本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于耕地土壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，所述材料由生物炭、高爐水渣微粉、新鮮牛糞和復(fù)合生物菌劑組成，所述各組分質(zhì)量分數(shù)分別為50％、15％、30％和5％。本發(fā)明專利技術(shù)中的生物炭與高爐水渣經(jīng)過嚴格篩選和有效成分活化，一方面可以提高土壤pH，改善土壤團粒結(jié)構(gòu)，有效增強對土壤重金屬元素的吸附作用，提高土壤重金屬修復(fù)效果，生物炭、高爐水渣微粉、新鮮牛糞和復(fù)合生物菌劑按一定比例組合形成的復(fù)合材料，生物炭增加吸附土壤溶液重金屬，高爐水渣中硅在活化劑作用下提高硅的作物利用率，作物吸收硅的同時阻控重金屬向作物植株體運移，降低作物體內(nèi)重金屬含量，兩者對控制作物吸收土壤重金屬元素具有協(xié)同增效作用。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，設(shè)及±壤重金屬污染修復(fù)材料，具體公開了一種用于 耕地±壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料。
技術(shù)介紹
據(jù)環(huán)保部2005年對我國國±面積約630萬平方公里的調(diào)查，耕地污染超標率為 19. 4%，超標面積約3. 5億畝。污染呈加重發(fā)展趨勢，在最近20多年的時間里，表層±壤中 重金屬Cd在西南地區(qū)增加了 82. 4%，沿海地區(qū)增加了 69. 0%，華北、東北、西北地區(qū)增加了 10% -40%。另據(jù)2002-2012年W來，農(nóng)業(yè)部對21個?。▍^(qū)市）水稻、小麥、玉米、大豆、 蔬菜等產(chǎn)地部分上壤的調(diào)查，在總調(diào)查4382. 44萬畝中，超標面積為446. 79萬畝，超標率為 10.2%。可見，我國農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地±壤重金屬污染嚴重。 原位修復(fù)作為±壤重金屬污染治理技術(shù)是一種非常行之有效的方法，而受到人們 的普遍重視，尤其適用于修復(fù)大面積中、輕度重金屬超標的農(nóng)田±壤，實現(xiàn)重金屬污染耕地 的邊生產(chǎn)邊修復(fù)。向±壤中施加重金屬吸附劑是修復(fù)重金屬污染±壤的一種較經(jīng)濟的原位 處理方法。±壤施用重金屬修復(fù)材料，通過改變±壤抑值和重金屬元素在±壤中的化學(xué)形 態(tài)和賦存狀態(tài)，增加吸附點位和促進重金屬離子與±壤其它組分（包括修復(fù)材料）的共沉 淀等過程，使±壤重金屬生物有效態(tài)轉(zhuǎn)化為生物不可利用的形態(tài)，從而抑制重金屬在±壤 中的遷移性和生物有效性、降低重金屬污染物對環(huán)境生物的毒性，達到修復(fù)重金屬污染± 壤的目的。 近年來，研究人員篩選或研發(fā)出了一大批用于重金屬污染吸附的修復(fù)材料，一方 面，為耕地重金屬污染修復(fù)治理提供了技術(shù)支持和產(chǎn)品保障；另一方面，施用重金屬修復(fù)材 料W及修復(fù)材料人工或機械作業(yè)均增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的投入，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)本身比較效 益低，施用單一作用的重金屬修復(fù)材料很難發(fā)動農(nóng)民積極投身到耕地重金屬污染修復(fù)治理 中來，昂貴的成本也無法進行大規(guī)模的推廣應(yīng)用，耕地重金屬污染造成的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全 并沒有得到有效控制，且有進一步惡化的趨勢。從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐的角度考慮，最佳的±壤修 復(fù)技術(shù)是既能夠保持上壤的生態(tài)功能，不破壞甚至提供上壤的肥力，又能夠有效阻控重金 屬等污染物進入食物鏈。因此，研發(fā)一種集吸附重金屬與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)于一體的修復(fù)材料，同時 提供重金屬吸附劑和作物營養(yǎng)元素，將重金屬修復(fù)材料融合于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的施肥中，真正意 義上實現(xiàn)重金屬污染耕地邊生產(chǎn)邊修復(fù)。 生物炭是指W自然界廣泛存在的生物質(zhì)資源（作物賴桿、林果木枝條、動物糞便 等）為基礎(chǔ)，在缺氧條件下通過熱裂解產(chǎn)生的炭質(zhì)材料。生物炭的含碳量為40%-75%，而 且還有少量的礦物質(zhì)和揮發(fā)性有機化合物，生物炭呈堿性，且不易被環(huán)境微生物分解。另 夕F，生物炭為多孔物質(zhì)，具有極為豐富的空隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，運些特性賦予了生物 炭具有強大的吸附性能，故生物炭具有較強的陽離子交換性能（大的陽離子交換量），因 此，生物炭能夠吸附±壤中的重金屬元素，可有效減緩±壤重金屬污染。 高爐水沖渣，是鋼鐵企業(yè)在煉鐵過程中采用水澤急冷處理高爐渣形成的廢渣， 其化學(xué)組成主要為娃酸鹽，主要化學(xué)成分為化ο45. 3%-48.l%、Si〇239. 4%-41.8%、AI2O311. 7%、MgO6. 