本發(fā)明涉及土壤修復(fù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于重金屬土壤修復(fù)的螯合劑緩釋體，適合重金屬污染土壤的修復(fù)。

背景技術(shù)：

土壤重金屬污染的“植物修復(fù)”是指將綠色植物種植在被污染的土壤中，通過該植物對土壤中重金屬元素或有機物質(zhì)的特殊吸收、富集能力來去除環(huán)境中的污染物，或消除污染物的毒性。但是目前最具有推廣價值的超積累植物植株矮小、生物量低、生長緩慢和生活周期長，因而修復(fù)效益低。利用生長速度快、生物量大的普通植物借助其它技術(shù)輔助的聯(lián)合植物修復(fù)便成了有效可行的替代途徑，如金屬螯合劑強化的化學(xué)-植物聯(lián)合修復(fù)。

許多研究表明，向污染土壤中施加螯合劑后，可以有效提高普通植物吸收利用重金屬的量。但是也存在一些問題，如在螯合劑輔助植物修復(fù)土壤重金屬污染治理中，將螯合劑配成一定含量溶液后再施入土壤，在極短的時間內(nèi)通過絡(luò)合作用使土壤中重金屬的活性迅速增加，而在一定時間內(nèi)植物只能吸收土壤中很少一部分的重金屬，其它未被植物吸收的大量活化了的重金屬仍殘留在土壤中，并且由于重金屬的移動性，也導(dǎo)致了這些殘留重金屬隨時間逐漸下移，污染地表水或地下水，對生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴重的潛在危害。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對螯合劑快速釋放到土壤后對土壤造成二次污染及普通植物因土壤肥力不足導(dǎo)致吸收重金屬效率較低的問題，提出一種用于重金屬土壤修復(fù)的螯合劑緩釋體，提升了土壤肥力，改善重金屬污染治理的效果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于重金屬土壤修復(fù)的螯合劑緩釋體，所述螯合劑緩釋體整體外形為褶皺多邊形柱狀結(jié)構(gòu)，所述螯合劑緩釋體包括由外向內(nèi)依次設(shè)置的肥料結(jié)構(gòu)層、PHA結(jié)構(gòu)層、生物炭結(jié)構(gòu)層，所述肥料結(jié)構(gòu)層由園林廢棄物腐熟物、氮磷鉀復(fù)合速效肥、EDTA混合后通過水溶性粘合劑粘合后壓制成型，所述生物炭結(jié)構(gòu)層由生物炭通過水溶性粘合劑粘合后包裹PHA膜制成，所述PHA結(jié)構(gòu)層由填充在所述肥料結(jié)構(gòu)層與生物炭結(jié)構(gòu)層之間的PHA模塊形成，所述PHA模塊包括長方體型的PHA外殼以及填充在所述PHA外殼內(nèi)的EDDS固體顆粒和PHA顆粒的混合物。

優(yōu)選地，所述螯合劑緩釋體長度30～50cm，寬度為15～20cm，高度為25～50cm，厚度為6～11cm。

優(yōu)選地，所述螯合劑緩釋體一端為楔形，另一端為橫切平面。

優(yōu)選地，在所述肥料結(jié)構(gòu)層中，所述園林廢棄物腐熟物與氮磷鉀復(fù)合速效肥的體積比為(85～95)：(5～15)，所述EDTA添加量為每千克肥料結(jié)構(gòu)層中含30～292mg。

優(yōu)選地，在所述PHA模塊中，所述PHA外殼的厚度0.012～0.1mm，所述PHA外殼的長度為1～2cm，所述PHA外殼的寬度和高度均為0.5～1cm。

