表1數(shù)據(jù)顯示土壤重金屬復合穩(wěn)定劑處理后土壤中鋅、銅、鉛、鎘、砷的穩(wěn)定效率分別為 31. 78%,85. 23%,99. 88%,52. 94%
[0054] 表1 土壤中重金屬鈍化前后毒性浸出濃度mg/L
[0055]

【權利要求】
1. 一種土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質量百分比計，包括以下組分：有機物 質50-80 %，磷肥16-40 %以及氮肥4-16 %。
2. 如權利要求1所述的土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，按質量百分比計，包括以 下組分：有機物質80 %，磷肥16 %以及氮肥4 %。
3. 如權利要求2所述的土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，所述有機物質為天然腐 熟牛糞或菌渣中的任一種，所述磷肥為過磷酸鈣，所述氮肥為硫酸銨。
4. 如權利要求3所述的土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，所述腐熟牛糞為將自然 情況下的牛糞腐熟，風干粉碎后過20目篩，備用。
5. 如權利要求4所述的土壤重金屬復合穩(wěn)定劑，其特征在于，所述菌渣為將食用菌栽 培后剩下的培養(yǎng)基調節(jié)含水量為55%，保持均勻疏松，在70?80°C條件下堆肥發(fā)酵處理， 風干后混勻所述堆肥并粉碎過40目篩，備用。
6. -種如權利要求1所述的土壤重金屬復合穩(wěn)定劑的使用方法，其特征在于，將所述 土壤重金屬復合穩(wěn)定劑與受重金屬污染的土壤按質量比1 : 5?8混合均勻處理15天。
7. 如權利要求6所述土壤重金屬復合穩(wěn)定劑的使用方法，將所述土壤重金屬復合穩(wěn)定 劑與受重金屬污染的土壤按質量比1 : 7?8混合均勻處理15天。
8. 如權利要求6所述土壤重金屬復合穩(wěn)定劑的使用方法，其特征在于，向受重金屬污 染的土壤中加入土壤重金屬復合穩(wěn)定劑后保持土壤濕度為20?60%。
【文檔編號】C09K101/00GK104263374SQ201410486233
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權日:2014年9月22日
【發(fā)明者】吳烈善, 曾東梅, 莫小榮, 咸思雨 申請人:廣西大學