一种修复重金属污染酸性土壤的钙铁硅基复合材料及其应用

摘要

本发明公开了一种修复重金属污染酸性土壤的钙铁硅基复合材料及其应用。该复合材料构成元素的质量比为：钙：铁：硅：锰：镁：磷：铝=30～40：19～25：8～12：1～3：5～6：1～3：2～5；具体由以下体积百分比的组分组成：55～70%硅酸钙、20～30%铁酸钙和5～15%复合混合物，所述复合混合物为钙铁铝氧化物、硅酸钙铁、铝酸钙、钙铝氧化物、钙锰铁氧化物、羟基磷酸铝和羟基磷酸锰的混合物。该复合材料用于改良修复重金属污染酸性土壤，可使土壤pH提高0.5～2.5个单位，土壤中有效态重金属含量降低64～98%；农产品重金属含量比对照组下降33～94%；农产品产量比对照组增产16～1412%。

权利要求

1.一种修复重金属污染酸性土壤的钙铁硅基复合材料，其特征在于，所述钙铁硅基复合材料由以下体积百分比的组分组成：55～70%硅酸钙、20～30%铁酸钙和5～15%复合混合物；所述硅酸钙为体积比为3～5：5～7的硅酸三钙Ca3SiO5和硅酸二钙Ca2SiO4的混合物；所述铁酸钙为体积比3～5：5～7的钙铁氧化物CaFe2O4和黑钙铁矿Ca2Fe2O5的混合物；所述复合混合物为体积比1～5：20～30：1～3：1～3：2～6：2～6：2～6的钙铁铝氧化物Ca2[Fe(Fe0.866Al0.134)O5]、硅酸钙铁CaFe3Si2O8(OH)、铝酸钙Ca11.3Al14O32.3、钙铝氧化物Ca3Al2O6、钙锰铁氧化物Ca3Mn1.2Fe1.8O8、羟基磷酸铝Al4(PO4)3(OH)39H2O和羟基磷酸锰Mn5(PO3)(OH)2(PO4)2(H2O)4的混合物。

2.根据权利要求1所述的钙铁硅基复合材料，其特征在于，所述钙铁硅基复合材料由以下优选体积百分比的组分组成：65%硅酸钙、25%铁酸钙和10%复合混合物；其中所述复合混合物的各组分体积比为：钙铁铝氧化物：硅酸钙铁：铝酸钙：钙铝氧化物：钙锰铁氧化物：羟基磷酸铝：羟基磷酸锰=1：5：0.5：0.5：1：1：1。

3.根据权利要求1或2所述的钙铁硅基复合材料，其特征在于，所述硅酸钙、铁酸钙和复合混合物中的各组分均粉碎至粉末状，并过0.2 mm筛。

4.权利要求1～3任一所述钙铁硅基复合材料在改良修复土壤方面的应用，其特征在于，所述土壤为重金属污染土壤、酸化土壤、缺硅或缺铁土壤。

5.根据权利要求4所述应用，其特征在于，应用的方法为：在植物移栽一周前，将受污染土壤进行翻耕和平整后，按照1.8 t/ha～3.6 t/ha的施用量，将钙铁硅基复合材料基施于受污染土壤上，犁田使钙铁硅基复合材料与0～20 cm耕层土壤充分混匀。