4%-8.l%、Mn〇21.9%-2.6%、Fe2〇30. 9%-1.2%、S 0. 33% -0. 41%重量百分比。將高爐水渣粉碎磨細到一定粒度可直接作為肥料施用，或高爐 水渣研磨后，添加改性劑混合后直接施用。由于高爐水渣主要化學(xué)組成為化0和Si〇2,因此， 添加K2CO3或KOH等含鐘改性劑可制備娃鐘肥，形成化O-SiO2-馬0Ξ元渣系的娃鐘肥。研究 發(fā)現(xiàn)，施用高爐水渣娃肥可調(diào)控水稻吸收積累重金屬。一方面娃與水稻植株體內(nèi)蛋白誘導(dǎo) 娃在水稻根纖維層附件沉淀，將水稻根細胞壁的空隙堵住，抑制重金屬向水稻地上部轉(zhuǎn)運； 另一方面，娃對水稻植株的生理生化過程起到調(diào)節(jié)作用，增強抗氧化系統(tǒng)保護作用，清除植 株體內(nèi)自由基的危害。同時，高爐水渣中的娃酸根離子可與上壤重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成 不易被作物根系吸收的娃酸鹽化合物沉淀，從而減少重金屬等污染物進入食物鏈。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于彌補現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種經(jīng)濟、高效、穩(wěn)定、安全的用 于耕地±壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料?！廊朗┯蒙锾炕柿希娠@著降低±壤重金 屬生物可利用性，農(nóng)作物可食部分重金屬含量明顯降低且達到食品衛(wèi)生標準，減少重金屬 污染對農(nóng)作物的危害，促進作物生長，增加作物產(chǎn)量。本專利技術(shù)實現(xiàn)目的的技術(shù)方案是： 一種用于耕地±壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，所述材料由生物炭、高爐水渣 微粉、新鮮牛糞和復(fù)合生物菌劑組成，所述各組分質(zhì)量分數(shù)分別為50%、15%、30%和5%。 而且，制備方法為：將質(zhì)量分數(shù)為30%的牛糞、5%的復(fù)合生物菌劑分別加入100 份蒸饋水中，在攬拌器中充分攬拌均勻，常溫常壓下靜置7天后，再加入質(zhì)量分數(shù)為50 %的 生物炭和15 %的高爐水渣微粉混合物，邊加邊攬拌，攬拌30min使其充分混勻，常溫常壓下 靜置平衡24小時后，取出，自然風(fēng)干或于40°C恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥，即得生物炭基肥料 粉劑。 而且，所述生物炭采用棉花賴桿為原材料在氮氣條件下缺氧500-650°C熱解4-6 小時制得生物炭，再經(jīng)研磨過篩取粒徑50-60目樣品，用蒸饋水沖洗干凈后放入105°C烘箱 中烘干。 陽〇1引而且，所述生物炭材料其比表面積為82. 3m7g-89. 7mVg，灰分含量為 13. 21 % -14. 65%，pH值為 9. 89-10. 17,比重為 1. 08g/cm3-l. 14g/cm3,主要元素成分是C 48. 96%-56. 37%、H1.48%-1.76%、N1.27%-1.38%。 而且，所述高爐水渣微粉為高爐水渣經(jīng)研磨后過80-100目尼龍網(wǎng)篩得到高爐水 渣粉末，再經(jīng)5-8mol/L的K0H溶液進行堿浸8小時，用蒸饋水沖洗后，600-750°C條件下賠 燒lOmin制備所需高爐水渣微粉。 而且，所述復(fù)合生物菌劑為將枯草芽抱桿菌、地衣芽抱桿菌、光合菌、酵母菌和纖 維素酶制劑按一定比例復(fù)合而成，接種重量比例范圍為枯草芽抱桿菌：地衣芽抱桿菌： 光合菌：酵母菌=0.5-1:0. 5-1:0. 8-1:1-2,纖維素酶制劑添加量為復(fù)合菌劑的重量的 0. 5-0.8%。 而且，所述生物菌劑為將上述復(fù)合生物菌劑加入紅糖水中，按蒸饋水與紅糖的比 例為15:1-20:1配制，在密封容器中發(fā)酵7-10天，發(fā)酵初期為厭氧狀態(tài)并維持3-5天，隨后 掲開容器蓋，使發(fā)酵液處于好氧環(huán)境，直至發(fā)酵期完畢，即得生物菌劑。 而且，所述生物炭基肥料粉劑采用圓盤式造粒機進行造粒，選用木質(zhì)素橫酸鋼作 為粘合劑，木質(zhì)素橫酸鋼添加量為總重量的1-1.8%，蒸饋水添加量為總重量的2%，所得 生物炭基肥料粒徑為3-5mm。 而且，所述生物炭基肥料用量為每畝500-1200kg。 而且，在農(nóng)田使用時，先將±壤翻耕，然后將生物炭基肥料均勻撒施在±壤表層， 通過人工或者旋耕機對0-20cm的表層±壤祀勻，使生物炭基肥料與表層±壤混勻，保持田 間正常水分平衡一周后即可種植農(nóng)作物，其他田間管理與正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相一致。 本專利技術(shù)的優(yōu)點和積極效果是： 1、本專利技術(shù)中使用的生物炭本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種用于耕地土壤重金屬污染修復(fù)生物炭基肥料，其特征在于：所述材料由生物炭、高爐水渣微粉、新鮮牛糞和復(fù)合生物菌劑組成，所述各組分質(zhì)量分數(shù)分別為50％、15％、30％和5％。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林文興，熊榮昌，李曉忠，鄭磊，周瀚，鄧威，
申請(專利權(quán))人：福建金土地生物科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：福建;35
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