CN101003452A - 一种用于治理重金属污染土壤的调控剂及其制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于治理重金属污染土壤的调控剂及其制备和使用方法，首先将动物骨头经加工提取的天然羟基磷灰石粉体为主原料，以1∶0.5～1配以适量市售硅钙镁肥，同时以溶液形式添加铁、锌、锰、钼、硼等元素，充分混合后烘干制成粉末调控剂。调控剂元素组成按重量百分比为：CaO 40％～50％、SiO210％～20％、MgO 3％～6％、P2O5 15％～30％、Al2O3 5％～10％、K2O 0.1％～0.5％、Fe2O3 0.1％～1.0％、ZnO 0.3％～0.5％、MnO 0.1％～0.5％，其余为杂质。调控剂使用方法可根据具体情况，按土壤干重0.05％～1.0％的比例添加调控剂，充分混匀。本发明的优点在于：原料来源广泛，生产工艺简单、成本低廉、能同时固定多种重金属，修复效果好，用量少且不出现二次污染，不影响土壤结构，并能提供多种养分，可部分替代化肥使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于土壤的修复技术领域的土壤调控剂及其制备与使用方法，更具体的说是一种用于治理重金属污染土壤的调控剂及其制备和使用方法。
背景技术
随着现代工农业的迅速发展，大量污染物通过各种途径进入土壤生态***，使土壤污染呈日益加剧趋势。目前我国重金属污染土壤超过3亿亩，约占耕地总面积的1/6。土壤中的有害重金属积累到一定程度就会对土壤-植物***产生毒害，不仅导致土地质量退化、影响农产品安全，并通过食物链对人类和动物健康构成严重威胁，而且还可通过径流和淋溶作用污染地表水和地下水，恶化水文环境。因此，重金属污染土壤的修复与调控研究在国际上受到了高度重视。
为了更好的解决土壤污染与食品安全问题，提高土壤的可持续利用能力，在加强土壤污染源控制的同时，对污染土壤进行修复极其重要。污染土壤修复的基本途径一是固定作用(stabilization)，通过各种手段降低污染物的迁移性和生物有效性，缓解其危害；二是去除作用(removal)，将污染物从土壤中移去，从根本上解决问题。围绕这两条途径，科学家们提出了包括物理、化学、生物的各种原位或异位修复方法，主要有土壤淋洗、电动修复、化学固定、及植物修复等。土壤修复必需考虑几个问题，一个是成本问题，一个是技术可行性问题。此外，环境安全性也受到高度重视。土壤淋洗和电动修复成本较高，并且存在淋洗剂残留或淋溶造成二次污染的风险，目前多数限于实验室研究水平；植物修复由于其环境友好和操作简便目前受到广泛重视，但已发现的超富集植物数量有限，且多数生物量低，生长缓慢、生活周期长，难于满足需要。固定化修复相对经济简便，易推广，从上世纪80年代起就有应用，但化学固定法往往存在着效果不稳定或化学固定剂破坏土壤质量的问题。
可以说，各种修复技术各有其特点，目前为止没有一项特殊的技术具有普遍适用性。当前，经济可行的土壤修复技术十分缺乏，大面积的土壤污染控制与修复尚难以开展。因此，可以根据土壤污染类型与污染程度，因地制宜地选择合适的处置策略和修复方法。对于污染严重的农田地区，可以尝试淋洗、电动修复等技术，或者改变土地利用方式，不种植可食性的农作物；对于中、轻度污染农田，则完全可以考虑通过调节土壤环境特别是根际环境，降低其生物有效性的调控原理进行处置。现有资料表明，除一些工矿企业、废弃物堆放场、城乡交错带附近的农田污染较严重外，大部分农田属于中、轻度污染，因此，依据污染物形态的生物可利用性调控原理，采用化学固定的方法，降低重金属的生物可利用性，达到保障农产品安全的目的，对于应对当前严峻的土壤污染形势显得尤为重要。污染物进入土壤后，通过界面传输、吸附-解吸、沉淀-溶解、氧化-还原、配合/螯合、老化作用等多种过程以不同的形态赋存于土壤中，因此表现出不同的生物有效性，其中不可逆吸附、老化、沉淀等对污染物的固定、钝化过程均可降低污染物的迁移性和生物可利用性，从而降低污染物的迁移风险以及缓解污染物的生物学毒性。