说明书

一种修复重金属污染酸性土壤的钙铁硅基复合材料及其应用

技术领域

[0001] 本发明属于土壤污染修复技术领域。更具体地，涉及一种修复重金属污染酸性土壤的钙铁硅基复合材料及其应用。

背景技术

[0002] 随着社会经济的快速发展，人类对矿产资源的需求量日益增长，采矿活动所带来的环境问题也越来越严重。

[0003] 采矿和金属冶炼过程中形成的酸性矿水的不合理排放，导致矿区生态退化，农田污染严重。酸性矿水污染农田主要存在极端酸性的pH值和重金属含量过高两个方面的问题。重金属污染农田，不仅导致土壤退化，还会通过食物链威胁人类健康。尤其值得注意的是，由于我国耕地缺乏，大多数中低污染农田依然进行着生产，如果不采取合适的应对措施，这些在中低污染农田中生产的农产品，可能对人体健康产生严重的危害。尤其对水稻这种富集镉等重金属的作物而言，环境风险更大。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是克服现有土壤重金属污染的缺陷和修复技术不足，提供一种钙铁硅基复合材料的配方，及该复合材料对重金属（Cd、Pb、As、Cr、Cu或 Zn）复合污染或单金属污染酸性土壤，尤其是稻田和旱地土壤（如蔬菜、玉米、果树或甘蔗等经济作物用地）修复的方法，通过钙基物质调控酸性重金属污染土壤pH（改善土壤酸性和降低重金属活性），通过铁基和硅基物质调控农产品如水稻、蔬菜对重金属的积累效应，改善土壤环境的同时，降低了农产品对重金属的富集，实现修复污染土壤、降低农产品食用安全风险和提高农产品产量的三重效益；所产农产品中重金属含量达到国家粮食安全标准，为我国南方重金属污染土壤尤其稻田和菜地土壤修复提供了一种性价比高的修复方法。

[0005] 本发明的目的是提供一种修复重金属污染酸性土壤的钙铁硅基复合材料。

[0006] 本发明的另一目的是提供上述钙铁硅基复合材料在修复重金属污染酸性土壤中的应用。

[0007] 本发明的再一目的是提供利用上述钙铁硅基复合材料修复重金属污染酸性土壤的方法。

[0008] 本发明上述目的通过以下技术方案实现：

[0009] 一种修复重金属污染酸性土壤的钙铁硅基复合材料，其构成元素的质量比为：钙：铁：硅：锰：镁：磷：铝=30～40：19～25：8～12：1～3：5～6：1～3：2～5。

[0010] 优选地，所述钙铁硅基复合材料的构成元素的质量比为：钙：铁：硅：锰：镁：磷=35：22：10：2：4：2。

[0011] 具体地，上述构成元素以其氧化物计，所述钙以CaO计，所述铁以Fe2O3计，所述硅以SiO2计，所述锰以MnO计，所述镁以MgO计，所述磷以P2O5计，铝以Al2O3计。

[0012] 更具体地，作为一种可实施的优选方案，所述钙铁硅基复合材料由以下体积百分比的组分组成：55～70%硅酸钙、20～30%铁酸钙和5～15%复合混合物；所述复合混合物为钙铁铝氧化物（Ca2[Fe(Fe0.866Al0.134)O5]）、硅酸钙铁（CaFe3Si2O8(OH)）、铝酸钙（Ca11.3Al14O32.3）、钙铝氧化物（Ca3Al2O6）、钙锰铁氧化物（Ca3Mn1.2Fe1.8O8）、羟基磷酸铝（Al4(PO4)3(OH)39H2O）和羟基磷酸锰（Mn5(PO3)(OH)2(PO4)2(H2O)4）的混合物。

[0013] 其中，所述硅酸钙为硅酸三钙Ca3SiO5和/或硅酸二钙Ca2SiO4；所述铁酸钙为钙铁氧化物CaFe2O4和/或黑钙铁矿Ca2Fe2O5。

[0014] 优选地，所述硅酸钙为3～5：5～7的硅酸三钙Ca3SiO5和硅酸二钙Ca2SiO4的混合物；所述铁酸钙为3～5：5～7的钙铁氧化物CaFe2O4和黑钙铁矿Ca2Fe2O5的混合物。

[0015] 优选地，所述复合混合物的各组分体积比为：钙铁铝氧化物：硅酸钙铁：铝酸钙：钙铝氧化物：钙锰铁氧化物：羟基磷酸铝：羟基磷酸锰=1～5：20～30：1～3：1～3：2～6：2～6：2～6。

