一種重金屬污染酸性土壤改良劑及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于酸性土壤的污染治理與土壤改良技術領域，具體涉及一種重金屬污染 嚴重的酸性土壤的修復及改良方法，適用于各種質地的已受重金屬污染的酸性土壤，并能 有效改良、增加其中營養元素的植物有效性。
【背景技術】
[0002] 隨著人口、環境資源的矛盾日益突出，土壤退化已經成為了全球性的重大問題，而 土壤酸化作為土壤退化的一個重要方面，嚴重制約了農業的發展。我國酸性土壤主要分布 在長江以南的廣大熱帶和亞熱帶地區、云貴川等地，總面積為2030萬公頃，約占全國耕地 面積的21%。我國南方土壤酸化的原因一方面是因為氣溫高、雨量大，土壤中鹽基離子被淋 失而酸性增強，另一方面南方的酸雨加劇了土壤酸化的過程。2010年出版的美國《科學》雜 志中曾報道稱，從上世紀80年代早期至今，幾乎在中國發現的所有類型土壤的pH值都下 降了 0. 13-0. 80, 土壤的不斷酸化還有愈演愈烈之勢，將給生態環境和人類造成重大危害。 眾所周知，土壤的酸堿度對植物及農作物的生長至關重要，大多數的農作物適合在中性的 土壤中生長。酸化土壤中營養物質的匱乏會使農作物的生長受到嚴重抑制，一方面土壤的 酸化使磷、硫、硅等營養物流失嚴重、養分有效性低，據土地抽樣調查檢測結果表明，我國有 50%-80%以上的耕地土壤缺硅，每年需要3000萬-3500萬噸硅肥；另一方面，長期以來高磷 肥的施用導致我國土壤普遍缺硫。更為不容樂觀的是伴隨著礦山開發、工業廢棄物排放等 人類活動的加劇，土壤重金屬污染形勢十分嚴峻，據國家環保部、國土資源部2014年發布 的"全國土壤污染調查公報"顯示，全國土壤污染總的超標率為16. 1%，其中屬于中度、重度 污染的土壤約占3.0%，而土壤的酸化加劇了有毒有害金屬元素的活化和溶出，從而污染土 壤和水環境，進而通過食物鏈危害動植物和人體的健康， 為了能科學、合理地利用受重金屬污染的酸性土壤，降低植物有效性重金屬的含量、增 加土壤中磷、硫和硅營養元素的含量，以提高農作物的品質和產量，發明一種對酸性受重金 屬污染土壤的復合改良劑十分必要。例如公開號為CN102010717A的發明專利，將稻糠與 堿渣按合理比例配合施用，改良了土壤的pH值；公開號為CN103333031A的發明專利，將 粉煤灰、活性炭、草木灰、尿素、沸石粉混合均勻，制成直徑3-8毫米的顆粒，施用該改良劑 后土壤的pH可在7-8之間；公開號為CN104263379A的發明專利，將干電石渣、草木灰、聚 丙烯酰胺、殼聚糖混合，施用于酸性土壤后有效提升了pH并降低了有效態重金屬的含量。 當前公開的關于酸性重金屬污染土壤改良的專利，在改良了土壤的pH值，并降低了酸性土 壤中有效態的重金屬含量上取得了一定的效果，但其功效比較單一，對于受重金屬污染修 復后的酸性土壤僅實現復墾是遠遠不夠的。同時，先前專利中改良劑存在選用物質多、組成 復雜、制備繁瑣、施用周期長等不足，因此，亟需一種組成簡單、制備簡易、見效快且具備多 功效的改良劑用于重金屬污染的酸性土壤。
