一種用改良劑快速修復(fù)休耕期含重金屬農(nóng)田的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于被污染土壤再生的領(lǐng)域，具體涉及一種利用工業(yè)和農(nóng)業(yè)固廢進(jìn)行土壤 再生的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人口壓力的增大，耕地數(shù)量的銳減，農(nóng)田地力也在急轉(zhuǎn)直下。目前，我國農(nóng)田 面對兩大困擾：首先，80%農(nóng)田處于一年四季不停耕的超負(fù)荷耕作狀態(tài)（即"連軸轉(zhuǎn)"狀 態(tài)），如北方的小麥套耕玉米，南方的三季稻等耕作行為；其次，農(nóng)田受重工業(yè)金屬污染的 影響，如As，Zn，Cr，Cu，Cd，Pb等是常見農(nóng)田污染重金屬，重金屬污染可導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量、質(zhì) 量下降，通過食物鏈迀移被人類攝取，進(jìn)而危害人類健康?？傊?，"連軸轉(zhuǎn)"狀態(tài)和重金屬污 染問題既加大了擾動土壤次數(shù)、質(zhì)地變粗、肥力銳減等直接后果，又對農(nóng)業(yè)面源污染、農(nóng)產(chǎn) 品食品安全和農(nóng)業(yè)環(huán)境風(fēng)險產(chǎn)生巨大威脅。如何恢復(fù)土壤肥力和控制土壤重金屬迀移轉(zhuǎn)化 成為科學(xué)家研究的重點。
[0003] 土壤改良劑（soil modifier)是控制重金屬污染、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的手段之一。 改良劑具有促進(jìn)土壤團(tuán)粒的形成、改善土壤結(jié)構(gòu)、固定表土、保護(hù)土壤耕作層和固定重金屬 等作用。因此，尋找優(yōu)質(zhì)改良劑對迅速有效改良農(nóng)田土壤環(huán)境狀況、促進(jìn)作物安全健康生長 有重要意義。丁凌云等探究了石灰、過磷酸鈣和有機(jī)物等改良劑對水稻產(chǎn)量和重金屬吸附 的影響（《生態(tài)環(huán)境》2006,15 (6) :1204-1208)結(jié)果表明，石灰+過磷酸鈣處理pH值比對 照提高了 〇. 09個單位，且抑制了重金屬向植物地上部分迀移。張青等采用盆栽試驗，研究 了施用石灰、有機(jī)質(zhì)、海泡石對土壤重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化及PH值的影響（《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報》 2006,25(4) :861-865)。結(jié)果表明，石灰、海泡石和有機(jī)質(zhì)對重金屬形態(tài)變化有影響。
[0004] 赤泥（Red-mud)為氧化鋁在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣，除在生產(chǎn)過程中隨液體帶入 的堿以外，其固體物化學(xué)性質(zhì)基本穩(wěn)定，無毒害，根據(jù)國家《有色金屬工業(yè)固體廢物污染控 制標(biāo)準(zhǔn)》（GB5058- 1985)，赤泥屬于一般固體廢渣。我國是世界上第四大氧化鋁生產(chǎn)國，據(jù) 統(tǒng)計，2004年我國赤泥排放量已超過550萬t，每生產(chǎn)It氧化錯約排放I. 0~I. 5t赤泥。 赤泥因其具有一定堿度和較強(qiáng)的吸附能力可用于廢水處理及重金屬污染土壤的修復(fù)。但赤 泥除了富含元素鉀以外，其他養(yǎng)分貧乏，土壤結(jié)構(gòu)性質(zhì)差，不利于植物生長。多年來，國內(nèi)外 也有較多研究報道添加其他改良成分輔助赤泥用于改良重金屬污染土壤種植植物，所添加 的輔助改良成分主要是磷石膏、尿素、化肥等。通過添加輔助改良成分改善赤泥養(yǎng)分不足的 缺點，進(jìn)而實現(xiàn)重金屬污染土壤的再利用。但是所選用的輔助改良成分磷石膏、尿素、化肥 等來源于礦山開采或者工業(yè)合成。大量添加這些輔助改良成分會對環(huán)境造成污染，土壤理 化構(gòu)造也會發(fā)生改變，最終不利于種植農(nóng)作物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對本領(lǐng)域的不足之處，提出一種用改良劑快速修復(fù)休耕期含重金屬農(nóng)田 的方法。