[0016] 更优选地，所述钙铁硅基复合材料由以下体积百分比的组分组成：65%硅酸钙、25%铁酸钙和10%复合混合物；其中所述复合混合物的各组分体积比为：钙铁铝氧化物：硅酸钙铁：铝酸钙：钙铝氧化物：钙锰铁氧化物：羟基磷酸铝：羟基磷酸锰=1：5：0.5：0.5：1：1：1。

[0017] 另外，优选地，上述硅酸钙、铁酸钙和复合混合物中的各组分均粉碎至粉末状，并过0.2 mm筛。我们研究发现，在利用本发明的钙铁硅基复合材料阻控植物吸收重金属时，将所述组份混匀粉碎至0.2 mm的细颗粒时，对土壤的改良和修复效果为最佳。

[0018] 上述的钙铁硅基复合材料在改良修复土壤方面的应用，也在本发明的保护范围之内。

[0019] 优选地，所述土壤为重金属污染（包括轻度至重度污染）土壤、酸化土壤、缺硅或缺铁土壤。

[0020] 优选地，所述重金属为Cd和/或Pb和/或As和/或Cu和/或Zn和/或Cr。

[0021] 更优选地，所述土壤为Cd和/或Pb和/或As污染的稻田土壤或蔬菜、玉米、果树或甘蔗等经济作物土壤。

[0022] 具体优选地，所述应用的方法（即利用该复合材料修复污染土壤的方法，也是所述的利用钙铁硅基复合材料改良土壤和阻隔稻米吸收重金属的方法）为：在植物移栽一周前，将受污染土壤进行翻耕和平整后，按照1.8 t·ha-1～3.6 t·ha-1的施用量，将钙铁硅基复合材料基施于受污染土壤上，犁田使钙铁硅基复合材料与0～20cm耕层土壤充分混匀。

[0023] 当受重金属污染的酸性土壤为水稻田土壤时，在植物移栽一周前，将受重金属污染的酸性稻田土壤翻耕和平整后，按照1.8 t·ha-1～3.6 t·ha-1的施用量，将钙铁硅基复合材料基施于受重金属污染的酸性稻田土壤上，犁田使钙铁硅基复合材料与0～20cm耕层土壤充分混匀，灌水，保持2～3cm淹水状态，平衡一周左右；移栽水稻秧苗，后续水稻栽培技术按常规稻作管理实施即可。

[0024] 实际应用时，具体施用量根据土壤中重金属受污染程度进行调整。优选地，可参照如下标准进行：

[0025] 当土壤中重金属超标2倍以下（如总Cd含量小于0.6 mg·kg-1）时，钙铁硅基复合材-1 -1料施用剂量为1.8 t·ha ；当土壤中重金属超标2倍～4倍时（如总Cd含量为0.6 mg·kg

[0026] 而施用方式可单施，或与其他肥料混施；施用量可根据具体情况灵活掌握。

[0027] 本发明经过大量研究，研制出一种钙铁硅基复合材料的配方，该复合材料对重金属污染酸性稻田土壤具有优异的修复性能，经长期野外试验证实，该钙铁硅基复合材料施用于重金属污染的酸性稻田土壤后，不仅能够改善污染土壤的理化性质，钝化酸性土壤中重金属活性，而且能够大幅降低稻米中重金属含量，达到国家粮食卫生安全生产标准。

[0028] 富钙物质的施用能够在较短时间内形成Ca(OH)2等碱性物质显著提高土壤的pH，钝化土壤中重金属活性；同时，水稻为喜硅作物，富硅物质的施用能够增加土壤和植株中有效硅的含量，提高土壤的pH，钝化土壤中重金属的活性，并且提高了水稻的光合作用及抗逆性能，有增产的效果；另外，富铁改良剂的施用能提高土壤和植株中有效态铁的含量，促进铁锰氧化物的形成，从而吸附土壤中重金属离子，使重金属形态向难溶态或残渣态转换，减少水稻对重金属的生物可利用性。

