[發(fā)明專利]一種菱鎂礦區(qū)土壤表面結(jié)皮破殼劑及應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN105255500A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈春云;方玥蒙;李曉軍;臺培東;劉宛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所
• 主分類號: C09K17/14
• 分類號: C09K17/14;B09C1/08;C09K109/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 李穎;周秀梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污染土壤改良與修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種菱鎂礦區(qū)土壤表面結(jié)皮破殼劑及應(yīng)用。

背景技術(shù)

遼寧的菱鎂礦儲量、產(chǎn)量均居中國和世界首位。礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用,給人類提供了各種物質(zhì)和能源,同時也帶來了諸多環(huán)境問題,土壤污染問題就是礦業(yè)活動中的一個突出問題。據(jù)資料顯示，皮江法煉鎂要產(chǎn)生大量廢渣，每噸鎂還原渣約6.5t。據(jù)估計1萬噸廢渣占地約1畝，2001年我國產(chǎn)鎂21.6萬噸，占用土地140畝。菱鎂礦區(qū)周圍土壤表面常見堅硬而緊實的結(jié)皮，嚴重地區(qū)結(jié)皮最厚達到了10cm。鎂污染土壤質(zhì)量下降，農(nóng)作物減產(chǎn)，污染程度加劇，植物種類逐漸減少，受污染嚴重區(qū)域植物幾乎不能生存，僅有少量灌木和幼松樹存活，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟損失。受到鎂粉塵污染土壤中的鎂含量急劇升高，并且引起土壤物理、化學(xué)和生物等指標(biāo)惡化。植物中鎂過量時，植物葉緣焦枯，影響植物對氮、磷、鉀、鈣等離子的吸收，導(dǎo)致植株生長發(fā)育受阻、開花少、品質(zhì)降低、產(chǎn)量減少。

菱鎂礦區(qū)土壤鎂污染主要是由于采礦活動中產(chǎn)生的大量氧化鎂和碳酸鎂粉塵沉降至附近地表，雨滴的打擊壓實以及團聚體的物理與化學(xué)分散造成這些粉末隨水流進入土壤孔隙，造成土壤孔隙下降，滲透速率降低，形成土壤結(jié)皮，以及土壤質(zhì)量的退化。

鎂污染土壤具有地區(qū)性，而且鎂是地殼中大量存在的金屬元素，也是植物所需的中量營養(yǎng)元素。從修復(fù)效果和經(jīng)濟可行性角度來看，化學(xué)改良法是修復(fù)鎂污染土壤的主要手段。檸檬酸(C₆H₈O₇)作為一種天然有機酸，通過與金屬離子形成絡(luò)合物，使絡(luò)合物從淋濾液中沉淀出來，改善土壤的團粒結(jié)構(gòu)，從可持續(xù)環(huán)保角度來看，檸檬酸能有效改良鹽堿，降低土壤pH值，可以提高鹽堿土壤中多種養(yǎng)分的有效性，增加作物養(yǎng)分的吸收量。歸根結(jié)底，菱鎂礦區(qū)鎂粉塵沉降是板結(jié)形成的最根本原因。只有建立相應(yīng)的法規(guī)，限制粉塵排放量才能從根本上解決周圍土壤的板結(jié)現(xiàn)象，而現(xiàn)有結(jié)皮的破除與修復(fù)已成為目前必須面對的主要問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種菱鎂礦區(qū)土壤表面結(jié)皮破殼劑及其應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案為：

一種菱鎂礦區(qū)土壤表面結(jié)皮破殼劑，破殼劑為式一所示的有機酸，

一種菱鎂礦區(qū)土壤表面結(jié)皮破殼劑的應(yīng)用，所述檸檬酸(C₆H₈O₇)用于菱鎂礦區(qū)土壤表面，作為抑制土壤表面結(jié)皮的破殼劑，進而改善菱鎂礦區(qū)土壤質(zhì)量。

所述破殼劑施用于菱鎂礦區(qū)土壤表0-5cm。所述破殼劑的施入量為2.5g-5g。

滲透速度是用來衡量水溶液透過土壤的能力，它也是土壤中有效孔隙的總空間與孔隙傳導(dǎo)度的指標(biāo)。在降雨發(fā)生初期，具有良好結(jié)構(gòu)的土壤滲透速率高。但隨著降雨的進行，土壤發(fā)生熟化并分散，降低了孔隙空間，促使了結(jié)構(gòu)型和沉積型結(jié)皮形成。隨著孔隙空間的減少，滲透速率一直下降直至結(jié)皮形成后的土壤最終滲透速度。利用滲透率量化土壤表面結(jié)皮，研究破殼劑檸檬酸對土壤滲透率性能的影響。

檸檬酸(C₆H₈O₇)是一種小分子有機酸，有三個H⁺可以電離，在淋洗的環(huán)境下，與土壤表面主要成分為碳酸鎂(MgCO₃)的結(jié)皮開始反應(yīng)，經(jīng)過檸檬酸還原淋洗，鎂離子的活動性增加，將土壤中一部分礦物組分溶解促使其向有機結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化，固土壤中的有機結(jié)合態(tài)比例增加，反應(yīng)后形成絡(luò)合物檸檬酸鎂(C₆H₅O₇)Mg₃，絡(luò)合物會從淋濾液中沉淀出來。土壤淋洗后，pH值降低，說明檸檬酸中和一部分土壤中的堿基離子，改變土壤的性質(zhì)。檸檬酸有效改善土壤鹽堿性質(zhì)，對土壤表面形成的結(jié)皮達到破殼并有抑制的作用，從而可以增加土壤的入滲能力，降低地表徑流。

本發(fā)明所具有的優(yōu)點：

1.本發(fā)明是采用檸檬酸是一種重要的天然有機酸，易溶于水，無毒性，在工業(yè)、食品業(yè)和化妝品業(yè)等具有極多的用途。

2.農(nóng)業(yè)中在滴灌施肥的條件下，使用檸檬酸能增加石灰性土壤根區(qū)多種養(yǎng)分的有效性，增加作物的養(yǎng)分吸收量。

3.天然有機酸由于具有環(huán)境友好的特點，正逐漸取代無機酸和人工螯合劑成為土壤淋洗劑研究的發(fā)展方向之一。

4.本發(fā)明方法操作方便易行，采用室內(nèi)土柱模擬淋洗實驗，可以控制環(huán)境條件。

附圖說明