一种改良鸡粪—空心菜联合应用于砷污染土壤的修复方法与流程

本发明涉及砷污染土壤的修复方法，尤其涉及一种改良鸡粪—空心菜联合应用于砷污染土壤的修复方法。

背景技术：

1、土壤成土母质和人类活动是农用地中砷污染的主要来源，如开采和冶炼含砷矿石、各类肥料、农药等。蔬菜中的砷含量对人体健康的构成一定危害。土壤中的砷被农作物吸收，再经食物链传递进入人体，砷浓度累积到一定程度，可引发癌症、糖尿病、高血压和缺血性心脏病等多种疾病。

2、本发明解决了目前存在的化学修复方法成本高、操作复杂、破坏土壤结构、因添加化学药剂易产生二次污染的问题，创新性地提出了一种改良鸡粪-空心菜联合修复轻度砷污染农田修复方法。该修复方法既满足机械化操作、又能满足同时降低土壤中总砷、有效态砷和农作物中的砷含量，使农作物中砷含量达标可以进行使用，且不破坏农田土壤结构，具有一定环境友好性，操作简单，成本较低，适用范围广，为未来农田土壤修复的发展提出了新方向。

技术实现思路

1、本发明提供一种改良鸡粪—空心菜联合应用于砷污染土壤的修复方法，技术方案如下：

2、包括以下步骤：

3、s1：制备改良鸡粪：

4、s11：制备生物炭：将新鲜鸡粪进行干燥，碎化并筛分，筛下物在惰性气体保护下热解得到炭化产物，然后将炭化产物冷却、研磨并筛分、筛下物清洗、过滤后，进行烘干，获得生物炭待用；

5、s12：制备有机鸡粪：将新鲜鸡粪堆肥，之后干燥、碎化并筛分，获得有机鸡粪；

6、s13：将步骤s11得到的生物炭与步骤s12得到的有机鸡粪按质量比0.8～1.2:100进行混合，得到改良鸡粪；

7、s2：对修复区域的土壤进行翻耕，翻耕深度为50-80cm，将改良鸡粪播散到基坑中，旋耕搅拌均匀，再将空心菜种子播散至土壤中；

8、s3：进行田间管理浇水、除草；

9、s4：待空心菜成熟后，进行收割；

10、s5：重复步骤s1至s4，直至土壤中总砷含量恢复至目标水平。

11、优选地，步骤s11中将新鲜鸡粪干燥是采用风干干燥，使其含水率低于1wt.％。

12、优选地，步骤s11中碎化并筛分是将干燥之后的鸡粪捣碎过50目筛。

13、优选地，步骤s11中所述热解条件为在氮气保护下，在马沸炉中以10℃·min-1的升温梯度加热至340-360℃，加热100-130min。

14、优选地，在马沸炉中加热至350℃，加热120min，该条件下炭化效果最佳。

15、优选地，步骤s11中将炭化产物冷却至室温，研磨过100目筛，筛下物用去离子水清洗，进一步提高生物炭的洁净度，过滤后于烘箱中200℃烘干。

16、优选地，步骤s12中将新鲜鸡粪自然堆肥，自然风干后磨碎过100目筛，以便增加鸡粪的蓬松度，筛下物为有机鸡粪。

17、优选地，步骤s13中s11得到的生物炭与步骤s12得到的有机鸡粪按质量比1:100进行混合，该比例修复效果最佳。

18、优选地，步骤s2中，翻耕深度为60cm。

19、本申请的有益效果：

20、(1)改良鸡粪中的生物炭有效提供培肥、疏松和活化土壤，促进空心菜的生长，使空心菜快速富集砷，同时生物炭具有孔隙结构和良好的表面特性，使生物炭本身通过化学沉淀、络合作用以及金属离子键配位作用就能够吸附固定土壤中的砷，从而减少空心菜富集的总砷量。

21、(2)改良鸡粪中有机鸡粪的不仅含有氮2.26-2.38％、磷2.55-2.65％、钾1.67-1.76％、氧化镁0.42-0.46％等空心菜生长必须的元素，还富含一定量的腐殖质，腐殖质可提供活性有机质，从而可提高土壤中微生物的多样性和丰富的，而微生物中富含肽聚糖、脂多糖、磷壁酸和胞外多糖，以及其表面存在的如羧基、氨基、羟基、酰胺基等多种极性官能团，均可以与土壤中的砷进行结合而加速砷在改良鸡粪上富集固定，从而减少砷转移至空心菜，并且腐殖质可作为电子穿梭机促进砷的非生物还原。

22、(3)通过设置改良鸡粪中的生物炭和有机鸡粪特定的配比，与空心菜作物富集产生了协同作用，使空心菜中的砷、土壤中有效态砷和土壤中总砷含量三方面均实现了不同程度的降低，使空心菜可以进行后续使用。

技术特征：

1.一种改良鸡粪—空心菜联合应用于砷污染土壤的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，还包括：s5：重复步骤s1至s4，直至土壤中总砷含量恢复至目标水平。

3.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤s11中将新鲜鸡粪干燥是采用风干干燥，使其含水率低于1wt.％。

4.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤s11中碎化并筛分是将干燥之后的鸡粪捣碎过50目筛。

5.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤s11中所述热解条件为在氮气保护下，在马沸炉中以10℃·min-1的升温梯度加热至340-360℃，加热100-130min。

6.如权利要求5所述的修复方法，其特征在于，在马沸炉中加热至350℃，加热120min。

7.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤s11中将炭化产物冷却至室温，研磨过100目筛，筛下物用去离子水清洗，过滤后于烘箱中200℃烘干。

8.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤s12中将新鲜鸡粪自然堆肥，自然风干后磨碎过100目筛，筛下物为有机鸡粪。

9.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤s13中s11得到的生物炭与步骤s12得到的有机鸡粪按质量比1:100进行混合。

10.如权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤s2中，翻耕深度为60cm。

技术总结本发明涉及一种改良鸡粪—空心菜联合应用于砷污染土壤的修复方法，包括以下步骤：制备改良鸡粪，对修复区域的土壤进行翻耕，将改良鸡粪播散到基坑中，旋耕搅拌均匀，再将空心菜种子播散至土壤中、进行田间管理浇水、除草，待空心菜成熟后，进行收割，重复上述步骤，直至土壤中总砷含量恢复至目标水平。本发明通过改良鸡粪中的生物炭和有机鸡粪通过特定的比例进行配合，与空心菜作物对砷富集产生了协同作用，使空心菜中的砷、土壤中有效态砷和土壤中总砷含量三方面均实现了不同程度的降低，同时使空心菜可以进行后续使用，有效地解决了农田土壤的轻度砷污染问题。技术研发人员：王晓玲,宁亚涛,李利民,曲丹,柯超,何云飞,高淼,关键受保护的技术使用者：宝航环境修复有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23