[0029] 另外，有研究亦表明，镉能够通过竞争作用利用水稻对铁的吸收转运通道进入水稻植株体内，故施加富铁物质可能会抑制铁相关高亲和力转运基因的表达，从而部分阻断镉的吸收转运通路，达到大幅降低稻米中镉含量之目的。

[0030] 实验结果显示，本发明所述钙铁硅基复合材料应用于受重金属（Cd, Pb, Cr, As, Cu, Zn）轻-重度污染的稻田土壤，可以使土壤pH提高0.5～2.5个单位，土壤中有效态重金属含量显著降低了64%～94%；前三个生长季精米中的Cd的含量均达到了食品安全国家标准(GB 2762-2012)，比空白处理下降33%～50%；稻谷产量分别比空白处理增产16%～38%。

[0031] 该复合材料用于改良修复重金属污染酸性旱地土壤，可使镉砷污染酸性旱地土壤pH提高0.70～2.37 单位，土壤中有效态砷下降 71.76～85.29%，有效态镉下降 90.48～97.88%，蔬菜可食部份Cd含量比对照组下降38～87%，砷下降45～94%；蔬菜产量比对照组增产169～1412%。

[0032] 本发明具有以下有益效果：

[0033] 1、本发明的钙铁硅基复合材料可作为土壤调理剂，应用于酸性轻-重度重金属（如Cd、Pb、As、Cr、Cu、Zn）复合污染或单金属污染的农田土壤。它的应用基本不改变土壤结构和组成，能提高土壤pH值，而且可以促进土壤中水溶态重金属离子向硅酸盐、磷酸盐、氢氧化物等非可溶态转化，降低重金属的活性。施用钙铁硅基复合材料对提高土壤pH和降低重金属活性的影响程度与钙铁硅基复合材料的施用量有关，用量越大，重金属阻控效果越显著，但过量施用可能会带来土壤板结的问题，具体用量应根据当地土壤理化特征及修复的目标确定施用量（一般在1.8～3.6 t·ha-1范围内均可以）。

[0034] 2、本发明利用钙铁硅基复合材料阻隔稻米重金属吸收的方法，是一项改善重金属污染农田水稻生长，降低水稻对重金属的吸收积累，保障稻米安全生产的经济高效的方法。该方法的作用过程主要包括：1）如上所述，施用钙铁硅基复合材料改善了土壤的环境，显著提高酸性土壤pH，促进水稻生长；2）钙铁硅基复合材料中含有丰富的钙和硅，水稻是典型的喜钙、喜硅作物，施用钙铁硅基肥料有利于提高水稻抗逆性能；3）对水稻而言，硅不仅是重要的营养元素，而且还能通过与水稻体内的重金属形成硅-重金属复合物，钝化水稻体内的重金属活性，缓解其对水稻的毒害，并抑制其向稻米的转运；复合材料中的铁、锰、磷也有利于促进土壤重金属向低活性的难溶或残渣态转化。

[0035]  3、本发明利用钙铁硅基复合材料改良土壤和阻隔稻米吸收重金属的方法，强调土壤-植物系统中化学和生物的耦合作用，一方面复合材料中钙、铁、硅、锰等能够调控污染土壤环境中的重金属活性，极显著降低其毒性；另一方面钙、铁和硅能够增强水稻抗逆性能，调控水稻植株对重金属的积累效应，实现重金属污染农田土壤修复、确保稻米安全生产并使稻米增产的三重效益。

[0036] 4、本发明提供的用钙铁硅基复合材料改良土壤的方法，也适用于缓解土壤酸化，或作为钙肥、硅肥和铁肥施用。施用方式可单施，或与其他肥料混施；施用量和施用时间可根据具体情况灵活掌握。

[0037] 5、本发明所提供的用钙铁硅基复合材料阻隔水稻吸收重金属的方法，也适用于除水稻外的其他作物，尤其适用于蔬菜、玉米、果树、甘蔗等经济作物。

具体实施方式

[0038] 以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

[0039] 除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

[0040] 实施例1 钙铁硅基复合材料

[0041] 一种修复重金属污染酸性土壤的钙铁硅基复合材料，由以下体积百分比的组分组成：65%硅酸钙、25%铁酸钙和10%复合混合物。

[0042] 其中，所述硅酸钙为8：13的硅酸三钙Ca3SiO5和硅酸二钙Ca2SiO4的混合物；所述铁酸钙为4：5的钙铁氧化物CaFe2O4和黑钙铁矿Ca2Fe2O5的混合物。