重金属污染土壤的化学固定修复，正是基于调控土壤重金属的环境化学行为，改变赋存形态，降低生物可利用性的原理来实现的。调控剂的类型很多，主要包括pH调节剂、沉淀剂、吸附剂、氧化剂等，常用的如石灰、沸石、磷灰石、硅肥、高炉碴、粘土、蒙脱土、铁锰氧化物、磷酸盐、硫化物及有机堆肥或腐殖质等，它们因不同土壤类型和污染物种类各有不同的固定效果。以往在土壤调控剂筛选、改性、应用等方面开展了许多研究，取得了一些成果，先后有专利申请文件公开(重金属污染土壤原位修复剂，申请号CN200510002116，公开号CN1631561；污染土壤的改良方法，申请号CN00410038419，公开号CN1689721)。
已有研究发现，羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)具有吸附-固定金属离子的性能，并且已有应用于废水中金属离子去除研究的报道(刘斌等，人工合成羟基磷灰石对水溶液中Pb2+、Cd2+离子的固定作用，应用化工，2005(34)415-418；Baillez Sandrine et al.，Removal of aqueous lead ions by hydroxyapatites：Equilibria andkinetic processes.Journal of Hazardous Materials，2006，In press)。羟基磷灰石显然也可以作为一种性能良好的化学固定材料而应用到土壤重金属污染修复技术中。然而，人工合成羟基磷灰石成本过高，不适于大规模中轻度土壤污染的治理。羟基磷灰石是自然骨和牙齿的主要部分，在骨质中占60％，在齿骨里羟基磷灰石的含量高达97％，因此从动物骨头中提取天然羟基磷灰石可大大降低成本，其来源广泛，且制作工艺简单，其大规模应用于土壤污染治理成为可能。相关专利(一种利用骨炭治理铅污染土壤的方法，申请号200510006261.5，公开号CN1810398A)公开的骨炭即是利用了骨头中的羟基磷灰石的固定作用，但其只对土壤铅有较好的固定效果。
目前金属污染土壤的固定化修复仍存在一些问题，例如，由于研究对象的复杂性和环境条件的差异，使得已有的技术难于直接套用；固定剂施用量偏大，成本高，并且可能破坏土壤质量；往往只对单一金属有效而对于复合污染处理效果并不突出；缺乏野外现场试验的资料，对其稳定性缺乏了解；缺乏调控剂使用对土壤质量和生态***影响方面的***研究，因此限制了推广应用。
发明内容
1、要解决的技术问题
本发明提供了一种用于治理重金属污染土壤的调控剂及其制备和使用方法，通过本发明可以制备低成本、高效、安全的土壤调控剂，可实际应用于重金属污染土壤的修复与调控。
2、技术方案
一种用于治理重金属污染土壤的调控剂，其有效成分为：Ca10(PO4)6(OH)2、SiO2、MgO、P2O5、Al2O3、K2O，其特征在于元素组成按重量百分比为：CaO40％～50％、SiO2 10％～20％、MgO 3％～6％、P2O5 15％～30％、Al2O3 5％～10％、K2O 0.1％～0.5％、Fe2O3 0.1％～1.0％、ZnO 0.3％～0.5％、MnO 0.1％～0.5％，其余为杂质。
上述的调控剂其中还含有MoO3 0.002％～0.1％、B2O3 0.02％～0.1％。
本发明中的调控剂以动物骨头加工提取的天然羟基磷灰石和硅钙镁肥混合物为基本组成，配以其它元素，其步骤包括：
(1)将动物骨头洗净，置于沸水中蒸煮1～2小时，剔除残留组织，在烘箱中以60～100℃烘干，取出预粉碎，再以800℃以上高温煅烧2～3小时后，以球磨机粉碎成200目粉体(其主要成分为羟基磷灰石)；
(2)将上述粉体(天然羟基磷灰石)和硅钙镁肥以重量比1∶0.5～1混合，制成基础调控剂；
