本發(fā)明涉及土壤修復(fù)，尤其涉及一種重金屬污染土壤修復(fù)材料。
背景技術(shù)：
1、隨著全球工業(yè)化和現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)取得了飛速發(fā)展，土壤重金屬污染問(wèn)題隨之而來(lái)，對(duì)土壤質(zhì)量、作物產(chǎn)量和人類健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。重金屬污染物主要指鎘、鉛、銅、鋅、汞、鉻、鎳類重金屬以及砷等對(duì)生態(tài)環(huán)境具有危害的污染物質(zhì)。重金屬污染將會(huì)對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐赏寥郎鷳B(tài)環(huán)境惡化。重金屬不同于有機(jī)污染物可被降解去除，其具有隱蔽性、難治理性、不可逆性、長(zhǎng)期性等特點(diǎn)。一旦重金屬進(jìn)入土壤，就難以消除和降解，毒性會(huì)隨時(shí)間延長(zhǎng)而累積。當(dāng)濃度超過(guò)允許的范圍時(shí)，重金屬首先會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生影響，引起土壤酶失活、呼吸強(qiáng)度降低，造成微生物生物量、微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性等生態(tài)特征的變化。嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致原有優(yōu)勢(shì)微生物數(shù)量驟減，甚至滅絕。因此，亟待研發(fā)有針對(duì)性的、科學(xué)的、綜合的土壤修復(fù)治理技術(shù)，以不過(guò)度修復(fù)為原則，結(jié)合區(qū)域特性，改善土壤生態(tài)環(huán)境。
2、大規(guī)模的尾礦堆積占用大量的土地資源，造成局部地區(qū)植被破壞，嚴(yán)重破壞周邊的生態(tài)環(huán)境。采礦廢水和選礦廢液的排放以及廢石和尾礦等固體廢物的堆放和淋濾，使尾礦庫(kù)周邊土壤中富集大量的重金屬。重金屬可以從土壤中遷移到地下水和農(nóng)作物等生態(tài)系統(tǒng)中，通過(guò)食物鏈危害人體健康，許多惡性腫瘤、出生缺陷都與重金屬的毒性有關(guān)，嚴(yán)重影響人類健康和可持續(xù)發(fā)展。部分實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示隴南某農(nóng)田土壤重金屬鉛、鉻含量明顯高于其它重金屬。因此，加強(qiáng)隴南重金屬污染土壤的治理顯得尤為重要。
3、生物炭具有較大的比表面積和孔隙率，含有豐富的表面官能團(tuán)，以及豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和礦物質(zhì)，因此被廣泛用作吸附劑、催化劑，也可用于合成許多其他功能材料。此外，它還被廣泛應(yīng)用于土壤修復(fù)、固碳和廢水處理等領(lǐng)域。生物炭作為一種非常有前途的土壤修復(fù)材料而受到了廣泛關(guān)注，它可以增加土壤持水能力，提高土壤肥力和作物產(chǎn)量，吸附有機(jī)污染物并固定重金屬。為了進(jìn)一步提高生物修復(fù)效果，經(jīng)常對(duì)生物炭進(jìn)行改性，以改善其缺點(diǎn)，增強(qiáng)吸附效果。常用的改性方法有酸堿改性、金屬鹽/氧化物改性和微生物改性。秸稈作為一種生物質(zhì)原材料，常常被用于制備生物炭。但是以秸稈類農(nóng)業(yè)廢棄物制備的生物炭普遍存在含碳量不高、施入土壤后營(yíng)養(yǎng)元素匱乏的問(wèn)題，需要搭配有機(jī)肥等同時(shí)使用才能改良土壤、提高沙化土壤的肥力。由此可見(jiàn)，制備一種富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的秸稈生物炭在貧瘠土壤的改良中十分重要。
4、有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著提供養(yǎng)分、促進(jìn)作物生長(zhǎng)的重要作用。在重金屬污染土壤修復(fù)中，有機(jī)肥可以通過(guò)改變土壤理化性質(zhì)、促進(jìn)植物生長(zhǎng)以及改變重金屬在土壤中的形態(tài)和分布，達(dá)到修復(fù)土壤的目的。有機(jī)肥還有豐富的有機(jī)質(zhì)和微生物，可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力。在重金屬污染土壤修復(fù)中，有機(jī)肥可以通過(guò)吸附、絡(luò)合等作用減少重金屬的生物有效性，從而降低其對(duì)作物和環(huán)境的危害。因此，可以通過(guò)選擇合適的有機(jī)肥類型和施用策略，結(jié)合其他修復(fù)技術(shù)，有效降低土壤中的重金屬含量，改善土壤生態(tài)環(huán)境。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種重金屬污染土壤修復(fù)材料，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中缺乏具有針對(duì)性的、科學(xué)的、綜合的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)以及綠色、高效的土壤修復(fù)材料的技術(shù)問(wèn)題。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明提供了一種重金屬污染土壤修復(fù)材料，由包括改性生物炭和有機(jī)肥的組分組成：