[0003] 鋼渣是在煉鋼過程中，為去除鋼中的雜質而產生的副產品，它主要包含脫硫、 脫磷、脫氧產物以及加入的造渣劑等，主要化學成分有：CaO(35-50%)、Si02 (8-20%)、 Fe203(3-13%)、Fe0(4-20%)、MgO(3-17%)、P205(0-5%)等，pH在 10-12 之間，由于鋼渣CaO和MgO的溶解，釋放出OH，可以提高酸性土壤中的pH，同時能提供Si、P營養元素。鋼渣還 具有多孔、比表面積大的特點，對重金屬離子具有良好的吸附效果；鋼渣中含有豐富的硅元 素，其生成的硅酸膠體可以通過吸附、形成硅酸鹽沉淀等方式進一步降低土壤重金屬的活 性，施加鋼渣能促進土壤中水溶性重金屬離子向硅酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物等非可溶形態 轉化，從而有效降低土壤重金屬的植物有效性。
[0004] 磷石膏是濕法磷酸的副產物，即硫酸與磷礦石反應，濕法生產磷酸時所得的副產 品，其主要成分為CaS04*2H20,同時還含有未分解的磷礦石、磷酸等物質。磷石膏中磷組分主 要有可溶磷、共晶磷、沉淀磷三種形態，且可溶磷主要分布在二水石膏晶體的表面，是一種 天然的含磷、硫的肥料。目前，磷石膏已經用于改良鹽堿地并提供磷、硫養分。從理論上來 講，磷石膏應能很好地應用于重金屬污染土壤的修復并提供硫磷等營養元素，有研究表明， 磷石膏對廢水中的鎘、鋅等重金屬具有一定的吸附能力，能夠很好地去除廢水中重金屬，同 時磷石膏中所含有的磷酸鹽成分可對大多數重金屬起到很好的固化作用，但由于磷石膏往 往呈酸性或弱酸性，其施加可能造成表層土壤酸化的進一步加劇，因此限制了其應用。
[0005] 鋼渣和磷石膏作為工業廢棄物，每年的產生量巨大且難以有效再利用，而本發明 很好的將上述兩種物質結合在一起，取長補短，變廢為寶，作為土壤改良劑，可以有效地改 良酸性土壤使其對植物的營養供給更均衡，并降低酸性土壤中重金屬的活性。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種重金屬污染酸性土壤改良劑及其應用。能有效地改良 酸性土壤、降低酸性土壤中有效態重金屬含量、提高土壤中有效磷、有效硅、有效硫的含量， 該方法具有簡單易行、操作方便、成本低廉等優點，改良后的土壤pH值在6. 9-8. 5之間，對 土壤中的有效態重金屬的含量控制效果顯著，并使其中有效磷、硫和硅的含量顯著提升。該 發明所需要的原料易于獲得，實現了工業廢棄物的資源化再利用。
[0007] 本發明的目的是通過以下技術方案來實現的。
[0008] 本發明所述的一種重金屬污染酸性土壤改良劑，其特征是由磨細的鋼渣和磷石膏 粉末按照質量比1:1~1:10的比例混合均勻。
[0009] 作為優選方案，所述鋼渣應研磨過100目標準篩。
[0010] 作為優選方案，所述磷石膏應研磨過100目標準篩。
[0011] 本發明所述的一種重金屬污染酸性土壤改良劑的應用，其特征是按每千克土壤施 用20-50g上述改良劑的比例，將上述改良劑均勻施于土壤，使其混合均勻。
[0012] 本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果： 本發明解決了目前市場上酸性土壤改良劑功效單一、組成復雜、制備繁瑣、施用周期長 等不足，有效的將兩種工業廢棄物結合在一起，取長補短，變廢為寶，作為酸性土壤改良劑， 可以有效地改善土壤酸性，降低酸性土壤中重金屬的植物有效性，并顯著提高農作物生長 所必須的有效磷、硫和硅等元素，在控制污染的同時，能夠有效提高農作物產量、改良農作 物品質。
【具體實施方式】
[0013] 下面將通過以下實施例對本發明作進一步說明。
[0014] 實施例1。
[0015] -種多功效