一種重金屬鈍化劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種重金屬鈍化劑及其應(yīng)用，屬于土壤肥料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)8個(gè)地區(qū)農(nóng)田土壤中部分重金屬含量統(tǒng)計(jì)分析表明，大部分地區(qū)重金屬含量 高于其土壤環(huán)境背景值。對(duì)全國(guó)24個(gè)省市，320個(gè)嚴(yán)重污染區(qū)，約548X 104hm2的土地調(diào)查顯 示，農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)是農(nóng)產(chǎn)品污染物超標(biāo)的主要問(wèn)題。2006年，我國(guó)對(duì)農(nóng)田保護(hù)區(qū)進(jìn)行了 抽測(cè)，重金屬的超標(biāo)率在抽測(cè)樣品中高達(dá)12.1%。北京市（2005-2009年)連續(xù)5年的土壤樣 品分析結(jié)果表明，土壤出現(xiàn)了不同程度的Cd、Pb和Hg污染。在農(nóng)業(yè)活動(dòng)中，畜禽糞便經(jīng)發(fā)酵 生產(chǎn)有機(jī)肥，畜禽糞便中含有重金屬，長(zhǎng)期施用導(dǎo)致土壤重金屬污染也越來(lái)越嚴(yán)重。在畜禽 養(yǎng)殖過(guò)程中，含重金屬〇1、211^8工(1、(>、？13和取的添加劑被應(yīng)用于飼料中調(diào)查顯示，飼料中 重金屬含量較高會(huì)導(dǎo)致其對(duì)應(yīng)的畜禽糞便中重金屬含量也會(huì)較高。英國(guó)學(xué)者Nicholson等 測(cè)定了部分地區(qū)畜禽飼料和其對(duì)應(yīng)的動(dòng)物糞便中重金屬含量指出，豬在不同的生長(zhǎng)階段所 食用的豬飼料中重金屬Cu和Zn的含量有所差別，因此豬在不同生長(zhǎng)階段的糞便中的重金屬 含量也不相同，且豬糞中Cu和Zn的限制值比其它動(dòng)物糞便的限制值高。農(nóng)田土壤長(zhǎng)期施用 畜禽糞便，其土壤剖面中重金屬的含量要高于未施用畜禽糞便的土壤對(duì)照，且Zn、Cu含量遠(yuǎn) 超過(guò)對(duì)照組。重金屬元素通過(guò)飼料添加-禽畜吸收-禽畜排泄-生產(chǎn)有機(jī)肥-施入土壤-作物 吸收這種途徑進(jìn)入人類食物鏈進(jìn)而影響人類健康，已逐漸引起社會(huì)重視。
[0003] 重金屬鈍化劑主要包括物理鈍化劑、化學(xué)鈍化劑、生物鈍化劑等。物理鈍化劑利用 吸附吸附能力大的硅酸鹽物質(zhì)，如活性炭、沸石等較豐富的孔徑及比表面積，依據(jù)其本身的 靜電引力作用和較高的離子交換性能吸附固定重金屬，重金屬活性得到有效降低。物理吸 附劑較容易獲得，鈍化重金屬的機(jī)理較為簡(jiǎn)單，可操作性較強(qiáng)，其不足之處在于吸附劑與堆 肥產(chǎn)品分離較困難，對(duì)重金屬鈍化效果尚不高。因此，未來(lái)研究應(yīng)進(jìn)一步拓寬高效鈍化劑的 篩選范圍，并且需完善分離技術(shù)，注重廢棄物資源再利用材料的應(yīng)用。
[0004] 化學(xué)鈍化劑主要是通過(guò)絡(luò)合、沉淀和離子交換作用，使重金屬形態(tài)降至活性較低 的形態(tài)。鈣鎂磷肥和粉煤灰等含有堿性物質(zhì)較高，通過(guò)改變堆肥物料的酸堿水平，提高物料 pH值，重金屬經(jīng)反應(yīng)生成金屬沉淀物使重金屬本身活性得到抑制?；瘜W(xué)鈍化劑的鈍化作用 較好，但化學(xué)鈍化劑本身往往對(duì)環(huán)境存在污染，因此，化學(xué)鈍化劑存在二次污染風(fēng)險(xiǎn)。
[0005] 生物鈍化劑的鈍化作用一方面可能是由于添加的部分微生物菌劑影響物料中微 生物活性，提高微生物對(duì)重金屬離子的富集，另一方面則可能是由于微生物活性的增強(qiáng)，較 強(qiáng)的微生物代謝生成大量腐殖酸類大分子物質(zhì)，將重金屬離子轉(zhuǎn)化為不易被植物吸收的形 態(tài)或積累在微生物體內(nèi)，降低其移動(dòng)性。目前，生物鈍化劑種類及鈍化機(jī)理的研究尚不足， 仍需進(jìn)一步探索和完善。
