[发明专利]一种修复砷镉复合污染的土壤钝化剂及制备方法和应用

说明书

本申请提供一种修复砷镉复合污染的土壤钝化剂及制备方法和应用，属于污染土壤的复原再生技术领域。包括亚硒酸钠和镧负载改性生物炭，所述亚硒酸钠与镧负载改性生物炭的质量比0.5～1.5:1000。上述土壤钝化剂应用于砷镉复合污染土壤的修复，具有投加量少、可同时减少砷镉对植物中富集等优点。

技术领域

本申请涉及一种修复砷镉复合污染的土壤钝化剂及制备方法和应用，属于污染土壤的复原再生技术领域。

背景技术

砷（As）、镉（Cd）均易被植物富集，并进入食物链，严重威胁到我国的农产品安全问题。As，可通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体内，能够影响人体内在系统酶的功能性，从而促进人体细胞的死亡，干扰DNA的合成与表达，被世界卫生组织（WHO）认定为一类致癌物。Cd可以通过消化道和呼吸道进入人体内，直接造成肾、肝等重要脏器的不可逆损伤；长期慢性中毒则可导致关节疼痛、骨骼疏松、脊柱变形等症状。

土壤重金属污染往往是以多种元素共存的复合污染，而基于不同污染物之间存在协同、拮抗、加合及独立效应，复合污染所引起的危害远比单一污染要更重，处理难度也更大。

以砷镉复合污染土壤为例，As在土壤介质中多以砷酸根离子（AsO₄^3-）形式存在，Cd则多以阳离子（Cd²⁺）形式存在，二者性质完全不同：AsO₄^3-在酸性土壤中较为稳定，随着pH的升高，其水溶性增强，而Cd²⁺则正好相反，且Cd的生物有效性还会随土壤Eh降低而降低，而As的生物有效性则会增强。两者性质的不同导致被污染土壤难以同时钝化，单一性质的土壤修复剂无法满足全面治理污染的要求，甚至还会带来更多潜在环境风险。

针对复合污染土壤的治理问题，也有诸多文献对该领域进行报道，如CN104815613A、CN115074136A、CN112852430A等。但修复效果往往仅针对单一或两种性质近似的重金属元素所造成的污染，将其用于砷、镉这两种性质相反的复合污染时修复效果不佳。且在修复过程中，多以铁改性生物炭，如：“镉砷污染土壤钝化剂配方优化及效果研究（熊静等，《农 业 环 境 科 学 学 报》，2019，38（8）: 1909-1918）”、“不同稳定化材料对镉砷复合污染土壤稳定化修复效果研究”（王一等，《土壤通报》，2022年10月底53卷第5期）等，上诸文献多以土壤中重金属含量、pH为核心考核点，而忽略了污染土壤对于植物的影响和修复效果。这导致即便是中低程度污染（污染物浓度未超过管制值）的农用地，修复后的土壤仍然存在农用地无法安全利用、农作物食用安全性不达标等问题。

发明内容

有鉴于此，本申请首先提供一种修复砷镉复合污染的土壤钝化剂，以降低砷镉复合污染土壤中砷、镉的生物有效性，并实现在砷镉复合污染土壤中农作物安全生产。

具体地，本申请是通过以下方案实现的：

一种修复砷镉复合污染的土壤钝化剂，包括亚硒酸钠和镧负载改性生物炭，所述亚硒酸钠与镧负载改性生物炭的质量比0.5～1.5:1000。

上述方案以硒酸钠和镧负载改性生物炭为主材料，常规生物炭虽然具有良好的孔隙度，但常规生物炭表面为负电荷，对砷酸根离子等阴离子吸附效果差，通常需要大量施用（5%以上）才能实现相对较好的吸附效果，本案以稀土元素镧（La）对生物炭进行改性负载，镧改性生物炭主要作用于土壤，能够减少根际土壤的砷、镉生物可利用部分，赋予镧负载改性生物炭以较高的阳离子交换量和丰富的有机官能团，使其与AsO₄^3-形成紧密的络合结构，减少植物对砷、镉的吸收；而硒组分则以亚硒酸根形式添加，其与砷酸根之间在植物运输机制中形成竞争关系，缓解了砷存在对磷酸盐运输的胁迫效应，从而减少了对砷的富集，提高植物体内相关酶活性；亚硒酸钠和镧负载改性生物炭配合，能够同时有效吸附Cd（II）、As（V）的镧改性生物炭，实现土壤中砷镉复合污染的原位钝化。

进一步的，作为优选：