一种农业污染的土壤治理方法及其应用

技术领域

本发明涉及的是土壤污染治理的技术领域，C05G3/04，尤其涉及一种农业污染的土壤治理方法及其应用。

背景技术

农业污染是指农村地区在农业活动、居民生活中产生的但没有处理后的污染物对河流、土壤和大气及农产品造成的污染。其中土壤污染中主要的包括有农田重金属污染，重金属污染不仅影响土壤的固有结构，降低土壤肥力，降低作物产量和质量，还会导致农作物的吸收，进而导致人体健康问题的发生。其主要来源有居民的生活废水、化学肥料的使用。现有技术中对于重金属土壤修复技术主要有固定化/稳定化、技术化三种技术，常用的为固定化/稳定化，通过在土壤中添加有效成分抑制重金属的迁移、活性，进而降低其毒性，实现对土壤的修复作用。

专利CN201911207690.7公开了一种重金属农业土壤修复方法，采用生物炭、膨润土、冠醚配合物钙改性淀粉、亚硝化单胞菌固载于多孔载体得到土壤修复剂，然后作用于污染土壤，结合了化学法和生物法对土壤进行修复，能够改善土壤结构，增加对重金属的吸附作用，但是其并不能改善土壤中的肥力，抑制优异菌群的繁殖。专利CN201711327304.9公开了一种重金属镉污染土壤修复改良剂及其制备方法，通过将尿素、过磷酸钙、氯化钾、石灰、生物炭、粉煤灰研磨后与木醋酸水混合，造粒即得，能够提高土壤pH值，降低土壤中有效重金属喊阿凌，同时提高土壤肥力，但是其作用的重金属范围较小，只针对镉具有优异的效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一方面提供一种农业污染的土壤治理方法，包括如下步骤：

(1)将待处理土壤翻耕后风干；

(2)在步骤(1)处理后的土壤表面通过抛洒加入土壤改良剂，并翻耕；

(3)在步骤(2)处理后的土壤中加入生物质颗粒搅动混合后，加入禽畜废弃物，继续翻耕；

(4)在步骤(3)处理后的土壤中种植作物持续1季及以上，可以得到安全再生利用土壤。

优选地，所述步骤(2)具体操作为：在步骤(1)处理后的土壤表面通过抛洒加入土壤改良剂，翻耕、搅动至与土壤混合均匀，随后加入水，使土壤的含水量保持在65～85％的范围内，培养7～10天。

在一些优选的实施方式中，所述步骤(2)中土壤改良剂的用量为风干后待处理土壤的3～15wt％；优选地，所述步骤(2)中土壤改良剂的用量为风干后待处理土壤的5.6wt％。

在一些优选的实施方式中，所述步骤(2)中土壤改良剂的制备原料包括无机粒子、有机组分、助剂。

在一些优选的实施方式中，所述无机粒子、有机组分、助剂的重量比为1：(0.5～1.5)：(0.3～0.9)；优选地，所述无机粒子、有机组分、助剂的重量比为1：(0.5～1)：(0.4～0.7)；进一步优选地，所述无机粒子、有机组分、助剂的重量比为1：0.8：0.6。

在一些优选的实施方式中，所述无机粒子选自氢氧化钙、甲硫酸钠、碳酸钙、羟基磷灰石、海泡石、氨基酸螯合锌、膨润土、沸石、石灰、氯化钾、过磷酸钾中的一种或多种；优选地，所述无机粒子为氢氧化钙和膨润土。

在一些优选的实施方式中，所述氢氧化钙、膨润土的重量比为1：(0.55～1.25)；优选地，所述氢氧化钙和膨润土的重量比为1：(0.6～0.9)；进一步优选地，所述氢氧化钙和膨润土的重量比为1：0.7。

在一些优选的实施方式中，所述氢氧化钙的平均粒径为200～500目，堆积面积为400～700kg/m

在一些优选的实施方式中，所述膨润土的粒度范围为0.05～10μm，孔隙率为10～25％；优选地，所述膨润土的粒度范围为0.05～2.0μm，孔隙率为20％。

土壤改良剂中加入能够钝化土壤中的重金属，改善土壤的酸性。本申请人发现土壤改良剂中的无机粒子为氢氧化钙和膨润土时，还有利于对土壤结构的调整，降低土壤的含盐量，增加土壤的蓬松度。推测可能原因是，氢氧化钙为二元碱，其溶解后可以增加土壤的pH值，而膨润土具有两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型层状晶体结构，其特殊的层间域对重金属离子具有很好地吸附作用，同时能够增加土壤团聚体的数量，增加土壤孔隙度，完成改善与土壤中其他阳离子的交换，二者协同作用，增加了对重金属离子的吸附固定作用，促进了对土壤中重金属离子的钝化和固定作用，能够有效协同调节土壤的水肥气热，增加土壤的通透性，改善其保肥供肥效果，实现对土壤的初步修复作用。