優(yōu)選地，在所述PHA模塊中，所述EDDS固體顆粒與PHA顆粒的體積比為(6～10)：1。

優(yōu)選地，所述肥料結(jié)構(gòu)層的厚度為1～2cm，所述生物炭結(jié)構(gòu)層的厚度為2～3cm。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明的用于重金屬土壤修復(fù)的螯合劑緩釋體利用園林廢棄物腐熟物、氮磷鉀復(fù)合肥提升重金屬污染土壤肥力的同時釋放少量螯合劑活化重金屬供植物幼苗吸收利用，之后再利用較多螯合劑活化重金屬供成熟植物吸收利用、最后利用生物炭固定、吸附重金屬的特點，對受污染土壤分階段、分層次進行凈化，形成環(huán)境友好型的環(huán)保處理系統(tǒng)。與土壤修復(fù)方法相比，本發(fā)明的螯合劑緩釋體避免了螯合劑一次大量進入土壤后對土壤造成的二次污染，提升了土壤肥力，改善重金屬污染治理的效果。

本發(fā)明的螯合劑緩釋體實現(xiàn)了重金屬螯合劑伴隨植物生長并緩慢釋放的目的，提高了植物提取重金屬的效率，通過利用生物和化學(xué)方式綜合治理重金屬污染土壤，避免了活化重金屬對土壤造成的二次污染，同時以園林廢棄物的腐熟物作為有機肥料，在提升土壤肥力的同時實現(xiàn)了資源的再利用，符合可持續(xù)發(fā)展模式。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為用于重金屬土壤修復(fù)的螯合劑緩釋體橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為用于重金屬土壤修復(fù)的螯合劑緩釋體縱截面示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

本發(fā)明提供了一種由外層肥料結(jié)構(gòu)層、中層PHA結(jié)構(gòu)層和內(nèi)層生物炭結(jié)構(gòu)層組成的用于重金屬土壤修復(fù)的螯合劑緩釋體，如圖1、圖2所示，其中示出了本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式。

具體地，如圖所示，所述螯合劑緩釋體整體外形為褶皺多邊形柱狀結(jié)構(gòu)，所述螯合劑緩釋體包括由外向內(nèi)依次設(shè)置的肥料結(jié)構(gòu)層1、PHA結(jié)構(gòu)層2、生物炭結(jié)構(gòu)層3，所述肥料結(jié)構(gòu)層1由園林廢棄物腐熟物、氮磷鉀復(fù)合速效肥、EDTA混合后通過水溶性粘合劑粘合后壓制成型，所述生物炭結(jié)構(gòu)層3由生物炭通過水溶性粘合劑粘合后包裹PHA膜制成，所述PHA結(jié)構(gòu)層2由填充在所述肥料結(jié)構(gòu)層1與生物炭結(jié)構(gòu)層3之間的PHA模塊形成，所述PHA模塊包括長方體型的PHA外殼以及填充在所述PHA外殼內(nèi)的EDDS固體顆粒和PHA顆粒的混合物。

本發(fā)明所述螯合劑緩釋體為褶皺多邊形柱狀結(jié)構(gòu)，橫截面為褶皺形(如鋸齒形、波浪形等)，所述螯合劑緩釋體長度30～50cm，寬度為15～20cm，高度為25～50cm，厚度為6～11cm。所述螯合劑緩釋體一端為楔形，便于插入土壤，另一端為橫切平面，其高度為從楔形頂端開始到橫切面的距離，可從25cm至50cm不等，以供草本、灌木等不同植物根系分布層選擇使用。

該緩釋體是由園林廢棄物腐熟物、速效氮磷鉀復(fù)合肥、重金屬螯合劑EDTA(乙二胺四乙酸)、EDDS(乙二胺二琥珀酸)、PHA(聚羥基脂肪酸酯)、生物炭組成的3層式結(jié)構(gòu)，外層為封閉的中空結(jié)構(gòu)，將中層、內(nèi)層結(jié)構(gòu)包裹在內(nèi)。

具體地，所述肥料結(jié)構(gòu)層1由園林廢棄物腐熟物、市售氮磷鉀復(fù)合速效肥、重金屬螯合劑-EDTA組成，所述園林廢棄物腐熟物與氮磷鉀復(fù)合速效肥的體積比為(85～95)：(5～15)，所述EDTA添加量為每千克肥料結(jié)構(gòu)層1中含30～292mg，用淀粉等水溶性粘合劑將上述三者粘合后，倒入模型，經(jīng)高強度機械壓制而得，所述肥料結(jié)構(gòu)層1的厚度為1～2cm。

