一种具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保药剂技术领域，尤其是涉及一种具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂及其制备方法。

背景技术

建筑项目施工现场、渣场以及交通道路建设等场所会涉及大量的土石方工程，在挖土和堆土过程中，不采取防尘措施会造成严重的大气污染。随着我国土木建筑行业的不断发展，城市建设面积不断扩大，由建筑施工引起的扬尘已经成为大气污染的主要来源之一。

根据《中华人民共和国大气污染防治法》第四节第六十九条规定：“暂时不能开工的建设用地，建设单位应当对裸露地面进行覆盖，超过三个月的，应当进行绿化、铺装或者遮盖”。

为了防治扬尘污染，满足法律法规要求，大多数建筑项目施工现场、渣场以及交通道路建设等静态扬尘场所采用塑料防尘网进行裸露土壤的覆盖。现场调查发现，塑料防尘网抗老化能力很差，不到半个月就会老化变质，成为疏松破碎的微塑料纤维，不仅失去防尘效果，还间接地将微塑料人为投加到土壤中，造成严重的土壤污染，即在保护环境的过程中造成了新的环境污染。

少量施工现场也会采取喷洒抑尘剂降尘。目前，对于抑尘剂已有大量研究，其中，环保型抑尘剂分为湿润型和黏结型两种，但是湿润保湿型与黏结结壳型抑尘剂多以化学试剂来调制。

虽然现有的环保型抑尘剂有些在土体保湿、控制扬尘方面效果显著，而且对土质本身不产生其他危害，但是在原材料来源上，化学试剂本身就是一种不环保且具有一定的环保和安全隐患的材料。

此外，市面上的环保型抑尘剂通常具备土壤表面初期结壳和后期降解的功能。然而，在实际工程中，大量的裸露土壤需要作为绿化用土被二次利用，进行土壤改良和增肥固碳已经成为市场的一大需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂及其制备方法，以解决目前市面上的环保抑尘剂中添加化学试剂带来的环保和安全隐患，以及环保抑尘剂功能单一，只具有抑制扬尘的作用，对改善土壤肥力和结构没有帮助的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂及其制备方法。

一种具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂，每100L环保抑尘剂包括以下份数的组分：85～90L 5％的乙醇水溶液、植物秸秆粉4.5～5.5kg、op-400.5～2.0L、过氧化氢酶0.1～1.0kg、胆酸0.1～1.0kg、5％的聚乙烯醇0.5～2.0kg、锂辉石粉1.0～5.0kg、胶质芽孢杆菌0.1～5.0kg、沼渣生物炭2.0～5.0kg。

优选的，每100L环保抑尘剂包括以下份数的组分：90L 5％的乙醇水溶液、植物秸秆粉5.0kg、op-401.0L、过氧化氢酶0.5kg、胆酸0.5kg、5％的聚乙烯醇1.0kg、锂辉石粉2.0kg、胶质芽孢杆菌1.0kg、沼渣生物炭3kg。

优选的，每100L环保抑尘剂包括以下份数的组分：90L 5％的乙醇水溶液、植物秸秆粉4.5kg、op-400.5L、过氧化氢酶0.1kg、胆酸0.1kg、5％的聚乙烯醇0.5kg、锂辉石粉1.0kg、胶质芽孢杆菌0.1kg、沼渣生物炭2kg。

优选的，每100L环保抑尘剂包括以下份数的组分：85L 5％的乙醇水溶液、植物秸秆粉5.5kg、op-402.0L、过氧化氢酶1.0kg、胆酸1.0kg、5％的聚乙烯醇2.0kg、锂辉石粉5.0kg、胶质芽孢杆菌5.0kg、沼渣生物炭5kg。

一种如上所述的具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、取充分干燥的植物秸秆，粉碎过40目筛，将过筛后的秸秆颗粒加入挤压膨化机中处理20～40min，再粉碎过40目筛；

S2、向所得的粉末颗粒中依次加入5％的乙醇水溶液、op-40，搅拌均匀后微波处理20～40min，得混合溶液I；

S3、向所述混合溶液I中加入过氧化氢酶，酶解后进行超声分散，再依次加入胆酸、5％的聚乙烯醇水溶液、锂辉石粉，55～65℃条件下搅拌3～6h，得粘稠液II，即为环保抑尘剂基质；

