[发明专利]一种广谱重金属活性钝化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤调节剂的制备方法，特别涉及对土壤中的重金属钝化剂的制备方法，具体地说，是指一种重金属汞、镉、铅、砷、铬联合抑制剂的制备方法。 

背景技术

环境重金属污染是当今国内外面临的重大环境问题。重金属中尤以汞、镉、铅、砷、铬对人类健康危害最大，常被称为“五毒元素”。重金属元素经过土壤被作物吸收并通过食物链累积放大是其产生危害的主要途径。工农业生产和人类生活活动导致重金属进入土壤环境。由于绝大多数重金属在土壤环境中不经历微生物或化学降解过程，因此，进入土壤的重金属可不断累积并最终产生污染危害，同时受污染的土壤还可通过渗漏、径流、扬尘等途径成为水体和大气重金属污染源。

土壤中重金属污染的修复着眼点包括两个方面，一是从土壤中去除重金属，二是钝化重金属活性，控制重金属经植物进入人类食物链。因此其污染修复治理方法相应有物理方法、化学或物理化学方法、生物方法和农艺法等几大类。物理法主要有客土掺土法、热处理法、电动修复法、玻璃化固定法；化学/物理化学法包括络合淋洗法、化学固定法、化学萃取法等；生物修复法主要有微生物修复和植物修复两种；农艺学方法通过采用简单易行的农艺方法（如耕作施肥、施用钝化剂、拮抗剂等）减少植物对重金属的吸收。不同方法各有其优缺点，主要表现在修复效率、适用范围、修复成本及对环境有无二次污染等方面。例如客土法存在成本高、缺乏清洁土源等局限；植物修复法存在植物筛选、超积累植物的环境适应性等因素的制约。施用重金属钝化剂是一种简单易行、适应面广、经济有效的方法，尽管也存在不能彻底从土壤中去除重金属，被钝化失活的重金属在某些条件下可以被重新活化等局限。不同钝化剂配方适用范围和钝化效果均有很大差异。中国科学院沈阳应用生态研究所郭观林、周启星发明了一种原位治理土壤重金属污染的固定剂（公开号CN 1788868A），其本质是利用磷酸盐与土壤重金属作用，从而固定土壤重金属。该固定剂制备过程为：１）按重量比1：1~5混合(NH₄)₂HPO₄与秸秆灰；２）在上述混合物中加入碱液碱化，充分搅拌，调节pH＝6~12，在80～100℃条件下热处理至衡重，碾碎后过筛即得成品。

CN 1788868A号发明通过调控土壤pH改变金属离子的迁移活性，同时利用固定剂的物理化学性能，从土壤中捕获游离金属离子。由于该发明仅仅是利用(NH₄)₂HPO₄与秸秆灰混合后碱化获得固定剂，对土壤酸碱度调控能力相对较差，能够固定的对象也比较少，主要为镉、铅、铜、锌等重金属，而且由于主要成分(NH₄)₂HPO₄虽为植物营养物质，但一旦使用量不当，将造成磷的流失，容易造成水体富营养化等二次污染。

本发明是在系统比较筛选重金属活性钝化剂石灰、腐殖酸、亚硒酸钠、硫化钠、硫酸锌、堆肥、猪粪、硅肥等及其不同组合方式和剂量配比对重金属的钝化效果的基础上提出的，其中石灰为碱性物质，对酸性类型土壤重金属具有较强的固定钝化能力；腐殖酸为多元弱酸，不仅能够有效调控土壤pH，而且本身具有比较强的配位能力，对于某些重金属也有较强的固定钝化能力；硫化钠对重金属有很强的沉淀能力；硒、锌和硅等生理拮抗元素可有效减少植物对活性重金属元素的吸收；堆肥、猪粪含有比较多的有机质和肥效，能够增加土壤微生物活性，改善土壤结构。但上述物质无论哪种单独使用，均存在适用范围小或固定钝化能力欠缺的缺点。本发明通过对比研究，有机地将石灰、腐殖酸、亚硒酸钠、硫酸锌、硅肥等物料混合制成广谱重金属活性钝化剂，其配方组成、技术思路与CN 1788868A号发明完全不同。本发明作用机理在于，利用钝化剂中酸碱成分调控土壤酸碱度，利用腐殖酸固定钝化重金属，利用硒、锌和硅等生理拮抗元素有效减少植物对活性重金属元素的吸收，利用堆肥改善土壤结构，从而显著影响重金属在土壤中的形态转化及吸附/解吸动力学和热力学过程，加速汞、镉、铅、砷、铬等重金属的吸附速度，提高吸附强度，增加吸附量，减少解吸率，促进重金属由高活性形态向低活性形态的转化与分配比例。本发明的特点是所需物料来源广泛，修复效果好，无二次污染、成本低，适用范围广，能同时抑制多种危害较大的重金属元素的活性等特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种修复效果好、成本低、方便适用、无二次污染，且能同时抑制土壤中多种重金属元素活性的广谱重金属活性钝化剂配方及其制备方法，可广泛应用于原位修复重金属污染土壤，控制重金属通过农产品进入人类食物链。