外層肥料結(jié)構(gòu)層1用于植物生長初期。所述肥料結(jié)構(gòu)層1由水溶性淀粉等粘合劑粘合，進入土壤10～15天就崩解，其中園林廢棄物腐熟物、市售氮磷鉀復(fù)合速效肥為植物提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)，促進植物生長發(fā)育。

EDTA重金屬螯合劑是一種多齒配體，它的分子能夠與單獨的金屬離子形成很多配位基，所形成的螯合物能夠阻止金屬的沉淀與吸附，并且可以被植物吸收利用。本發(fā)明因為要與含微生物種類豐富的園林廢棄物腐熟物結(jié)合，所以肥料結(jié)構(gòu)層1選用非生物降解的EDTA作為重金屬螯合劑。由于肥料結(jié)構(gòu)層1中的EDTA的用料得到嚴格控制，含量保持在每千克肥料結(jié)構(gòu)層1中含30～292mg的最佳濃度，保證了EDTA與土壤中重金屬螯合后就被植物有效利用，而不會形成大量的螯合物富集在土壤中而造成土壤的二次污染。

進一步，所述PHA結(jié)構(gòu)層2由填充在所述肥料結(jié)構(gòu)層1與生物炭結(jié)構(gòu)層3之間的PHA模塊形成。PHA是一種可完全生物降解的生物基高分子材料，其制品在土壤、污水、河水、海水中經(jīng)3～6個月可被微生物分解成CO₂和H₂O，綠色環(huán)保。

本發(fā)明的PHA模塊采用PHA吹膜制造，形成中空的長方體型的PHA外殼，所述PHA外殼的厚度0.012～0.1mm，所述PHA外殼的長度為1～2cm，所述PHA外殼的寬度和高度均為0.5～1cm。PHA長方體中裝有EDDS固體顆粒與PHA顆粒的均勻混合物，二者體積比為(6～10)：1，并且混合物充分填滿中空的長方體型的PHA外殼，這可以讓EDDS充分填滿整個PHA模塊，待模塊降解后EDDS可以與土壤充分接觸，利于與重金屬螯合，。所述PHA結(jié)構(gòu)層2隨機填充于所述肥料結(jié)構(gòu)層1內(nèi)壁與生物炭結(jié)構(gòu)層3外壁之間，形成中層的PHA結(jié)構(gòu)層2。

所述PHA結(jié)構(gòu)層2應(yīng)用于植物生長旺盛期。在外層的肥料結(jié)構(gòu)層1崩解后，中層的PHA結(jié)構(gòu)層2就暴露在土壤中開始被分解，歷時3個月左右被完全分解，隨著包裹EDDS固體顆粒螯合劑的PHA外殼降解后破裂，PHA長方體結(jié)構(gòu)中的EDDS重金屬螯合劑逐步被釋放到土壤中，并與土壤中的重金屬形成螯合物。而此時植物也處于旺盛生長期，可以大量吸收利用重金屬螯合物，從而使得土壤中的重金屬含量顯著降低。所述EDDS為可生物降解的螯合劑，即使其沒有與土壤中的重金屬螯合，也會在土壤中自然降解，不會對土壤造成二次污染。

更進一步，所述生物炭結(jié)構(gòu)層3為厚度在2～3cm的生物炭板結(jié)構(gòu)，其外形與外層的所述肥料結(jié)構(gòu)層1的褶皺一致，所述生物炭結(jié)構(gòu)層3由生物炭通過淀粉等水溶性粘合劑粘合后包裹一層PHA膜制成，所述PHA膜厚0.15～0.2mm，包裹生物炭的PHA膜的降解時間為5～6個月。

在外層肥料結(jié)構(gòu)逐漸崩解后，內(nèi)層的生物炭結(jié)構(gòu)層3也逐漸暴露在土壤中，包裹生物炭的PHA膜也開始被降解。由于所述PHA膜比中層的所述PHA模塊的PHA外殼厚度大，完全降解的時間也要相對滯后，因此生物炭釋放到土壤中的時間要滯后于中層PHA模塊中的EDDS，這樣就可以使植物充分利用吸收EDDS與重金屬的螯合物。而生物炭表面分布大量孔隙，可以吸附、鈍化重金屬，能夠有效避免活化后的重金屬下沉污染地下水。

