本发明属于土壤污染控制与修复技术领域，具体涉及一种基于骨粉资源化利用的重金属污染农田土壤调理方法。
背景技术：
土壤污染是长期工业化的产物，工农业活动产生的“三废”(废水、废气、废渣)通过水体、大气等进入土壤，积累到一定程度且超过土壤自净能力时，将导致土壤生态功能降低。
常见的重金属污染土壤修复措施包括化学钝化、土壤淋洗和生物修复等。其中化学钝化因成本低廉，效果显著，修复周期短等优点而被广泛应用。化学物质可通过降低土壤中重金属的迁移性和生物有效性，从而减少农作物对重金属的吸收积累，最终减少通过食物链而进入人体的重金属。常用的固定污染土壤重金属的改良剂分无机和有机两大类，主要有石灰、磷酸盐、硅酸盐、粉煤灰、沸石、有机物料等。
畜禽骨骼是非常有用的资源，若加以充分利用，可以变废为宝，减少环境污染，增加社会财富。目前国内对畜禽骨骼的利用，主要是将其粉碎后作为家畜矿物质饲料，肥料，或被少量的制成骨泥、骨粉等全骨类产品以及一些骨钙、骨蛋白、骨胶、骨素、骨香精、骨油等骨类提取物等，但其资源的利用率还是很低，大部分依然被废弃，对环境仍有很大的污染。
根据前人对畜禽骨骼开展的研究工作表明，国内外大多都是以改性或处理后的骨粉作为饲料、肥料；食品添加剂、钙片等保健品或用于新型材料的制备。对于重金属复合污染的土壤，采用骨粉作为固化剂还少有系统的研究。随着人们生活水平的提高和食品工业的发展，肉制品的消耗量大幅度增加，与此同时，畜禽骨骼也在大量地增加。按骨骼占动物体的11～27％计算，畜禽骨骼的可利用数量相当可观，若不充分开发利用，随意处理或废弃，则会造成可利用资源的重大损失；且若处理不当，也会对环境造成严重的污染。因此，对畜禽骨骼进行综合利用，即可避免环境污染，又可增加社会效益和经济效益。
目前，畜禽骨骼的综合利用研究正逐渐受到重视。畜骨中无机矿物元素含量丰富,种类较多。骨粉主要由无定形磷酸氢钙和晶体羟磷灰石组成，这两种盐类表面上又吸附着ca2+、mg2+、na+、cl-、hco3-、f-及柠檬酸根等离子。研究表明，在重金属污染土壤中施用含磷的化合物，可在土壤中形成难溶的金属磷酸盐，降低其所种植作物对重金属的吸收，但在不同土壤条件下，不同的种植作物间，含磷化合物最佳施用量与施用方法存在明显差异。因此，针对不同区域土壤条件和农作物开展系统深入的研究，利用废弃畜禽骨骼开发一种切实可行的重金属土壤调理处理方法，从而降低其所种植作物对重金属的吸收，增加作物生物量，则显得尤为重要。
技术实现要素：
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种基于骨粉资源化利用的重金属污染农田土壤的调理方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种基于骨粉资源化利用的重金属污染农田土壤调理方法，包括以下步骤：
(1)将废弃畜禽骨骼晒干后压碎，经洗净、煮沸、烘干、冷却、粉碎、过筛后，制得骨粉；
(2)将骨粉与重金属污染酸性农田土壤均匀混合，然后种植农作物。
优选地，所述烘干的温度为100～140℃。
优选地，所述骨粉粉末粒径为100目。
优选地，所述骨粉粉末的投加量相对于重金属污染酸性农田土壤的质量百分比为0.1％～1％。
优选地，所述的重金属包括cu、zn和cd。
优选地，所述农作物是指空心菜。
本发明的原理为：骨粉主要含有磷酸氢钙，是强碱弱酸盐，添加到土壤中发生水解会产生oh-，从而引起土壤ph增加，土壤表面负电荷增加，对重金属的亲和性增加，最终增加土壤对重金属离子的吸附量；且磷酸根离子会与重金属离子形成难溶的磷酸盐沉淀，从而有效降低了其所种植作物对重金属的吸收。
相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：
(1)本发明的骨粉来自于畜禽骨骼，是农产品废弃物，变废为宝，具有成本低廉，适用范围广，对环境无污染的特点。
(2)本发明的骨粉能够有效的提高土壤ph，在有效降低其所种植作物对重金属吸收的同时，增加土壤磷和钙的含量，增强了土壤肥力，从而促进作物生长，提高了农产品的产量与安全性。
(3)本发明方法土壤的调理效果理想，不仅能达到资源的充分利用，还能有效地减少环境污染，提高农产品的产量与安全性，且同时为矿区周边酸性农田土壤重金属污染的环境治理和农业的可持续发展提供了科学依据，具有重要的现实意义和实用价值。
附图说明
图1为实施例中每周土壤ph变化图；
图2为实施例中空心菜经培养35天后，生物量变化图；
图3为实施例中空心菜经培养35天后，根、径、叶中zn的含量图；
图4为实施例中空心菜经培养35天后，根、径、叶中cd的含量图；
图5为实施例中空心菜经培养35天后，根际土中zn的形态分布图；
图6为实施例中空心菜经培养35天后，根际土中cu的形态分布图；
图7为实施例中空心菜经培养35天后，根际土中cd的形态分布图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