4、所述改性生物炭的添加量為土壤質(zhì)量的0～2wt％，有機(jī)肥的添加量為土壤質(zhì)量的0～10wt％，其中，改性生物炭的添加量不為0；
5、所述的改性生物炭的制備方法為：將秸稈粉末和硅酸鈉溶液混合后進(jìn)行水熱反應(yīng)，之后順次加入氯化鎂溶液進(jìn)行浸漬、熱處理即可。
6、進(jìn)一步的，所述秸稈粉末包括向日葵秸稈粉末，秸稈粉末的粒度為0.1～0.3mm。
7、進(jìn)一步的，所述硅酸鈉溶液的濃度為0.03～0.1m，秸稈粉末與硅酸鈉溶液的用量比為5～15g：50～150ml。
8、進(jìn)一步的，所述秸稈粉末和硅酸鈉溶液混合后，調(diào)節(jié)所得材料的ph為4～6。
9、進(jìn)一步的，所述水熱反應(yīng)的溫度為150～220℃，水熱反應(yīng)的時(shí)間為3～6h。
10、進(jìn)一步的，所述氯化鎂溶液的濃度為0.8～1.5m。
11、進(jìn)一步的，所述熱處理的溫度為400～600℃，熱處理的時(shí)間為3～6h。
12、進(jìn)一步的，所述改性生物炭的ph為6～7.5。
13、進(jìn)一步的，所述有機(jī)肥包括雞糞肥。
14、本發(fā)明的有益效果：
15、本發(fā)明旨在構(gòu)筑新型改性生物炭聯(lián)合有機(jī)肥用于鉛、鉻重金屬污染土壤的綠色高效修復(fù)，探明改性生物炭和有機(jī)肥聯(lián)合施用對(duì)土壤理化性質(zhì)的改變。本發(fā)明選取向日葵秸稈生物質(zhì)材料以共熱解的方式在不同溫度下合成生物炭材料，并利用硅鎂對(duì)其進(jìn)行改性，從而制備增強(qiáng)型改性生物炭材料，最后將其與雞糞肥聯(lián)合修復(fù)鉛、鉻重金屬污染的土壤，考察了改性生物炭與雞糞肥聯(lián)合施用降低菠菜對(duì)鉻、鉛吸收情況。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于，一方面農(nóng)業(yè)秸稈作為修復(fù)材料是廢物減量化、無(wú)害化、資源化利用的一種新途徑；另一方面，這些廢物熱解后作為修復(fù)材料施入污染土壤中，不僅能在一定程度上改良土壤性質(zhì)、降低土壤污染，還可以減少?gòu)U物處理費(fèi)用，降低成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢液、污泥和農(nóng)林廢棄物的資源化利用，對(duì)環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約意義重大。本發(fā)明對(duì)于創(chuàng)新重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)具有重要的意義，同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)綠色、高效的重金屬污染土壤修復(fù)提供理論參考和技術(shù)支撐。
1.一種重金屬污染土壤修復(fù)材料，其特征在于，由包括改性生物炭和有機(jī)肥的組分組成：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬污染土壤修復(fù)材料，其特征在于，所述秸稈粉末包括向日葵秸稈粉末，秸稈粉末的粒度為0.1～0.3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種重金屬污染土壤修復(fù)材料，其特征在于，所述硅酸鈉溶液的濃度為0.03～0.1m，秸稈粉末與硅酸鈉溶液的用量比為5～15g：50～150ml。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬污染土壤修復(fù)材料，其特征在于，所述秸稈粉末和硅酸鈉溶液混合后，調(diào)節(jié)所得材料的ph為4～6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種重金屬污染土壤修復(fù)材料，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的溫度為150～220℃，水熱反應(yīng)的時(shí)間為3～6h。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種重金屬污染土壤修復(fù)材料，其特征在于，所述氯化鎂溶液的濃度為0.8～1.5m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4或6所述的一種重金屬污染土壤修復(fù)材料，其特征在于，所述熱處理的溫度為400～600℃，熱處理的時(shí)間為3～6h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬污染土壤修復(fù)材料，其特征在于，所述改性生物炭的ph為6～7.5。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬污染土壤修復(fù)材料，其特征在于，所述有機(jī)肥包括雞糞肥。