[发明专利]一种钝化土壤重金属的组合物

说明书

本发明属于土壤修复技术领域，涉及一种钝化土壤重金属的组合物。所述组合物包含粘土矿物和生物炭，所述粘土矿物和生物炭在所述组合物中的质量配比为1:2～2:1；其中，所述粘土矿物选自凹凸棒石、改性凹凸棒石中的一种。本发明以凹凸棒石和生物炭为基本钝化材料，通过改性凹凸棒石与生物炭复合，作为重金属钝化剂来稳定污染土壤中的重金属。

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，涉及一种钝化土壤重金属的组合物。

背景技术

土壤是构成生态系统的基本要素之一，是人类最重要的自然资源之一，也是人类赖以生存的物质基础，然而随着工农业生产的快速发展，人类社会的快速进步，工业生产中“三废”的排放、农业生产中化肥农药的大量使用、大气沉降等途径致使大量重金属进入农田土壤中，重金属污染具有长期性、隐蔽性、累积性等特征，不仅对耕地与农产品质量构成严重威胁，而且可以通过食物链进入人体，危害人体健康。

目前，关于重金属污染修复方法较多，可分为物理修复、化学修复、生物修复、多种技术联合修复等；按照修复地点可分为原位修复和异位修复。通常土壤重金属污染常常涉及面积较大，异位修复技术处理量相对较小且往往成本过高，原位修复技术是未来重金属污染土壤修复的主要技术。在原位修复技术中土壤淋洗可有效去除重金属，但二次污染风险较高；植物修复技术安全、经济、效果好，但修复周期长；原位钝化技术通过向污染土壤中添加一种或多种钝化修复剂，通过调节土壤理化性质以及吸附、沉淀、离子交换、腐殖化、氧化-还原等一系列反应，改变重金属元素在土壤中的化学形态和赋存状态，实现土壤中重金属的钝化/稳定化，降低其在土壤中的可移动性和生物有效性，从而阻止重金属从土壤通过植物根部向农作物地上部的迁移累积，以达到治理污染土壤的目的，是目前中轻度污染土壤修复的较好选择。已有研究表明，膨润土、高岭石、海泡石及凹凸棒石等粘土矿物对土壤中金属有较好的钝化作用。

凹凸棒石(又称坡缕石)在矿物学中属于海泡石族，是一种链层状结构的含水富镁铝硅酸盐，相比较其他黏土矿物，凹凸棒石具有非常特殊的结构、形貌和物理化学性质，是一种纤维状结构的含水富镁铝硅酸盐矿物，具有比表面积大、吸附性强、粘结度高、偏碱性等特征，被认为是具有良好应用前景的土壤重金属固定材料。

生物炭主要是采用农林废弃物在厌氧条件下不完全燃烧而制备的。生物炭施入土壤能够增加土壤有机碳含量，改善土壤保水、保肥性能，减少养分损失，有益于土壤微生物栖息和活动，是良好的土壤改良剂。此外，生物炭的孔隙结构非常发达并且表面附着大量的官能团和负电荷，通过提高土壤pH、阳离子吸附作用和改善土壤肥力，降低重金属的生物有效性、迁移率以及对植物的毒害作用。将黏土与生物炭相结合，将更能有效固持土壤中的重金属，防止重金属迁移，降低其生物毒性。

原位钝化修复技术是一种经济高效的面源污染治理技术，符合我国可持续农业发展的需要。原位钝化修复技术的关键在于钝化剂的选择，目前，关于用化学固定法修复重金属污染土壤大多的研究，是针对单一钝化剂，很少考虑钝化剂的组配使用。生物炭和凹凸棒石及其改性物的组合物也未出现在已知的文献中，本领域普通技术人员也难以知晓该组合物用于钝化土壤重金属会产生怎样的有益效果。

发明内容

本发明目的在于提供一种修复重金属污染土壤的钝化剂。

基于上述目的，本发明提供了一种钝化土壤重金属的组合物来实现本领域内的这种需要。

一方面，本发明涉及一种钝化土壤重金属的组合物，所述组合物包含粘土矿物和生物炭，所述粘土矿物和生物炭在所述组合物中的质量配比为1:2～2:1；其中，所述粘土矿物选自凹凸棒石及其改性物中的一种；优选地，所述粘土矿物选自凹凸棒石的改性物。

进一步地，在一种钝化土壤重金属的组合物中，所述粘土矿物和生物炭在所述组合物中的质量配比为1:2。

另一方面，本发明涉及凹凸棒石的改性物的制备方法，其包括：将凹凸棒石和盐酸混合，恒温振荡，冷却后离心洗涤至无氯离子存在后烘干，研磨过1mm筛；其中，所述盐酸的浓度为0.05mol/L。