[0043] 所述复合混合物由以下体积比的各组分组成：钙铁铝氧化物（Ca2[Fe(Fe0.866Al0.134)O5]）：硅酸钙铁（CaFe3Si2O8(OH)）：铝酸钙（Ca11.3Al14O32.3）：钙铝氧化物（Ca3Al2O6）：钙锰铁氧化物（Ca3Mn1.2Fe1.8O8）：羟基磷酸铝（Al4(PO4)3(OH)39H2O）：羟基磷酸锰（Mn5(PO3)(OH)2(PO4)2(H2O)4）=1：5：0.5：0.5：1：1：1。

[0044] 上述的钙铁硅基复合材料的构成元素的质量比为：钙：铁：硅：锰：镁：磷：铝=35：22：10：2：4：2：4。（具体地，所述构成元素以其氧化物计，所述钙以CaO计，所述铁以Fe2O3计，所述硅以SiO2计，所述锰以MnO计，所述镁以MgO计，所述磷以P2O5计，所述铝以Al2O3计）。

[0045] 另外，上述硅酸钙、铁酸钙和复合混合物中的各组分均粉碎至粉末状状，并过0.2 mm筛。

[0046] 实施例2 钙铁硅基复合材料

[0047] 一种修复重金属污染酸性土壤的钙铁硅基复合材料，由以下体积百分比的组分组成：65%硅酸钙、30%铁酸钙和5%复合混合物。

[0048] 其中，所述硅酸钙为5：13的硅酸三钙Ca3SiO5和硅酸二钙Ca2SiO4的混合物；所述铁酸钙为3：5的钙铁氧化物CaFe2O4和黑钙铁矿Ca2Fe2O5的混合物。

[0049] 所述复合混合物由以下体积比的各组分组成：钙铁铝氧化物：硅酸钙铁：铝酸钙：钙铝氧化物：钙锰铁氧化物：羟基磷酸铝：羟基磷酸锰=2：20：1：1：2：2：2。

[0050] 另外，上述硅酸钙、铁酸钙和复合混合物中的各组分均粉碎至粉末状状，并过0.2 mm筛。

[0051] 实施例3 钙铁硅基复合材料

[0052] 一种修复重金属污染酸性土壤的钙铁硅基复合材料，由以下体积百分比的组分组成：65%硅酸钙、20%铁酸钙和15%复合混合物。

[0053] 其中，所述硅酸钙为9：13的硅酸三钙Ca3SiO5和硅酸二钙Ca2SiO4的混合物；所述铁酸钙为5：5的钙铁氧化物CaFe2O4和黑钙铁矿Ca2Fe2O5的混合物。

[0054] 所述复合混合物由以下体积比的各组分组成：钙铁铝氧化物：硅酸钙铁：铝酸钙：钙铝氧化物：钙锰铁氧化物：羟基磷酸铝：羟基磷酸锰=2：30：3：3：6：6：6。

[0055] 另外，上述硅酸钙、铁酸钙和复合混合物中的各组分均粉碎至粉末状状，并过0.2 mm筛。

[0056] 实施例4 钙铁硅基复合材料

[0057] 一种修复重金属污染酸性土壤的钙铁硅基复合材料，由以下体积百分比的组分组成：55%硅酸钙、30%铁酸钙和15%复合混合物。

[0058] 其中，所述硅酸钙为5：13的硅酸三钙Ca3SiO5和硅酸二钙Ca2SiO4的混合物；所述铁酸钙为5：5的钙铁氧化物CaFe2O4和黑钙铁矿Ca2Fe2O5的混合物。