在一些优选的实施方式中，所述有机组分选自稻草秸秆、粉煤灰、山毛豆脱落物、玉米秸秆、小麦秸秆生物炭中的一种；优选地，所述有机组分为稻草秸秆和小麦秸秆。

在一些优选的实施方式中，所述稻草秸秆和小麦秸秆的重量比为1：(1～2)；优选地，所述稻草秸秆和小麦秸秆的重量比为1：1.2。

在一些优选的实施方式中，所述有机组分经过粉碎处理。

在一些优选的实施方式中，所述有机组分的粒径范围为2～7.5mm；优选地，所述有机组分的粒径范围为2.5～3mm。

氢氧化钙的加入在增强重金属离子的钝化、固定作用的同时，也会杀灭一些土壤中有益菌和蚯蚓等有有益生物，破坏土壤环境，而且还会导致有机质含量降低。通过在土壤改良剂中加入有机组分，能够及时补充土壤所需的有机营养。特别是当有机组分为腐熟后的稻草秸秆和小麦秸秆，能够进一步防止土壤板结，而且能够增加土壤中的微生物数量、土壤团粒结构，进一步降低土壤容重，改善农田的生态系统。本申请人意外发现，当稻草秸秆和小麦秸秆的重量比为1：(1～2)，还能够进一步提高土壤的保水、供肥能力，降低化肥的使用量，促进作物的生长。

在一些优选的实施方式中，所述助剂选自木醋液、褐腐酸钾、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸、乙醇胺、乙醇胺盐、三乙醇胺、三乙醇胺盐中的一种或多种；优选地，所述助剂为褐腐酸钾和三乙醇胺。

在一些优选的实施方式中，所述褐腐酸钾和三乙醇胺的重量比为1：(0.25～0.79)；优选地，所述褐腐酸钾和三乙醇胺的重量比为1：0.4。

但是秸秆有机物还存在降解速度慢的问题，而且极易诱发病虫害等问题。在上述体系中加入助剂褐腐酸钾和三乙醇胺，能够为有益微生物提供一个优良的环境，促进有益微生物的生长，进而有害病菌的大量繁殖。此外，还能够进一步增强对重金属的固定作用，提高作物对重金属的耐受性，且能对土壤起到一定粘结作用，增加土壤团粒的稳定性，同时助剂中含有的多种活性基团能够作为活性物质，有利于对氮肥、钾肥等肥料的吸收力，进一步改善生态环境，促进作物的生长。

在一些优选的实施方式中，所述土壤改良剂的制备方法为：将腐熟处理后的有机组分与无机粒子、助剂混合即得。

在一些优选的实施方式中，所述腐熟处理的具体操作为：将粉碎后的有机组分混合后加入尿素和水得到混合物，调节混合物碳氮比为20～25：1，混合物含水量为50～60％，然后在60～65℃下加入有机组分的5～10wt％的EM菌液进行堆肥处理25～34天，前三天每天翻堆2次，之后每5天翻堆一次。

优选地，所述步骤(3)的具体操作为：在步骤(2)处理后的土壤中加入生物质颗粒搅动混合后，加入禽畜废弃物，保持土壤含水量为45～55％，每天翻耕一次，培养7～10天即得。

在一些优选的实施方式中，所述步骤(3)中生物质颗粒的用量为步骤(2)所得土壤的8～25wt％；优选地，所述步骤(3)中生物质颗粒的用量为步骤(2)所得土壤的13wt％。

在一些优选的实施方式中，所述步骤(3)中生物质颗粒选自秸秆炭、花生秸秆炭、花生壳炭、椰壳炭、活性炭、木屑炭、竹炭、麦饭石粉、粉煤灰中的一种或多种；优选地，所述步骤(3)中生物质颗粒为秸秆炭和粉煤灰。

在一些优选的实施方式中，所述秸秆炭和粉煤灰的重量比为1：(0.2～1.5)；优选地，所述秸秆炭和粉煤灰的重量比为1：0.5。

在一些优选的实施方式中，所述秸秆炭的碘值为500～800mg/g，目数为100～400目；优选地，所述秸秆炭的碘值为600mg/g，目数为325目。

生物质颗粒能够提供丰富的有机质，提高土壤的肥力。本申请人发现，在加入土壤改良剂处理后的土壤中加入生物质颗粒，特别是秸秆炭和粉煤灰，当其重量比为1：(0.2～1.5)，而且协同作用，特别的孔洞结构不仅能够进一步增加对土壤中重金属含量的固定作用，去除农药残留，而且能够为土壤提供更多的矿物质营养，有效调控土壤中营养元素的形成，促进体系中活性酶和有益菌群的生成和生长，更好地增加土壤的营养成分，对重金属污染的农田土壤达到很好修复效果。

在一些优选的实施方式中，所述步骤(3)中禽畜废弃物的用量为步骤(2)所得土壤的0.3～1wt％；优选地，所述步骤(3)中禽畜废弃物的用量为步骤(2)所得土壤的0.75wt％。

