[發(fā)明專利]應(yīng)用生物炭與有機(jī)肥復(fù)配原位修復(fù)菜地土壤鎘污染的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210040868.5
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN102553905A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林大松;徐應(yīng)明;王林;孫約兵;梁學(xué)峰;孫揚(yáng);秦旭;王倩
• 申請（專利權(quán)）人: 農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00
• 代理公司: 天津中環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 12105
• 代理人: 莫琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及重金屬污染土壤治理技術(shù)，具體地說是一種應(yīng)用生物炭與有機(jī)肥復(fù)配原位修復(fù)菜地土壤鎘（Cd）污染的方法。

技術(shù)背景

重金屬污染是農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品中的一類重要污染物質(zhì)。我國受重金屬污染的耕地面積超過2000萬hm²以上，約占耕地面積的1/5。在我國140萬hm²污灌區(qū)中，有64.8%的土地遭受重金屬污染，其中輕度污染占46.7%，中度污染占9.7%，嚴(yán)重污染占8.4%。糧食與蔬菜中Cd、Hg、Pb、As、Cu等超標(biāo)嚴(yán)重而普遍，對農(nóng)業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。我國每年產(chǎn)出重金屬污染的糧食約1200萬t，在調(diào)查的24個省（市）320個重點(diǎn)污染區(qū)中，有60.6萬hm²的大田農(nóng)作物污染物超標(biāo)，占調(diào)查總面積的20%，其中80%以上是重金屬含量超標(biāo)，尤其是Cd、Pb、Hg、Cu及其復(fù)合污染最為突出。我國菜地土壤Cd含量超標(biāo)率高達(dá)24.1%，沈陽市近郊1萬多公頃菜地普遍受到重金屬污染，產(chǎn)出的大白菜中Cd含量超標(biāo)率高達(dá)100%。2011年3月國務(wù)院正式批復(fù)了國家環(huán)境保護(hù)局提出的《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》。由此可見，如何有效地修復(fù)重金屬超標(biāo)農(nóng)田土壤，維持土地的可持續(xù)利用，已成為亟待解決的突出環(huán)境問題。

原位修復(fù)作為土壤重金屬污染治理技術(shù)是一種非常行之有效的方法，受到人們的普遍重視，尤其適用于修復(fù)大面積中、輕度重金屬超標(biāo)的農(nóng)田土壤。向土壤中施加鈍化劑是修復(fù)重金屬污染土壤的一種較經(jīng)濟(jì)的原位處理方法。通過施加鈍化劑如黏土礦物（海泡石、膨潤土和凹凸棒石等）、石灰、磷酸鹽和工業(yè)副產(chǎn)品物（爐熔渣、高爐礦渣粉和赤泥等）等，改變土壤pH和重金屬元素在土壤中的化學(xué)形態(tài)和賦存狀態(tài)，增加吸附點(diǎn)位和促進(jìn)重金屬離子與土壤其它組分（包括鈍化劑材料）的共沉淀等過程，使土壤重金屬生物有效態(tài)轉(zhuǎn)化為生物不可利用的形態(tài)，從而抑制重金屬在土壤中的遷移性和生物有效性、降低重金屬污染物對環(huán)境生物的毒性，達(dá)到修復(fù)重金屬污染土壤的目的。對于重金屬污染的土壤，可以根據(jù)重金屬在土壤中的存在特性，向土壤中施加某些化學(xué)改良劑和吸附劑，如石灰、磷酸鹽、堆肥、高爐渣以及粘土礦物等，達(dá)到修復(fù)重金屬污染的土壤。但不容否認(rèn)的是向土壤中添加熟石灰、硅酸鈣、硅酸鎂鈣和碳酸鈣等化學(xué)物質(zhì)，均會給土壤理化性質(zhì)和微生物生長環(huán)境帶來不同程度的影響。而天然黏土礦物的主要成分SiO₂、MgO等含量將極大制約其對土壤重金屬離子的交換吸附作用，在實(shí)際應(yīng)用中，一般需要對天然黏土礦物進(jìn)行活化處理來提高對重金屬的吸附能力。黏土礦物的活化處理也會增加土壤重金屬污染修復(fù)成本并消耗寶貴的礦產(chǎn)資源，因此需要進(jìn)一步開發(fā)低廉、高效、穩(wěn)定、安全的鈍化劑來修復(fù)重金屬污染土壤。近年來的研究表明，施用農(nóng)作物秸稈、谷殼、家禽糞便、牛糞等有機(jī)肥可以降低土壤重金屬離子的遷移性和重金屬有效態(tài)含量以及增加對重金屬離子的吸附容量，從而減輕重金屬在植物體內(nèi)富集。但由于有機(jī)物易被微生物分解，被吸附固定后的重金屬離子又可能被重新釋放出來，造成二次污染，因此，直接將有機(jī)物施入土壤中對重金屬污染修復(fù)效果不穩(wěn)定。為了解決上述問題，可以考慮將農(nóng)作物秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物在完全或部分缺氧的情況下經(jīng)熱解炭化形成的生物炭與有機(jī)肥復(fù)配，一方面利用生物炭的多孔性、高比表面積、較強(qiáng)表面吸附、高度化學(xué)惰性以及生物炭表面高度芳香化結(jié)構(gòu)和部分羥基、酚羥基和羰基等官能團(tuán)對有機(jī)和無機(jī)污染物高度親和等特性，可被用作土壤中污染物的鈍化修復(fù)劑，同時聯(lián)合發(fā)揮有機(jī)肥所提供的作物所需N、P、K等營養(yǎng)元素，改善土壤養(yǎng)分，提高土壤質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)既對土壤重金屬的鈍化修復(fù)作用，又能促進(jìn)作物生長，提高作物品質(zhì)；另一方面將生物炭施用于農(nóng)田，可減少農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放、增加土壤碳庫碳固定。因此，應(yīng)用生物炭與有機(jī)肥復(fù)配可有效修復(fù)菜地土壤中鎘污染問題，同時，該鈍化材料施用于農(nóng)田可一并解決農(nóng)業(yè)廢棄物處理、氣候變化、土壤肥力下降等眾多制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對土壤重金屬污染治理技術(shù)難題，提供一種經(jīng)濟(jì)、高效、穩(wěn)定、安全的原位修復(fù)菜地土壤鎘污染的方法。