[0059] 所述复合混合物由以下体积比的各组分组成：钙铁铝氧化物：硅酸钙铁：铝酸钙：钙铝氧化物：钙锰铁氧化物：羟基磷酸铝：羟基磷酸锰=1：5：0.5：0.5：1：1：1。

[0060] 另外，上述硅酸钙、铁酸钙和复合混合物中的各组分均粉碎至粉末状状，并过0.2 mm筛。

[0061] 实施例5 钙铁硅基复合材料

[0062] 一种修复重金属污染酸性土壤的钙铁硅基复合材料，由以下体积百分比的组分组成：70%硅酸钙、20%铁酸钙和10%复合混合物。

[0063] 其中，所述硅酸钙为9：13的硅酸三钙Ca3SiO5和硅酸二钙Ca2SiO4的混合物；所述铁酸钙为3：5的钙铁氧化物CaFe2O4和黑钙铁矿Ca2Fe2O5的混合物。

[0064] 所述复合混合物由以下体积比的各组分组成：钙铁铝氧化物：硅酸钙铁：铝酸钙：钙铝氧化物：钙锰铁氧化物：羟基磷酸铝：羟基磷酸锰=1.5：25：2：2：4：4：4。

[0065] 另外，上述硅酸钙、铁酸钙和复合混合物中的各组分均粉碎至粉末状状，并过0.2 mm筛。

[0066] 实施例6 钙铁硅基复合材料对重度镉污染酸性稻田土壤的修复作用

[0067] 1、本实施例以重度镉污染酸性稻田土壤（总Cd=4.2 mg·kg-1，pH=4.5）为修复对象，研究本发明的钙铁硅基复合材料对土壤的修复作用，实验组施用钙铁硅基复合材料，同时设置空白处理对照组，做多个重复试验以保证结果的可信度。

[0068] 方法如下：

[0069] （1）在植物移栽一周前，将重度镉污染酸性稻田土壤进行翻耕和平整后，按照3.6 t·ha-1的施用量，将钙铁硅基复合材料均匀施入土壤，犁田使钙铁硅基复合材料与0～20cm耕层土壤充分混匀后，灌水，保持2～3cm淹水状态，平衡一周左右。

[0070] （2）平衡结束后，进行水稻秧苗的移栽。水稻生长期间的水、肥、移栽、收获等管理按当地常规方式进行。试验连续进行了四个水稻生长季，期间不再补加钙铁硅基复合材料，其他管理方式按常规稻作进行。

[0071] 2、土壤pH变化

[0072] 实时测定土壤pH的变化，结果显示，在连续四个水稻生长季，施加钙铁硅基复合材料显著改善了污染土壤较强的酸性环境条件，使土壤pH提高0.5～2.5个单位。

[0073] 3、土壤中活性重金属含量的变化

[0074] 实时测定土壤中活性重金属含量的变化，结果显示，施加钙铁硅基复合材料显著降低了土壤活性重金属含量，与空白处理对照组相比，钙铁硅基复合材料处理的土壤中有效态重金属Cd含量显著降低了64～94%。

[0075] 而且试验结果发现，施加钙铁硅基复合材料明显促进了土壤中重金属Cd离子向硅酸盐、磷酸盐、氢氧化物等沉淀转化。

[0076] 4、统计水稻的产量

[0077] 结果显示，施加钙铁硅基复合材料显著促进了污染农田水稻的生长，连续四个水稻生长季稻谷产量分别比空白处理增产16～38%。

[0078] 5、钙铁硅基复合材料对重金属在水稻体内的转运的影响

[0079] （1）测定重金属在水稻体内的转运情况，具体方法为：

[0080] 通过水稻盆栽试验，在水稻收获前，于水稻根基部以上3～4 cm处斩断茎部，用滤纸吸干伤口液体，然后立即在断口部套上口径与水稻茎秆相当、长约5 cm、干净的硅胶管。在管底部涂上少量凡士林，以防伤流液流失；管顶部用脱脂棉塞紧，收集3 h，每1 h用微量移液管吸出一次。同一处理条件下的水稻木质部伤流液汇集为一个样品，装入2.5 ml的塑料管中待测。