将废弃牛骨清洗、晒干后压碎，经洗净、煮沸、100～140℃烘干、冷却、粉碎、过筛后，制得骨粉。选取粒径为100目的骨粉粉末，然后将骨粉与重金属污染酸性农田土壤均匀混合，使骨粉投加量相对于土壤质量的百分比分别为0.1％、0.25％、0.5％、1％，并种植空心菜。其中重金属污染酸性农田土壤采自广东省韶关市大宝山矿区上坝村污染土壤，土壤质地为壤土，土壤ph为4.79，有机质含量29.47g/kg，铜含量279.985mg/kg，锌含量为358.556mg/kg，镉含量为1.141mg/kg，砷含量为134.907mg/kg，铬含量为53.574mg/kg，铅含量为300.336mg/kg，镍含量为30.566mg/kg，汞含量为0.170mg/kg。
一、土壤ph值的考察
每7天分别测定实施例以及对照组的土壤的ph值，对照组即为未经骨粉处理的土壤。每周各组土壤ph值变化趋势如图1所示，由图1可看出，相较对照组，各浓度处理组土壤ph在7天内均得到提高，且所施用的骨粉浓度越高，土壤ph提高幅度越大，此后基本趋于平稳；35天后，对照组及施加0.1％、0.25％、0.5％、1％骨粉处理组的土壤ph依次为4.80、4.93、5.04、5.30、5.52。由以上结果可看出，施加骨粉对土壤ph值的影响体现在可显著提高酸性土壤为弱酸性至偏中性，但又不会使土壤ph升高过多而呈碱性，是一种优良的土壤ph值调节剂。
二、空心菜生物量考察
室温培养35天后，分别测定实施例和对照组所种植空心菜的生物量，空心菜生物量的变化趋势如图2所示。由图中可看出，与对照组相比，骨粉显著提高了处理组中空心菜的生物量，且所施用的骨粉浓度越高，其所得植物生物量越大。对照组及施加0.1％、0.25％、0.5％、1％骨粉处理组所得空心菜干重依次为1.63(g/plot)、2.2(g/plot)、3.33(g/plot)、3.37(g/plot)、3.4(g/plot)；其中，施加1％骨粉处理组所得空心菜干重为对照组2.08倍。由此可看出，骨粉显著促进了作物的生长，提高了土壤肥力。
三、空心菜中重金属含量考察
室温培养35天后，分别测定实施例和对照组所种植空心菜根、径、叶中zn的含量，结果如图3所示，由图3可知，各组植物中，zn含量均为根>茎>叶；相较对照组，各处理组中zn含量都大幅下降；且各处理组根、茎、叶中zn含量几乎都随着所施用调理剂浓度的增加而减少，相关关系良好；其中施加1％骨粉处理组相较对照组，根中zn含量降低73.16％，茎中zn含量降低78.32％，叶中zn含量降低69.10％。分别测定实施例和对照组所种植空心菜根、径、叶中cd的含量，结果如图4所示，由图4可知，各组植物中，cd含量均为根>茎>叶；相较对照组，各处理组中cd含量都大幅下降；且各处理组根、茎、叶中cd含量几乎都随着所施用调理剂浓度的增加而减少，相关关系良好；其中施加1％骨粉处理组相较对照组，根中cd含量降低64.13％，茎中cd含量降低67.39％，叶中cd含量降低68.47％。
综上所述，总体而言，骨粉有效的降低了空心菜所富集的重金属含量，提高了农产品安全性，是一种有效的土壤调理剂。
四、空心菜根际土中重金属形态考察
室温培养35天后，分别测定实施例与对照组土壤中重金属cu、zn、cd的形态分布及变化，具体方法如下：称土样1.000g左右，用40ml0.1mol/l醋酸在25℃下振荡16h，提取元素酸可提取态酸可提取态；提取后的残物用40ml0.5mol/l盐酸羟胺在25℃下振荡16h提取元素可还原态；在可还原态提取后的残物中加入10ml8.8mol/l过氧化氢，室温消化1h，且在85士2℃的水浴锅中消化1h后，继续保持现有条件直至土壤溶液减少至3ml以下，再加入10ml上述过氧化氢溶液，保持现有条件消化1h，待管内土壤溶液蒸至1ml，加入1mol/l的醋酸铵溶液50ml，在25℃下振荡16h，提取元素可氧化态；最后，用“盐酸-硝酸-高氯酸-氢氟酸”溶液对提取元素氧化态后的残物进行消解，利用蒸馏水定容后的溶液测定元素残渣态。
其中zn的形态分布图如图5所示，可见，经不同浓度的骨粉处理，土壤中zn的酸可提取态下降的同时其可还原态、残渣态升高，相关关系良好；相较于对照组，施加1％骨粉处理组土壤中zn的酸可提取态下降5.18％，可还原态上升17.56％。
cu的形态分布图如图6所示，可见，经不同浓度的骨粉处理，土壤中cu的酸可提取态下降的同时其可还原态、残渣态升高，相关关系良好；相较于对照组，施加1％骨粉处理组土壤中cu的酸可提取态下降28.17％，可还原态上升16.58％。
cd的形态分布图如图7所示，可见，经不同浓度的骨粉处理，虽然cd的形态变化与不同浓度的调理剂间不存在明显相关关系，但其也趋向于较为稳定的形态转化。
从以上结果可以看出，施加骨粉可使土壤中重金属形态转化为较难被生物利用或生物不可利用的形态，显著降低了其所种植作物对重金属的吸收。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。