(3)向基础调控剂中加入含铁、锌、锰元素的溶液，元素量按调控剂的重量百分比控制为：Fe2O3 0.1％～1.0％、ZnO 0.3％～0.5％、MnO 0.1％～0.5％，调节搅拌均匀后烘干即制成含微量元素的成品调控剂。
上述步骤(2)中制成的基础调控剂，经X射线荧光分析(XRF)，元素组成为：CaO 40％～50％、SiO2 10％～20％、MgO 3％～6％、P2O5 15％～30％、Al2O35％～10％、K2O 0.1％～0.5％，其余杂质5％～10％。
步骤(3)中还加入含钼、硼元素的溶液，元素量按调控剂的重量百分比控制为：MoO3 0.002％～0.1％、B2O3 0.02％～0.1％。上述的元素分别以FeSO4·H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·7H2O、[(NH4)6Mo7O24·4H2O]、Na2B4O7·10H2O化合物配制。
以质量比1∶1向基础调控剂中加入含铁、锌、钼、锰、硼等其中一种或多种微量元素的溶液，微量元素量按调控剂的质量百分比控制为：Fe2O30.1％～1.0％、ZnO 0.3％～0.5％、MnO 0.1％～0.5％、MoO3 0.002％～0.1％、B2O30.02％～0.1％。分别以FeSO4·H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·7H2O、[(NH4)6Mo7O24·4H2O]、Na2B4O7·10H2O等化合物配制，调节搅拌均匀后烘干即制成含微量元素的成品调控剂。经X射线荧光分析(XRF)，元素组成为：CaO40％～50％、SiO2 10％～20％、MgO 3％～6％、P2O5 15％～30％、Al2O3 5％～10％、K2O 0.1％～0.5％，Fe2O3 0.1％～1.0％、ZnO 0.3％～0.5％、MnO 0.1％～0.5％、MoO3 0.002％～0.1％、B2O3 0.02％～0.1％，其余为杂质。成品调控剂为粉末状物质，pH在9.0～11.0(固液比为1∶2.5)，调控剂中微量元素的配比参照了常用微量元素复合肥中的比例，在通常用量下不会导致土壤二次污染。
一种用于治理重金属污染土壤的调控剂的使用方法，使用时按土壤干重的0.05％～1.0％的重量施入土壤中，充分混匀。
使用该调控剂时可根据具体情况，按土壤干重0.05％～1.0％的比例添加调控剂。
调控剂与土壤的充分接触对提高固定效果有重要影响，因此，在现场使用时，可先挖出污染土壤，风干(晒干)后，将大块土粒打细，再撒上调控剂，充分混匀后平整土地，即可用于正常耕作。
3、有益效果
本发明公开了一种用于治理重金属污染土壤的调控剂及其制备和使用方法，通过本发明制备得到的调控剂在试验使用后具有以下明确的特性：
(1)修复效果好。本发明为添加到土壤中降低重金属活性的原位调控剂，含有多种组分，通过吸附、沉淀、及与重金属离子形成新矿物相等多种机理降低重金属的生物可利用性和迁移性。施用到土壤以后，一方面提高土壤pH，提高土壤颗粒对重金属离子的吸持能力，可降低向地下水及其它环境介质迁移的风险，另一方面，所含羟基磷灰石、活性硅、活性磷、氧化钙，氧化镁等可使重金属形态向生物不可利用的无效态转化，所含微量元素可与重金属离子产生拮抗效应，减少作物对重金属的吸收，达到保障农产品安全的目的。本发明调控剂对多种重金属都有固定作用，特别适合于当前以复合污染为主要特征的污染土壤修复。
(2)生产成本低。本发明主要取材于来源广泛的废弃动物骨头，辅以其它适量无机材料，经过简单加工形成新的混合物，取材廉价，不仅可以缓解污染而且实现废物资源化，制造工艺简便，生产成本低。
(3)用量少，易推广。本发明的调控剂在施用量较少的情况下即可起到效果，不仅使修复成本降低，同时不致影响土壤结构和质量，也不会产生二次污染，易被接受。
