[發明專利]一種施加凹土材料修復耕地鎘污染的方法

有效

• 申請號: 201610017793.7
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105414167B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 廖啟林;朱伯萬;任靜華;金洋;華明;常青
• 申請（專利權）人: 江蘇省地質調查研究院
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明涉及耕地鎘污染治理技術，特別涉及到一種施加凹土材料修復耕地鎘污染的方法，通過施加凹土材料材料調控水稻、小麥籽粒吸收耕地土壤鎘的實用鈍化技術，尤其對于大田修復鎘污染，包括具體試驗工藝與大田試驗結果，對于當前我國防治耕地鎘等重金屬污染有重大幫助。

背景技術

我國耕地土壤重金屬污染形勢嚴峻，以Cd污染危害最為明顯，目前急缺實用的Cd等重金屬污染耕地防治技術。2014年4月，環境保護部和國土資源部聯合發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，目前全國耕地土壤中重金屬污染超標率(點位)占19.4％，其中又以Cd的超標率最高，為7.0％，意味著我國現有耕地資源中存在大量的Cd污染土壤急需修復與治理。治理土壤污染，必須依賴成熟的技術，而研發相對低成本的Cd污染耕地修復技術尤其有必要。由于重金屬污染具有隱蔽性、滯后性、累積性和不可逆轉性等特點，因此，研發治理土壤重金屬污染的實用技術周期較長、且難以短期尋找到治理土壤重金屬的林丹妙藥，對耕地污染修復技術的研發又因為涉及到農時、氣候、二次污染、成本、可操作性等因素限制，其難度相對更高、需求也愈切。任何一項修復技術的研發，都需要一定的應用前景，成熟的Cd污染耕地修復技術與方法是目前國內耕地污染治理最有需求或最具有應用前景的技術之一。

針對農田土壤重金屬污染修復的技術方法研究，其基本思路或基礎原理包括降低土壤中重金屬的總量或者改變重金屬在土壤中的存在形態，降低在土壤中的移動性和生物有效性，進而降低農產品中重金屬的含量等兩個方面。前者以物理工程措施和植物修復為代表，后者以原位鈍化修復技術與微生物修復為代表。工程措施雖然效果徹底、穩定，但是工程量大、成本高、表層易耕作土壤剝離引起肥力下降，從而造成耕地部分功能的極大喪失。植物修復成本低廉、可以凈化美化環境，是一種環保的修復方法，但是植物對重金屬的耐性有效，只適用于中等污染程度土壤，一種植物一般只能修復某一種重金屬污染的土壤。超積累植物雖然對重金屬耐性強，但是通常比較矮小，生長緩慢，生物量小，其修復周期長、效率低和植物后續處置困難等，目前污染農田的植物修復還處于田間試驗與示范階段，尚未做到大規模推廣。微生物對生長環境要求嚴格，實驗室篩選成功的菌種往往在野外大田中無法生存，修復效率降低。原位鈍化修復技術成本較低、操作簡單、修復快速，對大面積中低度污染土壤具有較好的優越性，能更好地滿足當前污染農田土壤修復以及保障農產品安全產出的迫切要求。

重金屬污染土壤修復中，利用黏土礦物鈍化土壤中重金屬活性，降低重金屬生物有效性，從而減少農作物吸收，是一種比較有效的修復技術，前人也做過大量研究。凹凸棒粘土作為黏土礦物中的一種，是一種富含水的鏈層狀鎂鋁硅酸鹽礦物，其結構式為(Mg,Al,Fe)₅Si₈O₂₀(HO)₂(OH₂)₄₄H₂O。其晶體呈棒狀、纖維狀，層內貫穿孔道，外表面凹凸相間，內外比表面積較大，同時表面帶有多余的正負電荷和特殊的表面電荷分布，因此表現出良好的吸附性、離子交換性、流變性、催化性和可塑性等。可利用凹凸棒石的吸附能力，與土壤中的Cd發生離子交換作用，將其固定在土壤中，防止其在土壤中遷移進入植物體內。同時施加凹凸棒石后可改善土壤結構，提高土壤養分，從而促進農作物生長，發展可持續性的生態農業。

凹凸棒石材料或凹土的加入，使得PAA-atta復合保水劑比單純PAA保水劑能更有效地促進0.25-0.50mm團粒結構的形成，保持土壤通透性，吸水保水性能，土壤pH值穩定時間更長。凹凸棒石改良劑能有效地減少重金屬離子對烤煙的毒害，促進烤煙的生長。范迪富等在蘆蒿地中添加低量凹凸棒石后根際土的pH值提高一個單位，蘆蒿中Cd含量降低46％。凹凸棒石在減弱農作物吸收Cd方面具有突出效果，前人也有相關報道。除此之外，凹凸棒石已經應用于石油、化工、建材、造紙、醫藥、農業、印刷和生活用品等領域。我省盱眙縣擁有豐富的凹凸棒石礦產資源，據保守測算，盱眙的凹凸棒石粘土資源儲量在1億噸以上，具有儲量大，種類豐富、價格低廉、環境友好(不含Cd、Hg等重金屬)等優勢，利用凹凸棒石原位修復Cd污染土壤，尤其是工業、農業生產活動所造成的面源污染具有天然的資源優勢。