CN104774620B - 一种用于钒污染土壤的复配改良剂及制备方法与改良方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于钒污染土壤的复配改良剂及制备方法与改良方法，该改良剂由以下重量份的组分组成：A组分：高分子有机物聚丙烯酰胺PAM 1.5～2.5份、烟气脱硫石膏100～150份；B组分：堆肥污泥50～100份、钠基改性膨润土5～20份；其改良方法为：主、客土混配；以B组复配改良剂2kg/m2～3kg/m2的施加量施加于混配土壤中，A组复配改良剂0.08kg/m2～0.12kg/m2的施加量撒于混配土壤表面，洒水；2天后测含水率至为5％～15％时，在改良后的土壤中种植蜈蚣草、芦苇、黄贝草等植物的步骤；本发明具有提高受钒等重金属污染土壤的肥力、蓄水能力、离子交换率以及缓冲土壤pH值等功能。

Description

一种用于钒污染土壤的复配改良剂及制备方法与改良方法
技术领域
本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种用于钒污染土壤的复配改良剂及制备方法与改良方法。
背景技术
我国耕地土壤受重金属污染严重，重金属在农作物体内富集，通过食物链进而危害人类的健康。目前对于受镉、铅、砷污染土壤的改良技术研究比较多，对钒污染土壤的改良修复技术却很少。
为了将受重金属污染的土壤改良为可以适合植物生长的土壤，现有技术中公开了很多方法，如申请号为201310477113.6的中国专利文献公开了一种利用生物质笋壳经过干燥、预炭化、炭化得到固体笋壳基生物炭改良剂对土壤中重金属铅离子进行吸附、固定，可有效阻碍铅离子从土壤向农作物中迁移，改良土壤的保水保肥能力等，但是该改良剂成分过于单一，只能改良铅污染的土壤，对于受多种重金属污染的土壤的改良效果并不明显；申请号为200910193692.5的中国专利文献公开了一种由赤泥和熟石灰组成的土壤改良混合物，利用植物和化学联合修复法,通过化学方法对土壤进行pH调节、通过种植能源作物和超积累植物等进行土壤重金属吸附等,从而起到改良土壤特性、逐步减少土壤重金属含量,并最终达到修复土壤的目的,提高了植物修复的效率，但是该专利所述的土壤改良剂成分过于单一，需要配合其他土壤改良剂才可以真正发挥其改良剂的改良效果。
以上所述几种土壤改良技术都存在着一定的局限性，有研究者表明，PAM作为较常用的土壤改良剂，施入少量的PAM可以显著降低土壤结皮，提高土壤的入渗率，减少地表径流和土壤侵蚀，提高土壤的蓄水能力(于健，等.不同PAM施用方法对土壤入渗和侵蚀的影响，农业工程学报，2010,26(7))。王逊研究表明，经过堆肥化处理的污泥质地疏松,阳离子交换量(CEC)显著增加,容重减少,可被植物利用的营养成分增加,病原菌和寄生虫卵几乎全部被杀灭，而污泥中含有大量促进植物生长的有机物质和植物需要的N、P、K等营养成分和多种微量元素,是重要的有机肥资源和良好的土壤改良剂(王逊.堆肥污泥对林地土壤及植物的影响研究,南京林业大学硕士研究生硕士学位论文,2011.6)。马友华研究指出，膨润土具有较高的阳离子交换量(CEC)、较强的保水能力以及良好的粘结性。阳离子交换量是土壤保肥供肥的一个重要指标。一般土壤的阳离子交换量为5～30cmol/kg,大部分土壤为10～20cmol/kg；而膨润土的阳离子交换量一般在50～90cmol/kg，另外,膨润土的吸水率高达100％～240％。膨润土的这些性能对协调土壤的水肥气热,提高土壤肥力具有良好的效果,可作为土壤改良剂(马友华.膨润土在土壤改良和肥料生产上的研究和应用,矿产保护与利用,1996,1)。杨秀红等也表示钠基改性膨润土对Cd2+有很好的吸附作用，更适合用于土壤改良。(杨秀红,等.钠化改性膨润土对Cd2+的吸附研究，环境化学,2004,23(5))。
在现有技术中还没有针对受重金属钒V污染的肥力贫瘠土壤进行改良的技术，也没有同时针对提高土壤蓄水能力、土壤肥力、阳离子交换量等多种土壤性质的产品化的改良剂。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于钒污染土壤的复配改良剂及制备方法与改良方法，主要应用于解决针对重金属钒污染的肥力贫瘠土壤进行的改良修复，具有提高受钒等重金属污染土壤的肥力、蓄水能力、离子交换率以及缓冲土壤pH值等功能，使其适于蜈蚣草、芦苇、黄贝草等多种植物的生长。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于钒污染土壤的复配改良剂，由以下重量份的组分组成：A组分：高分子有机物聚丙烯酰胺PAM 1.5～2.5份、烟气脱硫石膏100～150份；B组分：堆肥污泥50～100份、钠基改性膨润土5～20份。