[0006] 鈍化劑種類的差異對(duì)重金屬活性抑制作用不同，不同鈍化劑優(yōu)化組合對(duì)重金屬形 態(tài)影響也很大。龔浩如等研究證明，在豬糞堆肥中通過(guò)添加不同鈍化劑及其組合可降低重 金屬的有效性，且混合鈍化劑處理對(duì)重金屬的鈍化效果優(yōu)于單一鈍化劑處理。目前對(duì)于重 金屬鈍化劑材料的研究仍有限，主要集中在物理和化學(xué)鈍化劑材料的篩選上，所以應(yīng)擴(kuò)展 重金屬鈍化劑材料的研究范圍，為解決畜禽糞便有機(jī)肥中重金屬的污染問(wèn)題提供參考。另 一方面，目前的鈍化劑都是針對(duì)堆肥或者土壤等一種介質(zhì)中的重金屬鈍化，考慮到有機(jī)肥 和土壤均存在重金屬污染問(wèn)題，篩選重金屬鈍化劑對(duì)堆肥和土壤重金屬鈍化均有作用，對(duì) 有效治理土壤污染問(wèn)題提供支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種重金屬鈍化劑及其應(yīng)用，本發(fā)明提供的重金屬鈍化劑可 用于畜禽糞便中的重金屬在堆肥過(guò)程中進(jìn)行鈍化，同時(shí)鈍化后的堆肥施入土壤中使土壤中 重金屬進(jìn)一步鈍化。
[0008] 本發(fā)明所提供的重金屬鈍化劑，它由下述質(zhì)量份的組分組成：
[0009] 秸桿56~77、生物炭15~33和生物腐殖酸6~18。
[0010]上述的重金屬鈍化劑中，所述秸桿可為玉米秸桿、麥秸或稻草秸桿；
[0011] 所述秸桿的質(zhì)量含水率低于20%，具體可為5%~15%、5%、10%或15%;
[0012] 所述猜桿的粒徑可為1~5cm，具體可為1 cm、3cm或5cm;
[0013] 所述生物炭可為猜桿炭、花生殼炭、木肩炭或生物質(zhì)顆粒炭；
[0014] 所述生物炭的質(zhì)量含水率低于10%，具體可為5%~10%、5%、8%或10%。
[0015] 上述的重金屬鈍化劑中，所述秸桿、所述生物炭與所述生物腐殖酸的質(zhì)量比可為 10:2 ~6:1 ~3,具體可為 10:2:1、10:3:2、10:4 :3、10:5:1 或 10:6:2。
[0016]本發(fā)明提供的重金屬鈍化劑可用于鈍化堆肥或土壤中的重金屬，如Cu和Cd。
[0017] 所述重金屬鈍化劑用于鈍化堆肥中重金屬的步驟如下：
[0018] 將所述重金屬鈍化劑與畜禽糞便混合后進(jìn)行堆肥，所述堆肥在好氧堆肥的條件下 進(jìn)行即可；
[0019] 所述畜禽糞便的質(zhì)量含水率可為75%~85%，具體可為80%。
[0020] 所述重金屬鈍化劑與所述畜禽糞便的質(zhì)量比可為1:7~9,具體可為1:9。
[0021 ]所述重金屬鈍化劑用于鈍化土壤中重金屬的步驟如下：
[0022]將所述重金屬鈍化劑與畜禽糞便混合堆肥后的產(chǎn)品施入土壤中；
[0023] 所述重金屬鈍化劑與畜禽糞便混合堆肥后的產(chǎn)品的施入量為1500kg~2000kg/畝 土壤；
[0024]所述畜禽糞便的質(zhì)量含水率為75%~85%;
[0025] 所述重金屬鈍化劑與所述畜禽糞便的質(zhì)量比為1:7~9。
[0026] 所述混合堆肥可按照有氧堆肥的常規(guī)條件進(jìn)行。
[0027] 本發(fā)明所使用的生物腐殖酸為由生物質(zhì)生物發(fā)酵的固體產(chǎn)物，如由餐廚垃圾為原 料發(fā)酵得到的生物腐植酸或由畜禽糞便為原料發(fā)酵得到的生物腐植酸等。
[0028] 本發(fā)明金屬鈍化劑具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0029] 1、本發(fā)明金屬鈍化劑由秸桿、生物炭和生物腐植酸組成，其組分均具有提升堆肥 品質(zhì)、改良土壤的效果，因此，相對(duì)于現(xiàn)有的化學(xué)鈍化劑、物理鈍化劑等，能夠較好的提升土 壤質(zhì)量，保護(hù)土壤環(huán)境。
[0030] 2、本發(fā)明金屬鈍化劑用于對(duì)畜禽糞便中的重金屬在堆肥過(guò)程中進(jìn)行鈍化，同時(shí)鈍 化后的堆肥施入土壤中能夠使土壤中的重金屬進(jìn)一步鈍化，有利于肥-土重金屬阻控體系 的建立。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ]下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。
[0032] 下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0033] 下述實(shí)施例中所使用的生物腐植酸購(gòu)買自北京嘉博文生物科技有限公司。
[0034] 下述實(shí)施例中各離子形態(tài)的測(cè)定方法如下：
[0035] 堆肥前后分別采集堆肥樣品，在發(fā)酵罐中間處按高、中、低三層分