(4)用途广泛，同时可发挥肥料功能。调控剂中含有植物必需的大量活性元素，特别地，硅、锰、钼、硼、锌等元素可以提高作物的抗性，改善作物品质，提高产量。
附图说明
图1是施用调控剂对土壤吸附重金属镉的影响示意图；
图2是施用调控剂对土壤解析重金属镉的影响示意图；
图3是施用调控剂对土壤重金属镉形态变化的影响示意图；
图4是施用调控剂对土壤重金属铅形态变化的影响示意图；
图5是野外条件下施用调控剂对芦蒿富集重金属的影响示意图；
具体实施方式
以下通过实例进一步说明本发明的实施应用
实施例1
将动物骨头洗净，置于沸水中蒸煮2小时，剔除残留组织，在烘箱中以80℃烘干，取出预粉碎，再以900℃高温煅烧2小时后，以球磨机粉碎成200目粉体，按重量比1∶1与硅钙镁肥(“菲达灵素”牌，河南安阳菲达硅钾肥有限责任公司生产)混合，制成基础调控剂备用。以1∶1的质量比向基础调控剂中加入Fe、Zn、Mn、Mo、B元素混合溶液，元素量按其加入后在调控剂中的质量百分比分别为Fe2O3 0.1％、ZnO O.3％、MnO 0.1％来控制，以FeSO4·H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·7H2O化合物配制，溶液中元素浓度为Fe2+704ppm，Zn2+2419ppm，Mn2+778ppm。搅拌均匀后，于60℃下烘干即制成调控剂，其pH值为9.3(固液比为1∶2.5)。经X射线荧光光谱分析(XRF)，成品调控剂元素组成为：CaO 44.6％、SiO2 16.4％、MgO 5.2％、P2O519.4％、Al2O38.4％、K2O 0.3％，Fe2O3 0.12％、ZnO 0.31％、MnO 0.12％，其余为杂质。
使用该调控剂时可根据具体情况，按土壤干重0.05％～1.0％的比例添加调控剂。在现场使用时，可先挖出污染土壤，风干(晒干)后，将大块土粒打细，再撒上调控剂，充分混匀后平整土地，即可用于正常耕作。
实施例2
将动物骨头洗净，置于沸水中蒸煮2小时，剔除残留组织，在烘箱中以80℃烘干，取出预粉碎，再以900℃以上高温煅烧2小时后，以球磨机粉碎成200目粉体，按重量比2∶1与硅钙镁肥(“菲达灵素”牌，河南安阳菲达硅钾肥有限责任公司生产)混合，制成基础调控剂备用。以1∶1的质量比向基础调控剂中加入Fe、Zn、Mn、Mo、B元素混合溶液，元素量按其加入后在调控剂中的质量百分比分别为Fe2O3 1.0％、ZnO 0.5％、MnO 0.5％、MoO3 0.1％、B2O30.1％来控制，以FeSO4·H2O、ZnSO4·7H2O、[(NH4)6Mo7O24·4H2O]、MnSO4·7H2O、Na2B4O7·10H2O等化合物配制，溶液中微量元素浓度为Fe2+7157ppm，Zn2+4100ppm，Mn2+3960ppm，Mo7O24 6-1072ppm，B4O7 2-1141ppm。搅拌均匀后，于60℃下烘干即制成调控剂，其pH值为11.0(固液比为1∶2.5)。经X射线荧光光谱分析(XRF)，成品调控剂元素组成为：CaO 48.2％、SiO2 11.1％、MgO 3.9％、P2O5 25.9％、Al2O3 5.7％、K2O 0.2％，Fe2O3 1.03％、ZnO 0.52％、MnO 0.51％、MoO30.12％、B2O3 0.11％，其余为杂质。其使用过程同实施例1。
实施例3