所述堆肥污泥为添加粉煤灰进行好氧堆肥得到的堆肥污泥，其中粉煤灰添加量占全部堆肥物料干重的15％～25％，堆肥污泥的pH为7.0～7.5，含水率30％～50％，有机质含量300～400g/kg，全氮18～25g/kg，全磷9g/kg～12g/kg，全钾19～25g/kg。
所述烟气脱硫石膏为燃煤电厂烟气脱硫石膏经过破碎、筛分，取粒径<2mm的颗粒所得。
上述所述的一种用于钒污染土壤的复配改良剂的制备方法，所述B组分制备方法包括以下步骤：
步骤1：将所述堆肥污泥、钠基改性膨润土混合，并放入搅拌机中搅拌15min～20min，搅拌均匀后将其移至破碎机中进行均匀破碎，得到破碎均匀的混合物；
步骤2：将所述破碎均匀的混合物移至挤压造粒机中挤压造粒成颗粒物；
步骤3：将所述颗粒物移至目数为24～50目的滚筒筛分机中，筛上的合格粒子送入涂膜转筒涂膜包裹,即可得到所述的B组土壤复配改良剂；筛下的粉料返回搅拌机中回收利用。
步骤2所述颗粒物的粒径为0.3mm～0.8mm。
上述所述的一种用于钒污染土壤的复配改良剂改良钒污染土壤的方法，将主土土壤与未被污染的客土土壤以质量比为1:1～1.5:1混配；将所述的B组分复配改良剂以2kg/m2～3kg/m2的施加量施加于混配土壤中，翻耕混合，再将A组复配改良剂以0.08kg/m2～0.12kg/m2的施加量撒于混配土壤表面，洒水；2天后测含水率为5％～15％时，在改良后的土壤中实施种植蜈蚣草、芦苇和/或黄贝草植物的步骤。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1、本发明所提供的土壤复配改良剂有利于改善土壤结构，使土壤更适于植物生长，并且富含易于植物吸收的营养物质较多，利于植物的生长和土壤的改良修复。
2、本发明所提供的A组土壤复配改良剂中石膏为燃煤电厂烟气脱硫石膏，可实现废物再利用，变废为宝。
3、本发明所提供的B组土壤复配改良剂为颗粒化改良剂，属于土壤改良剂产品，便于商业化推广应用。
3、本发明所提供的土壤改良方法为“表土混配---覆土改良---植树种草”一体化、全方位的改良技术，混合应用了物理、化学、生物的土壤改良修复技术，改良技术效果明显。
附图说明
图1为实施例中测得实验处理1、2、3、4的土壤含水率曲线图。
图2为实施例中测得实验处理1、2、3、4的土壤pH图。
图3为实施例中测得实验处理1、2、3、4的土壤中阳离子交换量曲线图。
图4为实施例中测得实验处理1、2、3、4所种春小麦的发芽率曲线图。
图5为实施例中测得实验处理1、2、3、4所种春小麦的植株高度图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实验所用主、客土壤分别取自湖北省郧西县平凡矿业有限公司所在地区受钒矿污染的土壤和未被污染的土壤，将主土土壤和客土土壤自然风干后，去除树枝、石块等杂质，经200目筛，然后将筛分后的主土土壤与客土土壤以质量比为1:1充分的混合后，得混配土壤，备用。测定土壤pH值为5.65(水土比：2.5：1)，重金属钒全含量1500mg/kg，醋酸缓冲液法浸提液中钒含量123.75mg/kg，全氮2.41g/kg，阳离子交换量8cmol/kg。
实验所用堆肥污泥，均去除树枝、石块等杂质，备用。
实验所用烟气脱硫石膏，经破碎、筛分，取粒径<2mm的颗粒，备用。
实施例1
本实施例一种用于钒污染土壤的复配改良剂，它是由各组分按以下重量配比制成：A组分：高分子有机物聚丙烯酰胺(PAM)0.003g、烟气脱硫石膏0.11g；B组分：堆肥污泥22.73g、钠基改性膨润土7.27g。
所述的用于钒污染土壤的B组复配改良剂，其制备方法由以下步骤制备：
步骤1：将堆肥污泥、钠基改性膨润土于烧杯中搅拌10min，然后移至破碎机中进行均匀破碎。
步骤2：挤压造粒机中挤压造粒。所得即为实验室所用的B组土壤改良剂，备用(实验室未进行形状上的筛分)。
所述土壤复配改良剂应用于钒污染土壤的改良方法：取250g混配土壤于塑料杯中，将2.2g的B组复配改良剂施予土壤中，翻耕混合，再将A组改良剂撒于土壤表面，洒水，2天后测含水率为5.32％，为处理2，同时设置未加复配改良剂的土壤为处理1。在处理1和2中播种春小麦50粒，覆土厚度1.2cm，浇50ml去离子水，放于人工气候箱中，每隔一天浇100ml纯水，培养15天。测定土壤含水率，pH值，阳离子交换量，发芽率，株高。
