一种商陆植物修复含铬污染土壤用的调理剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于土壤有机污染修复技术领域，具体涉及一种商陆植物修复含铬污染土壤用的调理剂及其制备方法和应用。

背景技术：

由于农药化肥的大量使用、重金属矿物的开采冶炼生产以及污水灌溉等等原因导致很多农田受重金属污染严重。农田重金属最常见的重金属污染物为铬，严重影响食品安全。重金属铬会在植物中富集最终通过食物链进入人体体内，引起环境风险和人体健康风险；另一方面，游离态的重金属六价铬可能渗入地下并污染地下水，增加污染范围，从而对人类生存环境的多个层面产生广泛影响。

随着近年来环保意识的逐渐增强，农田重金属污染修复工作也大量开展，农田重金属修复主要存在两个趋势：

（1）采用钝化修复技术将农田中的重金属钝化避免农作物对重金属的富集进而确保食品安全。但是此种修复技术治标不治本，重金属始终存在于土壤中，存在较大的安全隐患。

（2）采用修复植物富集技术将农田中的重金属吸附至修复植物中，并对修复植物进行无害化处理进而彻底的消除农田重金属的污染杜绝隐患。但是此修复技术采用的修复植物进行吸收富集农田土壤中的重金属耗时较长，对农田生产的经济效益不理想。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有采用修复植物修复重金属污染土壤时存在耗时较长，对农田生产的经济效益不理想的问题。

为此，本发明提供了一种商陆植物修复含铬污染土壤用的调理剂，包括固体颗粒药剂和固体粉末药剂，所述固体颗粒药剂包括质量比7:3的黑炭和有机肥，所述固体粉末药剂包括质量比1:1的磷酸铵和硝酸钾，所述固体颗粒药剂和固体粉末药剂的质量比为9:1～8:2。

进一步的，所述黑炭是由植物秸秆剪成5～10cm小段后，在200～300℃下加热4～6h制备得到。

进一步的，所述植物秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆、竹子中至少一种。

进一步的，所述有机肥为植物秸秆发酵有机肥，有机质含量80%，ph<6。

进一步的，所述固体颗粒药剂的粒度为12～18目。

另外，本发明还提供了上述商陆植物修复含铬污染土壤用的调理剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将植物秸秆剪成5～10cm长的小段，放于坩埚中，并进行马弗炉加热，加热温度为250℃，加热5h，制备黑炭；按设计质量比称取黑炭及有机肥混合均匀，烘干至含水率低于15%，粉碎过12～18目筛，得到固体颗粒药剂；

2)按设计质量比称取磷酸铵及硝酸钾混合均匀，并过15目筛，得到固体粉末药剂；

3)将上述得到的固体颗粒药剂和固体粉末药剂按设计质量比混合均匀，即得商陆植物修复含铬污染土壤用的调理剂。

本发明还提供了上述商陆植物修复含铬污染土壤用的调理剂的应用，在修复含铬污染土壤时，上述调理剂的施用量为含铬污染土壤质量的1～3%。

本发明中调理剂配方设计的原理如下：

黑炭及有机肥的含碳量较高，能有效提高土壤肥力，可以促进修复植物商陆的生长，且黑炭具有还原性可促进六价铬的转化降低土壤毒性，同时有机肥的投入可以大幅避免化肥的使用，不仅降低成本还能促进农田的生态建设；磷酸铵为强酸弱碱盐能较好的控制土壤ph值，保持土壤处于弱酸性的环境促进土壤中重金属铬的释放；硝酸钾的加入能够更好的促进商陆的生产，提高商陆对重金属的吸收；通过黑炭和有机肥组成的固体颗粒药剂，与磷酸铵和硝酸钾组成的固体粉末药剂之间的相互配合作用，明显提高了商陆对含铬污染土壤中重金属铬的吸附量缩短修复周期。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供的这种商陆植物修复含铬污染土壤用的调理剂配方简单，各原材料较为常见，利用起来较为方便，且调理剂制作过程简单；通过调理剂的各原料之间的相互配合作用，其对商陆吸收重金属铬效果明显，并能显著降低修复周期，同时能适用于不同污染程度的含重金属铬污染农田土壤。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例3中不同试验组商陆根、茎、叶中重金属铬平均浓度柱状图；

图2是本发明实施例4中不同试验组商陆根、茎、叶中重金属铬平均浓度柱状图；

图3是本发明实施例4中不同试验组土壤中六价铬的浓度分布图；

图4是本发明实施例5中不同试验组土壤中重金属镉平均浓度柱状图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例提供了一种商陆植物修复含铬污染土壤用的调理剂，包括固体颗粒药剂和固体粉末药剂，所述固体颗粒药剂包括质量比7:3的黑炭和有机肥，所述固体粉末药剂包括质量比1:1的磷酸铵和硝酸钾，所述固体颗粒药剂和固体粉末药剂的质量比为9:1。

其中，黑炭采用植物秸秆（水稻秸秆、小麦秸秆、竹子）剪成5～10cm长的小段，放于坩埚中，并进行马弗炉加热，加热温度为200～300℃，加热4～6h制备而成；有机肥采用植物秸秆发酵有机肥，有机质含量80%，ph<6；黑炭及有机肥放于烧杯中搅拌均匀，烘干至含水率低于15%，粉碎过15目筛，即得固体颗粒药剂。

实施例2：

本实施例提供了一种商陆植物修复含铬污染土壤用的调理剂，包括固体颗粒药剂和固体粉末药剂，所述固体颗粒药剂包括质量比7:3的黑炭和有机肥，所述固体粉末药剂包括质量比1:1的磷酸铵和硝酸钾，所述固体颗粒药剂和固体粉末药剂的质量比为8:2。