将动物骨头洗净，置于沸水中蒸煮2小时，剔除残留组织，在烘箱中以80℃烘干，取出预粉碎，再以900℃以上高温煅烧2小时后，以球磨机粉碎成200目粉体，按重量比1.5∶1与硅钙镁肥(“菲达灵素”牌，河南安阳菲达硅钾肥有限责任公司生产)混合，制成基础调控剂备用。以1∶1的质量比向基础调控剂中加入Fe、Zn、Mn、Mo、B元素混合溶液，元素量按其加入后在调控剂中的质量百分比分别为Fe2O3 0.5％、ZnO 0.4％、MnO 0.2％、MoO3 0.05％、B2O30.05％来控制，以FeSO4·H2O、 ZnSO4·7H2O、[(NH4)6Mo7O24·4H2O]、MnSO4·7H2O、Na2B4O7·10H2O等化合物配制，溶液中微量元素浓度为Fe2+3543ppm，Zn2+3249ppm，Mn2+1568ppm，Mo7O24 6-530ppm，B4O7 2-564ppm。搅拌均匀后，于60℃下烘干即制成调控剂，其pH值为10.2(固液比为1∶2.5)。经X射线荧光光谱分析(XRF)，成品调控剂元素组成为：CaO 46.8％、SiO213.2％、MgO 4.4％、P2O5 23.3％、Al2O3 6.7％、K2O 0.3％，Fe2O3 0.53％、ZnO0.41％、MnO 0.21％、MoO3 0.05％、B2O30.05％，其余为杂质。其使用过程同实施例1。
实施例4
将动物骨头洗净，置于沸水中蒸煮2小时，剔除残留组织，在烘箱中以80℃烘干，取出预粉碎，再以900℃高温煅烧2小时后，以球磨机粉碎成200目粉体，按重量比1∶1与硅钙镁肥(“菲达灵素”牌，河南安阳菲达硅钾肥有限责任公司生产)混合，制成基础调控剂备用。以1∶1的质量比向基础调控剂中加入Fe、Zn、Mn、Mo、B元素混合溶液，元素量按其加入后在调控剂中的质量百分比分别为Fe2O3 0.1％、ZnO 0.3％、MnO 0.1％、MoO3 0.002％、B2O3 0.02％来控制，以FeSO4·H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·7H2O、[(NH4)6Mo7O24·4H2O]、Na2B4O7·10H2O等化合物配制，溶液中元素浓度为Fe2+704ppm，Zn2+2419ppm，Mn2+778ppm、Mo7O24 6-21ppm，B4O7 2-223ppm。搅拌均匀后，于60℃下烘干即制成调控剂，其pH值为9.3(固液比为1∶2.5)。经X射线荧光光谱分析(XRF)，成品调控剂元素组成为：CaO 44.6％、SiO2 16.4％、MgO5.2％、P2O5 19.4％、Al2O3 8.4％、K2O 0.3％，Fe2O3 0.12％、ZnO 0.31％、MnO 0.12％、MoO3 0.002％、B2O3 0.02％，其余为杂质。
实施例5
调控剂对土壤吸附—解析镉的影响
(1)吸附实验：取适量土样，加入本发明实施例1中调控剂(添加调控剂的比例为：0、0.1％、0.25％、5％、1.0％、2.0％)，使两者混合均匀，分装在9×10cm的塑料杯中；在温度25±1℃、土壤水分60％下恒温培养2个月，使得调控剂与土壤的反应基本稳定。然后，取适量土壤进行冷冻干燥，并磨细过80目筛备用。以0.01mol/LNaNO3为背景溶液，配置系列浓度的Cd金属溶液(浓度系列为：1.0mg/L、5.0mg/L、10.0mg/L、20.0mg/L、40.0mg/L、80.0mg/L、160.0mg/L、480.0mg/L)。采用一次平衡法，准确称取上述土样1.000g置于50mL聚氯乙烯离心管中，按土水比1∶20(g/mL)，分别加入上述系列Cd溶液，在25℃下恒温振荡24小时后，以6000r/min离心10min，测定上清液金属浓度，根据加入液和平衡液浓度差，按下式分别计算土壤吸附Cd量。
(2)解吸实验：上述残留土样用去离子水洗涤三次后，按土水比1∶20加入0.01mol/LNaNO3溶液为解吸剂，25℃下振荡24小时后，以6000r/min离心10min。测定上清液金属浓度，计算解吸量和解析率。
从图1和图2可知，本发明调控剂可大大提高土壤对Cd的吸附，且随着调控剂用量增加，吸附量也增加，同时使所吸附Cd的越难解吸。说明该调控剂可提高土壤颗粒对污染物的吸持作用，降低了重金属污染物向地下水等其它环境介质迁移的风险。
实施例6
调控剂对土壤铅、镉形态的影响