本發(fā)明的用于重金屬土壤修復(fù)的螯合劑緩釋體利用園林廢棄物腐熟物、氮磷鉀復(fù)合肥提升重金屬污染土壤肥力的同時釋放少量螯合劑活化重金屬供植物幼苗吸收利用，之后再利用較多螯合劑活化重金屬供成熟植物吸收利用、最后利用生物炭固定、吸附重金屬的特點，對受污染土壤分階段、分層次進行凈化，形成環(huán)境友好型的環(huán)保處理系統(tǒng)。與土壤修復(fù)方法相比，本發(fā)明的螯合劑緩釋體避免了螯合劑一次大量進入土壤后對土壤造成的二次污染，提升了土壤肥力，改善重金屬污染治理的效果。

本發(fā)明的螯合劑緩釋體分為3層，隨著植物的生長發(fā)育，螯合劑緩釋體被分時間、分層次釋放到土壤中與土壤中重金屬螯合后被植物吸收利用，其原理為：

植物生長初期，所述緩釋體外層肥料結(jié)構(gòu)層釋放有機肥、速效肥和少量的重金屬螯合劑—EDTA于土壤中，促進植物生長，同時EDTA螯合少量重金屬形成螯合物被植物吸收利用；隨著植物生長到旺盛時期，中層PHA結(jié)構(gòu)層中大量的重金屬螯合劑—EDDS被釋放到土壤中與土壤中重金屬螯合，此時植物可大量吸收利用重金屬螯合物，這樣就降低了土壤中重金屬的含量；在植物生長后期，內(nèi)層生物炭結(jié)構(gòu)中生物炭被釋放到土壤中吸附活化后沒有被植物利用的重金屬，避免活化后重金屬下沉污染地下水。

進一步，本發(fā)明的螯合劑緩釋體可參照如下方法進行使用：

1、在植物種植時期：

在需要放置螯合劑緩釋體的地方，根據(jù)螯合劑緩釋體的規(guī)格，用專用的工具挖溝，溝的深度要高于螯合劑緩釋體高度3～5cm。將所述螯合劑緩釋體楔形一端朝下垂直施放到溝里并填埋后，于地面上種植植物，種植時避免碰壞所述螯合劑緩釋體。其中，所述螯合劑緩釋體施用量一般可選擇每2平方米使用1根。

種植植物后除進行常規(guī)的種植養(yǎng)護外，應(yīng)避免對所述螯合劑緩釋體設(shè)置點進行翻耕，同時要少量多次的澆水，利于螯合劑緩釋體的肥料結(jié)構(gòu)層崩解，從而釋放有機肥和速效肥到土壤中，促進植物的生長發(fā)育，同時少量EDTA也被釋放到土壤中與重金屬螯合，重金屬螯合物隨著植物根系的生長被吸收利用。

2、在植物生長旺盛時期：

在植物生長旺盛期要勤澆水，使得中層PHA結(jié)構(gòu)層中的EDDS被釋放到土壤中，勤澆水有助于固體EDDS溶于水后與土壤中的重金屬結(jié)合形成螯合物，且有利于旺盛生長時期的植物根系大量吸收利用螯合物，并將螯合物運輸?shù)降厣喜糠?，達到顯著降低土壤中重金屬含量的目的。

3、在植物生長后期：

植物生長后期，則要少澆水，如果雨水較多，則要進行遮蔽處理，因為此時土壤中的重金屬被大量活化，水太多不利于生物炭吸附活化后的重金屬，易造成重金屬下沉而污染地下水系統(tǒng)。

本發(fā)明的螯合劑緩釋體實現(xiàn)了重金屬螯合劑伴隨植物生長并緩慢釋放的目的，提高了植物提取重金屬的效率，通過利用生物和化學(xué)方式綜合治理重金屬污染土壤，避免了活化重金屬對土壤造成的二次污染，同時以園林廢棄物的腐熟物作為有機肥料，在提升土壤肥力的同時實現(xiàn)了資源的再利用，符合可持續(xù)發(fā)展模式。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。