实施例3：

将搅拌均匀的80kg重金属铬污染土壤分别称取20kg分为a、b、c、d四组放于a、b、c、d四个实验盆中。其中a组中不加任何调理剂只加入适当的复合肥确保植物正常生长，并种植约30株商陆；b组中按照土壤质量的1%施加实施例1制得的调理剂混合均匀，不添加复合肥，并种植约30株商陆；c组中按照土壤质量的2%施加实施例1制得的调理剂混合均匀，不添加复合肥，并种植约30株商陆；d组中按照土壤质量的3%施加实施例1制得的调理剂混合均匀，不添加复合肥，并种植约30株商陆。在a、b、c、d组实验过程中定期添加水分确保商陆植物正常生长，于第45天采集a、b、c、d组中涨势最好的3-5株商陆分别进行检测其根、茎、叶中重金属铬的浓度，检测结果如图1所示。

由图1可看出，a组中不添加任何调剂里仅施加复合肥的情况下修复植物商陆的根、茎、叶中重金属铬的平均浓度分别为13.48mg/kg、12.53mg/kg、12.25mg/kg；b组中添加了1%调理剂后修复植物商陆的根、茎、叶中重金属铬的平均浓度分别为22.75mg/kg、21.67mg/kg、25.58mg/kg；c组中添加了2%调理剂后修复植物商陆的根、茎、叶中重金属铬的平均浓度分别为45.55mg/kg、28.08mg/kg、35.75mg/kg；d组中添加了3%调理剂后修复植物商陆的根、茎、叶中重金属铬的平均浓度分别为44.87mg/kg、29.35mg/kg、34.18mg/kg；因此，a组中商陆对含铬污染土壤中重金属铬的吸附量明显小于b、c、d组，表明通过添加调理剂能够较大的促进修复植物商陆对土壤中重金属铬的吸收进而可大幅缩短修复周期；并且添加2%的调理剂的c组实验结果明显优于添加1%调理剂的b组，添加3%的调理剂的d组实验结果与添加2%调理剂的c组实验结果相当，说明调理剂添加量为2%即可。

实施例4：

将搅拌均匀的80kg重金属铬污染土壤分别称取20kg分为a、b、c三组放于a、b、c三个实验盆中。其中a组中不加任何调理剂只加入适当的复合肥确保植物正常生长，并种植约30株商陆；b组中按照土壤质量的2%施加实施例2制得的调理剂混合均匀，不添加复合肥，并种植约30株商陆；c组中按照土壤质量的2%施加实施例1制得的调理剂混合均匀，不添加复合肥，并种植约30株商陆。在a、b、c组实验过程中定期添加水分确保商陆植物正常生长，于第45天采集a、b、c组中涨势最好的3-5株商陆分别进行检测其根、茎、叶中重金属铬的浓度及土壤中六价铬的浓度变化，检测结果如图2及图3所示。

由图2可看出，a组中不添加任何调剂里仅施加复合肥的情况下修复植物商陆的根、茎、叶中重金属铬的平均浓度分别为12.33mg/kg、12.35mg/kg、13.72mg/kg；b组中添加2%的调理剂后植物商陆的根、茎、叶中重金属铬的平均浓度分别为43.25mg/kg、29.27mg/kg、34.69mg/kg；c组中添加2%的调理剂后植物商陆的根、茎、叶中重金属铬的平均浓度分别为41.07mg/kg、28.32mg/kg、47.31mg/kg；b组和c组的试验结果说明本实施例1和实施例2制得的调理剂均能有效的促进商陆对土壤中镉的吸收；并且c组调理剂中固体颗粒药剂和固体粉末药剂的质量比为8:2，调理剂中钾含量较高，能够有效提高商陆叶片对镉的富集。

从图3可以看出，a组中不添加任何调剂里仅施加复合肥的情况下，于第5、10、25、45天土壤中六价铬的浓度分别为0.95mg/kg、0.82mg/kg、0.84mg/kg、0.76mg/kg；b组中添加了调理剂后，于第5、10、25、45天土壤中六价铬的浓度分别为0.48mg/kg、0.32mg/kg、0.19mg/kg、0.15mg/kg；c组中添加了调理剂后，于第5、10、25、45天土壤中六价铬的浓度分别为0.35mg/kg、0.12mg/kg、0.11mg/kg、0.10mg/kg；由此表明，通过添加本发明制得的调理剂能够较大的促进土壤中六价铬的降解速度，当调理剂中固体颗粒比例越高，土壤中六价铬的降解率越大。

实施例5：

将搅拌均匀的80kg重金属铬污染土壤分别称取20kg分为a、b、c、d四组放于a、b、c、d四个实验盆中。其中a组中不加任何调理剂只加入适当的复合肥确保植物正常生长，并种植约30株商陆；b组中按照土壤质量的2%施加实施例1制得的调理剂混合均匀，不添加复合肥，并种植约30株商陆；c组中不加任何调理剂只加入适当的复合肥确保植物正常生长，并种植约30株景天；d组中按照土壤质量的2%施加实施例1制得的调理剂混合均匀，不添加复合肥，并种植约30株景天。于第45天采集a、b、c、d组中涨势最好的3-5株植株分别进行检测其根、茎、叶中重金属铬的浓度，检测结果如图4所示。

由图4中可以看出，添加调理剂后，明显能够改善商陆对土壤中镉的吸收，对景天的促进作用较低；景天的总体吸收效率大于商陆的原因为，景天具有较强的土壤镉富集能力，单株景天的生物量远小于单株商陆的生物量；因此通过添加调理剂促进商陆吸收土壤中的镉更具有工程实际意义。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。