在一些优选的实施方式中，所述步骤(3)中禽畜废弃物选自鸡粪、猪粪、狗粪、羊粪、鸭粪、牛粪、人粪便中的一种或多种；优选地，所述步骤(3)中禽畜废弃物为鸡粪。

本发明第二方面提供一种农业污染的土壤治理方法的应用，其用于农田污染的土壤治理。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本申请中通过在翻耕后的污染土壤中加入土壤改良剂、生物质颗粒、禽畜废弃物，可以有效实现对土壤中重金属离子的钝化和固定，提高作物对重金属的耐受性，而且能够改善土壤的酸性，对土壤的结构进行调整，增加土壤的蓬松度，进而调节土壤的水肥气热，增加土壤的通透性，改善其保肥供肥效果。此外，还能够增加土壤团粒的稳定性，为土壤提供更多的矿物质营养，有效调控土壤中营养元素的形成，促进体系中活性酶和有益菌群的生成和生长，抑制有害细菌的繁殖，更好地增加土壤的营养成分以及保水、供肥能力，对重金属污染的农田土壤达到很好修复效果。

具体实施方式

实施例1

1、一种农业污染的土壤治理方法，包括如下步骤：

(1)将待处理土壤翻耕后风干；

(2)在步骤(1)处理后的土壤表面通过抛洒加入土壤改良剂，并翻耕；

(3)在步骤(2)处理后的土壤中加入生物质颗粒搅动混合后，加入禽畜废弃物，继续翻耕。

(4)在步骤(3)处理后的土壤中种植作物持续2季，可以得到安全再生利用土壤。

所述步骤(2)具体操作为：在步骤(1)处理后的土壤表面通过抛洒加入土壤改良剂，翻耕、搅动至与土壤混合均匀，随后加入水，使土壤的含水量保持在73～75％的范围内，培养10天。

所述步骤(2)中土壤改良剂的用量为风干后待处理土壤的5.6wt％。

所述步骤(2)中土壤改良剂的制备原料包括无机粒子、有机组分、助剂。

所述无机粒子、有机组分、助剂的重量比为1：0.8：0.6。

所述无机粒子为氢氧化钙、膨润土。

所述氢氧化钙、膨润土的重量比为1：0.7。

所述氢氧化钙的平均粒径为200目，堆积面积为500kg/m

所述膨润土的粒度范围为0.05～2.0μm，孔隙率为20％(河北恒越矿产品有限公司)。

所述有机组分为稻草秸秆和小麦秸秆(均购自南阳丰瑞秸秆综合利用有限公司)。

所述稻草秸秆和小麦秸秆的重量比为1：1.2。

所述有机组分经过粉碎处理。

所述有机组分的粒径范围为2.5～3mm。

所述助剂为褐腐酸钾和三乙醇胺。

所述褐腐酸钾和三乙醇胺的重量比为1：0.4。

所述土壤改良剂的制备方法为：将腐熟处理后的有机组分与无机粒子、助剂混合即得。

所述腐熟处理的具体操作为：将粉碎后的有机组分混合后加入尿素和水得到混合物，调节混合物碳氮比为23：1，混合物含水量为55％，然后在65℃下加入有机组分的6.2wt％的EM菌液进行堆肥处理30天，前三天每天翻堆2次，之后每5天翻堆一次。

所述步骤(3)的具体操作为：在步骤(2)处理后的土壤中加入生物质颗粒搅动混合后，加入禽畜废弃物，保持土壤含水量为50％，每天翻耕一次，培养9天即得。

所述步骤(3)中生物质颗粒的用量为步骤(2)所得土壤的13wt％。

所述步骤(3)中生物质颗粒为秸秆炭和粉煤灰(购自灵寿县汇鑫矿业加工厂)。

所述秸秆炭和粉煤灰的重量比为1：0.5。

所述秸秆炭的碘值为600mg/g，目数为325目(河南星源环保材料有限公司)。

所述步骤(3)中禽畜废弃物的用量为步骤(2)所得土壤的0.75wt％。

所述步骤(3)中禽畜废弃物为鸡粪。

2、一种农业污染的土壤治理方法的应用，其用于农田污染的土壤治理。

实施例2

1、一种农业污染的土壤治理方法，与实施例1的不同之处在于：

所述步骤(2)中土壤改良剂的用量为风干后待处理土壤的18wt％。

2、一种农业污染的土壤治理方法的应用，同实施例1。

对比例1

1、一种农业污染的土壤治理方法，与实施例1的不同之处在于：

所述氢氧化钙、膨润土的重量比为1：1.5。

2、一种农业污染的土壤治理方法的应用，同实施例1。

对比例2

1、一种农业污染的土壤治理方法，与实施例1的不同之处在于：

所述有机组分为稻草秸秆。

2、一种农业污染的土壤治理方法的应用，同实施例1。

对比例3

1、一种农业污染的土壤治理方法，与实施例1的不同之处在于：

所述褐腐酸钾和三乙醇胺的重量比为1：1。

2、一种农业污染的土壤治理方法的应用，同实施例1。

性能测试

1、pH：对处理前和处理后的土壤进行pH检测；

2、重金属含量：根据国标GB15618-2008，检测土壤修复前后重金属的含量，计算重金属含量去除率。

实施例及对比例性能测试结果

/>