[0081] （2）结果显示，施加钙铁硅基复合材料的处理显著降低了水稻木质部伤流液中的锌、镉、砷等重金属的含量，并且该复合材料的施加量越大降低幅度越大。由此说明，供给钙铁硅基复合材料能有效降低锌、镉、砷等重金属向木质部的装载，进而减少重金属向地上部的转运的效率。特别在添加硅素阻控重金属锌的水培试验中，与不施硅素的处理相比，从加硅处理水稻样品的线扫描X-射线能谱图发现，在根、叶鞘和叶片横切面中均能同时检测到锌和硅的特征信号，由此可推测加硅处理可能促进了锌以Zn-Si复合物的形式存在于水稻体内。因此进一步探究了钙铁硅基复合材料中硅素对水稻阻控重金属吸收的作用机制。

[0082] 以上结果表明，钙铁硅基复合材料能够抑制重金属在水稻体内的转运，并促进生理活性较强的金属离子向金属-硅复合物沉淀转化，还能够增加复合物沉淀在细胞壁的分布，缓解对水稻的毒害。

[0083] 6、检测稻米中Cd的含量

[0084] 经过测定，本实施例中经钙铁硅基复合材料改良的稻田土壤，前三个生长季精米中的Cd的含量均达到了食品安全国家标准（GB 2762-2012），比空白处理下降33～50%。

[0085] 实施例7钙铁硅基复合材料对砷镉复合污染酸性土壤的修复作用

[0086] 1、本实施例以砷镉复合污染酸性土壤（总Cd=0.41 mg·kg-1，总As=138.8 mg·kg-1 pH=4.4）为修复对象，研究本发明的钙铁硅基复合材料对菜地土壤的修复作用，实验组施用钙铁硅基复合材料，同时设置空白处理对照组，种植蔬菜上海青，三次重复试验，以保证结果的可信度。

[0087] 方法如下：

[0088] （1）在蔬菜移栽一周前，将过2mm筛的砷镉污染酸性土壤，按照0g/kg，3g/kg，6g/kg，10g/kg的施用量，将钙铁硅基复合材料均匀施入土壤，使钙铁硅基复合材料与土壤充分混匀后，保持60%水份，平衡一周左右。

[0089] （2）平衡结束后，进行蔬菜上海青苗的移栽。蔬菜生长期间的水、肥、收获等管理按常规方式进行。试验连续进行了2个生长季，期间不再补加钙铁硅基复合材料。

[0090] 2、土壤pH变化

[0091] 实时测定土壤pH的变化，结果显示，在连续2个生长季，施加钙铁硅基复合材料显著改善了污染土壤较强的酸性条件，使土壤pH提高0.70～2.37个单位。

[0092] 3、土壤中活性重金属含量的变化

[0093] 实时测定土壤中活性重金属含量的变化，结果显示，施加钙铁硅基复合材料显著降低了土壤活性重金属含量，与空白处理组相比，钙铁硅基复合材料处理使土壤中砷的有效态含量下降71.76%～85.29%，使Cd的有效态含量下降90.48%～97.88%。

[0094] 而且试验结果发现，施加钙铁硅基复合材料明显促进了土壤中重金属离子向硅酸盐、磷酸盐、氢氧化物等沉淀转化。

[0095] 4、统计蔬菜的产量

[0096] 结果显示，施加钙铁硅基复合材料显著促进了污染土壤蔬菜的生长，连续2个生长季蔬菜产量分别比空白处理增产169%～1412% 和436%～731%。

[0097] 5 、检测蔬菜中As、Cd的含量

[0098] 经过测定，本实施例中经钙铁硅基复合材料改良的土壤，连续两个生长季蔬菜中的As、Cd的含量均达到了食品安全国家标准（GB 2762-2012），与空白处理相比，使可食部分As含量下降84%～94%。Cd含量下降38%～87%。