[0006] 實現(xiàn)本發(fā)明上述目的的具體技術(shù)方案為：
[0007] -種用改良劑快速修復(fù)休耕期含重金屬農(nóng)田的方法，所述改良劑為生物炭和赤 泥，所述生物炭含碳40~75 %。
[0008] 赤泥是本改良劑的主要成分，它的功能是提高土壤pH值，降低土壤中鉛（Pb)、鎘 (Cd)的有效性，進(jìn)而控制農(nóng)作物對鉛（Pb)、鎘（Cd)的吸收，同時，為農(nóng)作物生長提高生長元 素鉀（K)。
[0009] 生物炭是生物有機(jī)材料（也稱為生物質(zhì)）在無氧或低氧環(huán)境中低溫?zé)崃呀夂蟮墓?體產(chǎn)物，其中以C、N、P、H等元素為主，通常含碳40%~75%，含礦物質(zhì)和揮發(fā)有機(jī)化合物， 另外，生物炭的容重遠(yuǎn)低于赤泥和污染土壤。因此，將生物炭添加到土壤中可以彌補(bǔ)赤泥修 復(fù)污染土壤種植作物是缺乏C、N、P、H等植物生長元素和解決赤泥粒徑小，增大土壤容重， 不利于植物根系呼吸的問題。
[0010] 其中，所述生物炭為大姜秸桿、玉米秸桿、麥桿、稻殼中的一種或多種所燒制的生 物炭，燒制的溫度為400~800°C (在高溫缺氧環(huán)境下燒制，燒制的時候不用氮氣保護(hù)）。
[0011] 優(yōu)選地，所述生物炭為大姜秸桿燒制的生物炭，燒制的溫度為500~600°C，燒制 的時間為2. 5~3. 5小時。
[0012] 其中，所述赤泥是氧化鋁生產(chǎn)排出的廢渣，所述赤泥為燒結(jié)法赤泥和/或拜爾法 赤泥，赤泥中有機(jī)質(zhì)含量為0. 2~2%，堿解氮含量5~12mg/kg，速效磷含量1~4mg/kg， 速效鉀含量1500~3000mg/kg。
[0013] 進(jìn)一步地，所述赤泥添加到土壤中之前，先烘干和磨細(xì)，過20目篩（即取840微米 以下的顆粒）。
[0014] 所述的用生物炭和赤泥對休耕期含重金屬農(nóng)田的快速修復(fù)的方法包括步驟：
[0015] 1)含重金屬的農(nóng)田在休耕期時，按照不同的配比將赤泥和生物炭添加到受重金屬 (Pb、Cd)污染的土壤中，攪拌均勾；
[0016] 2)向攪拌均勻的土壤中灑水至出現(xiàn)明水；
[0017] 3)自然環(huán)境下養(yǎng)護(hù)30d，養(yǎng)護(hù)期間保持土壤濕度。
[0018] 其中，所述受重金屬污染的土壤含有的重金屬包括鉛和鎘，以有效鉛計含鉛10~ 200mg/kg，以有效錦計含錦0· 1~5mg/kg。
[0019] 進(jìn)一步地，所述受重金屬污染的土壤的pH值為5. 5~7. 0。
[0020] 其中，養(yǎng)護(hù)期間保持土壤含水15~20 %。
[0021] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0022] 由于本發(fā)明中所提及的改良劑主要應(yīng)用于休耕期，故具有速度快、修復(fù)效果明顯 的特點；
[0023] 通過在水稻種植地鉛（Pb)、鎘（Cd)重金屬污染土壤實驗，在土壤中添加本發(fā)明所 制備的改良劑，重金屬污染得到明顯抑制，同時提高了土壤養(yǎng)分，污染土壤得到顯著改善。
【具體實施方式】
[0024] 以下實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
[0025] 下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例只是 用于說明本發(fā)明，而不是用來限制本發(fā)明的范圍。
[0026] 實施例中的赤泥為中州鋁業(yè)有限公司焦作分公司提供。赤泥成分見表1。
[0027] 表1赤泥養(yǎng)分分析
[0029] *根據(jù)全國第二次土壤普查的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對土壤級別進(jìn)行評價。
[0030] 實施例1
[0031] 實施例中所生物炭是用大姜秸桿（取自山東濰坊）燒制的生物炭。燒制溫度 500°C，時間為3小時（