[發明專利]一種降低農用地土壤中重金屬Cd活性的有機/無機復合鈍化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201410097940.7
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103834411A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 徐恒;裴東輝;宋海海
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C09K17/40
• 分類號: C09K17/40;B09C1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

屬于農業環境保護與修復技術領域，具體涉及一種修復農用地土壤重金屬Cd污染鈍化劑的制備方法。主要適用于廣大重金屬Cd污染農用地土壤的修復。

背景技術

在過去幾十年里，由于人為活動（包括采礦、工業活動、不正當使用重金屬濃縮的化肥和農藥、重金屬污染廢水灌溉等）的影響，土地的重金屬污染已成為一個日益嚴重的問題。重金屬由于不能被土壤微生物所分解，易于在土壤中積累，甚至在土壤中經微生物作用，轉化為毒性更強的甲基化合物，通過食物鏈進入動物、人體內，并在生物體內積累，嚴重影響人體健康，和牲畜的生長發育及繁殖。如日本的水俁病就是由重金屬污染引起的。目前，我國土壤重金屬的污染狀況已嚴重影響到了耕地質量、食品安全乃至人類的身體健康。據不完全調查，中國受污染的耕地面積已達2?000萬hm²，每年出產重金屬污染的糧食約1?200?萬t，造成的經濟損失超過25?億美元。“Cd米”、“砷毒”、“血鉛”等事件頻發使Cd、鉛、砷等有毒重金屬污染成為最受關注的公共事件之一。

在中國環境與發展國際合作委員會(?簡稱“國合會”)?舉辦的2010?年年會上，國合會“中國土壤環境保護政策研究”項目組提交的專題報告特別提醒廣大民眾和相關部門：土壤重金屬污染已經達到了一個被國家嚴重關注的關鍵點，需要立即采取緊急和長期的治理行動。2013?年2?月17?日，環境保護部印發《國家環境保護標準“十二五”發展規劃》中，將“重金屬污染防治”列為8?大類環境污染防治的重點工作之一。

目前對于重金屬污染土壤的修復主要包括物理、化學和生物三大類修復方法，每種修復方法都有其優缺點。物理法：換土、去表土、氣提法、熱處理法等，見效快，但是實施難度大成本高，對土壤的擾動大，嚴重降低土壤肥力。生物技術法：利用種植、動物、微生物富集生物來吸收、拔除土壤中的重金屬，但治理周期長，只能作為長期修復策略使用，而且目前用于修復重金屬的生物物種有限，多數生物量低，生長緩慢，適應能力差，修復效率難以滿足實際應用的需求?；瘜W修復：化學洗淋、鈍化、氧化還原等。其中化學鈍化法是國內外普遍使用的土壤重金屬污染治理方法之一，該方法基于向污染土壤中添加鈍化劑，通過吸附、沉淀、絡合等一系列反應，使重金屬向穩定態轉化，以降低其遷移能力及植物有效性，從而減少其遷移及對植物的毒害，達到修復重金屬污染土壤的目的。該法成本低、可實施性高、周期短。目前常用的鈍化劑有：粘土礦、磷酸鹽類物質、磷肥類物質、電廠爐渣、硅素類物質等堿性類物質及生物質類鈍化劑等土壤重金屬鈍化劑。

油菜屬于十字花科植物，對硫需要量和吸收量大，含有較多硫代葡萄糖苷物質（簡稱硫苷），莖和葉中以2-羥基-3-丁烯基硫苷和苯乙基硫苷為主，相應的新鮮植物中也富含巰基化合物。一些研究表明，植物體內的巰基化合物，可與Cd?離子產生螯合作用，降低其毒性。在植物體內Cd?誘導合成植物絡合素（PC）及類金屬硫蛋白（MTs）等富含硫的化合物，Cd?與PC?結合后，被運輸至液泡，形成高分子量的復合物，從而使細胞處于無毒化狀態。研究表明油菜新鮮植物殘體在土壤中與Cd?離子發生吸附、螯合作用，顯著降低了可交換態Cd?的含量。

膨潤土是一種含水粘土礦，其主要化學成分為：(Al₂，Mg₃)Si₄O_10?(OH)₂·nH₂O。具有極強的吸附和分散等性能，其膨潤性、粘結性、吸附性、觸變性及陽離子交換性等都非常好，廣泛用于各個領域。國內外已有大量的研究表明膨潤土對重金屬Cd、Pb、Hg等有較好的吸附作用。

腐殖土由腐爛的植物以及各類有機物組成的混合物，是森林中表土層樹木的枯枝殘葉經過長時期腐爛發酵后而形成。腐殖土中的有機質富含多種有機官能團，能與重金屬形成具有一定穩定程度的金屬有機絡合物，從而降低重金屬污染物的生物可利用性以及植物的吸收。特別是腐熟度較高的有機質可通過形成粘土-金屬-有機質三元復合物增加重金屬在土壤中的吸附量，從而降低土壤中可交換態Cd?的含量。

磷酸及磷酸鹽能與多種重金屬離子生成不溶的磷酸鹽沉淀，降低有效態重金屬含量，從而實現鈍化土壤重金屬的目的。本發明使用的磷酸鹽為磷酸二氫鉀（即通常農用磷酸鹽）。

發明內容

為了克服現有技術的缺點，目的在于提供一種土壤重金屬有機/無機復合鈍化劑的制備及對土壤重金屬的鈍化方法，該方法成本低廉、操作簡便、實用性強、生物安全性好、不會產生二次污染，易于推廣，可以在鈍化土壤重金屬的同時改良土壤性質，在土壤重金屬污染修復方面具有潛在的應用價值。