实施例2
本实施例一种用于钒污染土壤的复配改良剂，它是由各组分按以下重量配比制成：A组分：高分子有机物聚丙烯酰胺(PAM)0.004g、烟气脱硫石膏0.21g；B组分：实施例1所制得B组改良剂2.5g。
所述土壤复配改良剂应用于钒污染土壤的改良方法：取250g混配土壤于塑料杯中，将B组复配改良剂施予土壤中，翻耕混合，再将A组改良剂撒于土壤表面，洒水，2天后测含水率为5.32％，为处理3。在处理3中播种春小麦50粒，覆土厚度1.2cm，浇50ml去离子水，放于人工气候箱中，每隔一天浇100ml纯水，培养15天。测定土壤含水率，pH值，阳离子交换量，发芽率，株高。
实施例3
本实施例一种用于钒污染土壤的复配改良剂：A组：高分子有机物聚丙烯酰胺(PAM)0.005g、烟气脱硫石膏0.31g；B组：实施例1所制得B组改良剂3.0g。
同实施例2的实施方法，实验处理设为处理4。
如图1所示，为实施例中测得实验处理1、2、3、4的土壤含水率曲线图，从图中可以看出：添加复配改良剂后，实验处理2、3、4的土壤的含水率比对照处理1分别提高了1.07倍、0.60倍、0.49倍。实验处理2可显著改善土壤的保水效果。
如图2所示，为实施例中测得实验处理1、2、3、4的土壤pH图，从图中可以看出：添加复配改良剂后，实验处理2、3、4的土壤pH比对照处理1分别提高了0.18倍、0.29倍、0.32倍。复配改良剂可有效改善土壤的酸碱度，有利于植物生长。
如图3所示，为实施例中测得实验处理1、2、3、4的土壤中阳离子交换量曲线图，从图中可以看出：添加复配改良剂后，实验处理2、3、4的土壤中阳离子交换量比对照处理1分别提高了0.20倍、0.60倍、0.86倍。
如图4所示，为实施例中测得实验处理1、2、3、4所种春小麦的发芽率曲线图，从图中可以看出：添加复配改良剂后，实验处理2、3、4所种春小麦的发芽率比对照处理1分别提高了3.50倍、4.38倍、4.50倍。
如图5所示，为实施例中测得实验处理1、2、3、4所种春小麦的植株高度图，从图中可以看出：添加复配改良剂后，实验处理2、3、4所种春小麦的株高比对照处理1分别提高了0.49倍、0.86倍、1.23倍。

Claims (6)

1.一种用于钒污染土壤的复配改良剂，其特征在于：由以下重量份的组分组成：A组分：高分子有机物聚丙烯酰胺PAM 1.5～2.5份、烟气脱硫石膏100～150份；B组分：堆肥污泥50～100份、钠基改性膨润土5～20份。
2.根据权利要求1所述的一种用于钒污染土壤的复配改良剂，其特征在于：所述堆肥污泥为添加粉煤灰进行好氧堆肥得到的堆肥污泥，其中粉煤灰添加量占全部堆肥物料干重的15％～25％，堆肥污泥的pH为7.0～7.5，含水率30％～50％，有机质含量300～400g/kg，全氮18～25g/kg，全磷9g/kg～12g/kg，全钾19～25g/kg。
3.根据权利要求1所述的一种用于钒污染土壤的复配改良剂，其特征在于：所述烟气脱硫石膏为燃煤电厂烟气脱硫石膏经过破碎、筛分，取粒径<2mm的颗粒所得。
4.权利要求1所述的一种用于钒污染土壤的复配改良剂的制备方法，其特征在于：所述B组分制备方法包括以下步骤：
步骤1：将所述堆肥污泥、钠基改性膨润土混合，并放入搅拌机中搅拌15min～20min，搅拌均匀后将其移至破碎机中进行均匀破碎，得到破碎均匀的混合物；
步骤2：将所述破碎均匀的混合物移至挤压造粒机中挤压造粒成颗粒物；
步骤3：将所述颗粒物移至目数为24～50目的滚筒筛分机中，筛上的合格粒子送入涂膜转筒涂膜包裹,即可得到所述的B组土壤复配改良剂；筛下的粉料返回搅拌机中回收利用。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤2所述颗粒物的粒径为0.3mm～0.8mm。
6.权利要求1所述的一种用于钒污染土壤的复配改良剂改良钒污染土壤的方法，其特征在于：将主土土壤与未被污染的客土土壤以质量比为1:1～1.5:1混配；将所述的B组分复配改良剂以2kg/m2～3kg/m2的施加量施加于混配土壤中，翻耕混合，再将A组复配改良剂以0.08kg/m2～0.12kg/m2的施加量撒于混配土壤表面，洒水；2天后测含水率为5％～15％时，在改良后的土壤中实施种植蜈蚣草、芦苇和/或黄贝草植物的步骤。
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