[發明專利]用于治理農田土壤重金屬污染的天然調控劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310492476.7
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103589435A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 施積炎;段德超;何俊昱;于明革;王毅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C09K17/32
• 分類號: C09K17/32;C05G3/04;C09K101/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明涉及一種用于改良土壤、修復農田重金屬污染的調控劑及其制備方法。更具體的說是一種通過添加茶葉、茶渣等茶廢棄物輔以腐殖酸鉀，用以改良土壤，治理重金屬污染以及促進農作物增產增收的土壤調控劑及其制備方法。

背景技術

重金屬污染是當今面積最廣、危害最大的環境問題之一。據統計，目前我國重金屬污染土壤超過3億畝，每年因耕地土壤重金屬超標造成的糧食污染高達1200萬噸，直接經濟損失超過200億元。土壤中有毒有害重金屬不僅導致土壤質量退化、影響農產品安全，還可通過徑流和淋溶作用污染地表水和地下水，進一步威脅人類的飲用水安全和身體健康。僅“血鉛超標”事件，就涉及陜西、安徽、河南、湖南、福建、廣東、四川、湖南、江蘇、山東等許多省市地區。因此，重金屬污染土壤的修復與控制引起了國內外廣泛的關注和研究。

目前，重金屬污染土壤修復技術的基本原理主要有固化作用和活化作用，圍繞這兩個方面，科學家們提出了物理、化學和生物的修復技術。物理修復是最先發展起來的修復技術之一，包括改土法、熱解析法、玻璃化技術等，對于污染重、面積小的土壤修復效果明顯，但存在二次污染問題，容易導致土壤的結構破壞和肥力下降，對污染面積較大的土壤需要消耗大量的人力與財力。生物修復主要通過兩種途徑來達到對土壤中重金屬的凈化作用：（1）通過生物作用固定重金屬，降低其在土壤環境中的移動性和生物可利用性；（2）通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減與凈化作用。生物修復投資省、費用低、易于管理與操作、不產生二次污染，但修復周期較長。化學修復就是向污染土壤中施加改良劑、增加土壤有機質、陽離子代換量和粘粒的含量，改變pH和Eh等理化性質，以降低重金屬的生物有效性。化學固定法相對經濟簡便，但往往存在著效果不穩定或化學試劑破壞土壤質量的問題。

綜合比較重金屬污染土壤的各種修復方法發現，物理方法容易導致土壤結構破壞，成本較高不適用于大面積中低污染程度的農田的修復；利用超積累植物聯合微生物的生物修復法去除農田重金屬耗時太長，且修復過程種植農作物風險較高，而中國是一個耕地資源嚴重不足的國家，因此，研發一種能夠穩定降低農田重金屬有效性而又不影響農作物的正常種植和生長的農田重金屬天然調控劑，對于應對當前嚴峻的土壤形勢顯得尤為重要。已有的調控劑種類多樣，包括pH調節劑、沉淀劑、吸附劑等，常用的有石灰、沸石、磷灰石、蒙脫石、硫化物以及有機肥等。已申請或公開的發明專利包括：一種用于治理重金屬污染土壤的調控劑及其制備和使用方法，申請號200710019264.1，公開號CN101003452A；重金屬污染土壤原位修復劑，申請號CN200510002116，公開號CN1631561；一種應用羥基磷灰石固定重金屬污染沉積物中鉛的方法，申請號200810117375.0，公開號CN101323476A；一種廣譜重金屬活性鈍化劑的制備方法，申請號，201210015667.X；一種以腐殖酸為添加劑的微波輻照活性炭固定重金屬離子的方法，申請號201110194803.1等等。

我國是世界產茶大國，茶飲料、速溶茶和茶多酚等深加工產品的大量生產、加工和銷售過程中，每年產生數百萬噸的茶廢棄物。已有研究發現，茶葉、茶渣等茶廢棄物中含有纖維素、半纖維素、木質素、茶多酚、蛋白質、氨基酸、維生素等多種成分，能夠有效吸附—鈍化重金屬離子。其中茶多酚能夠占到茶葉干重的30%以上，對重金屬具有較強的吸附固定作用，能與多種重金屬形成絡合物而產生沉淀；纖維素、半纖維素以及木質素等富含羧基和羥基，能夠有效吸附鎖定重金屬離子。已有文獻和專利相繼報道其在重金屬廢水處理中的作用（于明革等，茶廢棄物對溶液中重金屬的生物吸附研究進展，應用生態學報，2010，21（2）505-513；一種處理含鉛廢水的茶葉粉末制備方法及使用方法，申請號200910096101.2，公開號CN101507914A）。申請人的研究表明，茶葉和茶渣等茶廢棄物也可以作為一種性能良好的天然調控劑應用到農田土壤重金屬修復中。它的施加能夠有效降低農作物地上部或可食部位的重金屬含量，減低人類食用后的健康風險。