某地农业土壤，其pH5.3，由于酸度较大，土壤重金属活性较高，生物可利用性较高。取适量该土壤，风干后，磨细过3mm筛，备用，分别按土样重的0.05％、0.1％、0.5％添加本发明实施例1中得到的调控剂混匀，保持土壤湿润，培养15天后取样分析土壤铅镉的形态。形态分析采用欧盟推荐的连续提取分析方法(BCR)，B1代表可交换态和碳酸盐结合态之和，B2水合铁锰氧化物结合态，B3为有机物和硫化物结合态，B4为残渣态，越往后的形态，生物可利用性越低。调控剂对金属形态的调控效果如图3和图4所示。施用调控剂的土壤中，两种金属的形态都从活性较高的形态向残渣态等活性低的形态转化。在施用量为0.5％时，铅的残渣态占总量百分比从15％提高到了81％；镉的残渣态所占比例提高了1倍，第一态从35％降低到2％。可见本发明施用本发明调控剂可明显促进土壤重金属的形态转化，降低土壤重金属的生物可利用性。
实施例6
对小麦吸收重金属的影响
首先，制备模拟重金属污染土壤，外源重金属添加水平分别为：Cu-1500mg/kg、Zn-1500mg/kg、Pb-1500mg/kg、Cd-10mg/kg。分别向土壤中添加质量比为0、0.1％、0.5％、1.0％的调控剂，并混匀，装于小塑料盆中，每盆装土1kg，使土壤保持田间持水量的60％左右，陈化1周后种植小麦，各处理重复3次，在室温下生长15天后，取样分析小麦根、茎、叶金属含量(用硝酸-高氯酸法消解，原子吸收法测定)。各处理小麦重金属含量如表1所示。在添加量为0.1％，就有显著效果，随着添加量的增加，小麦重金属含量显著下降。当添加量为1.0％时(10g/kg土)，小麦根、茎、叶中Cu的含量分别减少67.4％、60.4％43.1％；Zn减少42.9％、56.7％38.8％；Pb减少78.8％、68.6％、73.3％；Cd分别减少70.4％、71.4％、63.7％。可见，本调控剂对于抑制作物吸收4种重金属都有显著效果。
表1 添加调控剂对小麦幼苗吸收重金属的影响
| 调控剂添加比 | Cu(mg/kg) | Zn(mg/kg) | ||||
| 根 | 茎 | 叶 | 根 | 茎 | 叶 | |
| 00.1％0.5％1.0％ | 2313.8±115.1a1876.3±131.3b1315.6±78.9c753.7±52.8d | 257.1±35.7a210.2±27.4a141.3±7.1b101.7±7.1c | 154.3±12.3a135.6±9.3a92.4±6.4b87.8±6.2b | 3743.5±374.4a3309.7±264.8ab3141.3±282.7b2137.8±149.6c | 748.7±72.6a704.6±84.6a412.3±28.9b324.4±22.7b | 512.5±46.1a451.6±13.5b351.2±21.1c313.4±17.7c |
| 调控剂添加比 | Pb(mg/kg) | Cd(mg/kg) | ||||
| 根 | 茎 | 叶 | 根 | 茎 | 叶 | |
| 00.1％0.5％1.0％ | 741.4±24.9a649.7±58.5b353.3±24.7c157.3±9.4d | 137.4±9.6a102.3±12.3b67.3±5.4c43.1±1.7d | 95.8±11.5a79.2±4.9b45.3±3.5c25.6±2.1d | 170.1±6.8a130.3±6.9b83.6±6.5c50.4±2.4d | 21.3±0.4a15.3±1.4b9.6±0.7c6.1±0.5d | 12.4±0.7a9.7±0.6b6.3±0.7c4.5±0.1d |
注：数据后面字母不同表示达到P＜0.05的显著水平
实施例7
野外现场调控试验