S4、取沼渣原料，在500℃绝氧条件下热解2h；

S5、冷却至室温后取出，研磨后过60目筛，即得具备土壤增肥固碳功能的沼渣生物炭，储存于自封袋中备用；

S6、将所述步骤S3制得的环保抑尘剂与步骤S5制得的具备土壤增肥固碳功能的沼渣生物炭，以及胶质芽孢杆菌按比例混合均匀，即得具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂。

优选的，所述步骤S3中酶解条件为35～45℃，酶解3～4h；超声分散5～10min。

一种如上所述的具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂在防治扬尘污染中的应用。

因此，本发明提供的一种具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂及其制备方法，其具体技术效果如下：

(1)本发明提供的环保抑尘剂对PM2.5和PM10均有很好地降低效果，可以用于工业上防治扬尘污染；

(2)本发明提供的环保抑尘剂所用原材料均为天然存在的物质，安全环保，对植物、动物无毒无害；

(3)本发明提供的环保抑尘剂具有前期结壳、后期降解的功能，且降解物不会对土壤造成污染或危害，此外还对土壤具有明显的增肥固碳效果；

(4)本发明提供的环保抑尘剂实现了秸秆还田，为实现减污降碳协同增效、促进经济社会发展全面绿色转型、实现生态环境质量改善、实现碳达峰、碳中和目标助力；

(5)本发明提供的环保抑尘剂制备方法条件温和、简单，易操作。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1是测定增肥固碳效果的静态实验箱。

附图标记

1、静态箱；2、静态箱底座；3、培养盆；4、风扇；5、温度计；6、气体采用口；7、土壤。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例中的乙醇为沈阳市苏家屯区辽河化工厂生产的工业乙醇，纯度为98％；过氧化氢酶为山东隆科特酶制剂有限公司生产，酶活为10万u/g100g；聚乙烯醇为山东天峰化工科技有限公司生产，纯度为80％；锂辉石粉购自灵寿县嘉硕建材加工有限公司；胶质芽孢杆菌为济南荣正化工有限公司生产；沼渣原料取自重庆农村；高通量智能微波消解仪为青岛新业环保科技有限公司生产，型号为XY-600G；管式炉由三特炉业科技有限公司生产，型号为STG-40-12。

实施例一

制备100L具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂，包括以下步骤：

S1、取充分干燥的植物秸秆，粉碎过40目筛，将过筛后的秸秆颗粒加入挤压膨化机中处理20min，再粉碎过40目筛；

S2、称取5.0kg步骤S1所得的粉末颗粒，依次加入90L体积份数为5％的乙醇水溶液、1.0L op-40，搅拌均匀后加入高通量智能微波消解仪中微波处理20min，得混合溶液I；

S3、向所述混合溶液I中加入0.5kg过氧化氢酶，35℃条件下酶解4h，酶解结束后进行超声分散5min，再依次加入0.5kg胆酸、1.0kg 5％的聚乙烯醇水溶液、2.0kg锂辉石粉，55℃条件下搅拌3～6h，得粘稠液II，即为环保抑尘剂；

S4、取沼渣原料加入管式炉中，在500℃绝氧条件下热解2h；

S5、冷却至室温后取出，研磨后过60目筛，即得具备土壤增肥固碳功能的沼渣生物炭，储存于自封袋中备用；

S6、称取3.0kg步骤S5制得的具备土壤增肥固碳功能的沼渣生物炭，与步骤S3制得的环保抑尘剂与混合，并加入1.0kg胶质芽孢杆菌，混合均匀，即得具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂。

实施例二

制备100L具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂，步骤与实施例一完全相同，只是各组分的量分别为90L 5％的乙醇水溶液、植物秸秆粉4.5kg、op-400.5L、过氧化氢酶0.1kg、胆酸0.1kg、5％的聚乙烯醇0.5kg、锂辉石粉1.0kg、胶质芽孢杆菌0.1kg、沼渣生物炭2kg。

步骤S1中在挤压膨化机中处理30min，步骤S2中微波处理40min，步骤S3中40℃酶解3.5h，60℃条件下搅拌6h，步骤S3中超声分散7min。

实施例三

制备100L具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂，步骤与实施例一完全相同，只是各组分的量分别为85L 5％的乙醇水溶液、植物秸秆粉5.5kg、op-402.0L、过氧化氢酶1.0kg、胆酸1.0kg、5％的聚乙烯醇2.0kg、锂辉石粉5.0kg、胶质芽孢杆菌5.0kg、沼渣生物炭5kg。