为了进一步考察野外条件下调控剂的作用效果，在南京大学八卦洲试验田开展了野外调控试验，试验作物为芦蒿。试验地块土壤pH在5.0左右，总Cu51mg/kg，总Zn271mg/kg，Pb40mg/kg，Cd0.35mg/kg，土壤重金属含量都在农业土壤标准范围内，但由于土壤酸度较大，重金属(特别是Cd)的生物可利用态占总量比例较高，加上芦蒿的富集能力较强，因此存在一定的风险。试验开展时，首先将试验地块平整后，用隔板划分成不同的小块(3m×3m)，分别设置添加量为0(即对照组)、0.05％、0.1％、0.5％的处理，各处理设3个平行。为了排除处理间的相互干扰，不同组之间间隔一过度带。试验时，先将耕作层土壤翻出风干，打碎大颗粒土块后，均匀洒上调控剂，充分混合均匀后，于2005年9月份种植芦蒿。2006年3月采集植物样品，分析不同部位金属含量。图5显示了调控剂施用后抑制芦蒿吸收重金属的效果，由图可知，施用本调控剂能降低作物对重金属的吸收，并且在施用量为0.05％(0.5g/kg)时就起到明显效果。由于试验土壤中，相对于其它金属，Cd的生物可利用性较高，因此本试验中对Cd的调控效果也最好，当施用量为0.5％(5g/kg)时，芦蒿根、茎、叶Cd含量分别减少了66％、55％、57％。施用本调控剂能使土壤pH不同程度地提高，在施用量为0.5％时，土壤pH从5.0提高到了6.95，不仅降低了重金属的生物可利用性，而且更利于作物生长。另外，由于施用量少，不会对土壤环境产生破坏。另一方面，调控剂所含养分和微量元素能为芦蒿提供营养，改善品质，可部份替代常规肥料。本实例系在野外条件下开展，试验结果令人满意，进一步验证了本发明的适用性。
Claims (7)
1.一种用于治理重金属污染土壤的调控剂，其有效成分为：Ca10(PO4)6(OH)2、SiO2、MgO、P2O5、Al2O3、K2O，其特征在于元素组成按重量百分比为：CaO 40％～50％、SiO2 10％～20％、MgO 3％～6％、P2O5 15％～30％、Al2O35％～10％、K2O 0.1％～0.5％、Fe2O3 0.1％～1.0％、ZnO 0.3％～0.5％、MnO0.1％～0.5％，其余为杂质。
2.根据权利要求1所述的一种用于治理重金属污染土壤的调控剂，其特征在于其中还含有MoO3 0.002％～0.1％、B2O3 0.02％～0.1％。
3.一种用于治理重金属污染土壤的调控剂的制备方法，其步骤包括：
(1)将动物骨头洗净，置于沸水中蒸煮1～2小时，剔除残留组织，在烘箱中以60～100℃烘干，取出预粉碎，再以800℃以上高温煅烧2～3小时后，以球磨机粉碎成200目粉体；
(2)将上述得到的粉体和硅钙镁肥以重量比1∶0.5～1混合，制成基础调控剂；
(3)向基础调控剂中加入含铁、锌、锰元素的溶液，元素量按调控剂的重量百分比控制为：Fe2O3 0.1％～1.0％、ZnO 0.3％～0.5％、MnO 0.1％～0.5％，调节搅拌均匀后烘干即制成含微量元素的成品调控剂。
4.根据权利要求3所述的一种用于治理重金属污染土壤的调控剂的制备方法，其特征在于在步骤(3)中还加入含钼、硼元素的溶液，元素量按调控剂的重量百分比控制为：MoO3 0.002％～0.1％、B2O3 0.02％～0.1％。
5.根据权利要求4所述的一种用于治理重金属污染土壤的调控剂的制备方法，其特征在于分别步骤(3)中含铁、锌、锰、钼、硼元素的溶液分别以FeSO4·H2O、ZnSO4·7H2O、MnSO4·7H2O、[(NH4)6Mo7O24·4H2O]、Na2B4O7·10H2O化合物配制。
6.一种用于治理重金属污染土壤的调控剂的使用方法，其特征在于使用时，按土壤干重的0.05％～1.0％的重量施入土壤中，充分混匀。
7.根据权利要求6所述的一种用于治理重金属污染土壤的调控剂的使用方法，其特征在于在现场使用时，可先挖出污染土壤，风干后，将大块土粒打细，再撒上调控剂，充分混匀后平整土地，即可用于正常耕作。
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