步骤S1中在挤压膨化机中处理40min，步骤S2中微波处理30min，步骤S3中45℃酶解3h，65℃条件下搅拌3h，步骤S3中超声分散10min。

效果例一

取实施例一制得的具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂20份，加入500份水混合均匀，按照T/CAEPI 7-2017标准要求进行性能检测，结果见表1、表2和表3。

表1

表2

表3

效果例二

按照GB/T 19780.26-2000标准，检验实施例一制备的具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂对动植物生长的影响。

取40份实施例一制备的具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂加1000份水充分搅拌混合，待成均一的悬浊液，将其分别喷洒于拔节期玉米幼苗叶片上和浇灌于玉米幼苗根部，浇灌量为使根部土壤湿透为宜。每个处理做3个生物学重复，喷施为每天上午9点进行，浇施为隔两天浇施一次，也在上午9点进行，观察并记录植株生长状态。

用20cm×40cm×20cm泡沫盒装取大田中的土壤，土壤厚度10cm，取生长状况良好、长5cm左右的蚯蚓，放入泡沫盒中，上覆错孔纱网，防止蚯蚓离开泡沫盒。取30份实施例一制备的具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂加入750份水，搅拌使各组分混合均匀后喷洒于土体表面，盒内土壤的含水量为70～80％，7天后观察蚯蚓生长状况并记录。观察结果见表4。

表4

由表1、表2、表3和表4可以看出本发明制备的具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂无刺激气味、色泽无色透明、水溶性高、溶解速度快、没有有毒有害物质、对皮肤无刺激、对植物和动物无毒害，所有检测指标均符合国家标准。

效果例三

测定实施例一制备的具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂的抑尘效果

于2022年秋季，选取一块颗粒物排放能力均匀的土堆质地为实验场地，采用等距布点法选取6个点位，长×宽×高为1.2m×1.2m×0.25m，用鼓风机测试6个点位的PM10、PM2.5的含量，保证实验期间实验场块内土堆不受人为扰动和周边土堆风蚀影响。

将实验场块编号，一号场地为对照组，二号场地为实验组，对照组和实验组均包括3块上述点位，对照组和实验组点位的选择不相互干扰，三组平行实验先后进行。根据天气预报，在风级为5～6级的天气进行实验，实验组喷施实施例一制备的具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂，对照组喷施等量纯水，喷洒方式采用雾炮机按照1～1.5L/m

喷施24h后对各点位的PM2.5和PM10的含量进行测量，测试结果见表5。

表5

由表5的测试数据可知，本发明制备的具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂降低扬尘污染效果显著。

效果例四

测定实施例一制备的具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂的增肥固碳效果

采用如图1所示的静态箱1进行实验，静态箱底座2为PVC制作的环形凹槽，外径为31cm，内径为29cm，凹槽深5cm，与培养盆3连成一体，以使静态箱嵌入时形成密闭空间。静态箱体采用有机玻璃制成，直径为30cm，高30cm，内部安装风扇4以使箱内气体混匀，顶部安装温度计5、侧壁设置气体采用口6。

对照组为从田间取的耕作土壤7，实验组为在对照组土壤7表面喷施3mm厚的实施例一制备的具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂后，将环保抑尘剂与土壤充分搅拌、混合均匀后的土。

先测量并记录对照组的土壤阳离子交换能力(CEC)、土壤有机质(SOM)、土壤PH值、其N

土壤中N

表6

由表6数据可以看出，施加本发明制备的具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂后土壤的固碳潜力与增肥效果比原土体有了明显提升，本发明制备的环保抑尘剂对土壤具有明显的增肥固碳效果。

因此，本发明提供的一种具备土壤增肥固碳功能的环保抑尘剂对PM2.5和PM10均有很好地降低效果，可以用于工业上防治扬尘污染；所用原材料均为天然存在的物质，安全环保，对植物、动物无毒无害；具有前期结壳、后期降解的功能，且降解物不会对土壤造成污染或危害，此外还对土壤具有明显的增肥固碳效果；实现了秸秆还田，为实现生态环境质量改善、实现碳达峰、碳中和目标助力；制备方法简单易操作。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。