一种土壤重金属修复剂及其制备与应用_2

文档序号:9391532阅读:来源:国知局
活性载体也具备较强的重金属吸附性。
[0026] 3)本发明的土壤重金属修复剂pH值范围在8-8. 5,有效改良土壤酸化情况,更有 利于重金属的钝化。
[0027] 4)本发明的土壤重金属修复剂中有效活菌数多2亿/g,不仅能钝化土壤中的有效 镉,而且兼具提升地力、促生防病的功能,增产效果显著。
[0028] 5)本发明成本低、效果好,能够原位修复土壤重金属污染,切合我国耕地资源紧缺 的国情,对农田重金属防治具有重要的经济价值和深远的生态意义。
【附图说明】
[0029] 图1三种菌株对Cd2+浓度为0-lg/L的耐受性。
[0030] 图2 土壤重金属修复剂在不同Cd2+浓度培养基中的动态吸附效果。
【具体实施方式】
[0031] 下面实例将进一步说明本发明方法的可行性和应用效果。
[0032] 1)淡紫拟青霉、东方伊萨酵母、地衣芽孢杆菌活化后分别接种在roB、YPD、营养琼 脂液体培养基上制备种子液;
[0033] 2)淡紫拟青霉、东方伊萨酵母、地衣芽孢杆菌种子液分别以12%接种量接种至 H)B、YPD、营养琼脂二级发酵培养基中,28°C、180rpm发酵3d;每种菌有效活菌数大于1亿/ g°
[0034] 3)配置土壤重金属修复剂:淡紫拟青霉发酵液、东方伊萨酵母发酵液、地衣芽孢 杆菌发酵液和有机活性载体复配,按质量百分比的组成为淡紫拟青霉发酵液4%、东方伊萨 酵母发酵液4%、地衣芽孢杆菌发酵液8 %、有机活性载体84%。其中所述的有机活性载体 自身配比为木耳菇渣95%,龙须菜渣5%,粉碎,过60目筛。混合之后,所得的土壤重金属 修复剂为粉剂,有效活菌数多2亿/g,水分25%,有机质含量多55%,pH值8. 2。
[0035]实施例1、菌株和土壤重金属修复剂对Cd2+的动态吸附效果
[0036] 二级发酵的东方伊萨酵母、地衣芽孢杆菌、淡紫拟青霉分别接种到Cd2+浓度(g/L) 为0? 2、0. 4、0. 6、0. 8、1. 0的发酵培养基中,于28°C、180rpm振荡培养24h,取样6000rpm离 心lOmin,取上清液用原子分光光度法测定发酵液和对照培养基(不接种菌株)中重金属镉 的含量,计算去除率。
[0037] 东方伊萨酵母、地衣芽孢杆菌、淡紫拟青霉在含有Cd2+浓度为0. 2-lg/L的发酵液 中,发酵24h之后,对镉的去除率多50%。在0. 4g/L的镉溶液中,东方伊萨酵母对镉的去除 率最大可达到74. 25%,地衣芽孢杆菌对镉的去除率可到达75. 45%,淡紫拟青霉对镉的去 除率最大可达到85. 13%,说明三种菌株对镉的去除效果好(表1)。
[0038] 将前述制备好的土壤重金属修复剂以2g/L的接种量,分别接种到Cd2+浓度(g/L) 为0. 2、0. 4、0. 6、0. 8、1. 0的培养基中,于28°C、180rpm振荡培养3d,将上清液转移至干净的 离心管中,用原子分光光度法检测重金属浓度,以不加土壤修复剂的溶液作为空白对照。
[0039] 土壤重金属修复剂投加到含不同的Cd2+浓度(0. 2-lg/L)的培养液中,经过72h 后,与对照相比镉的去除率都大于60%,最大值都可以达到85%以上,可见土壤重金属修 复剂对重金属镉的吸附效果好(图2)。
[0040] 表1三种菌株在不同Cd2+浓度的培养液中的动态吸附 [0041 ]
[0043] 实施例2、土壤重金属修复剂对不同程度镉污染土壤的修复效果
[0044] 采用0? 3mg/kg(处理1)、3mg/kg(处理2)、15mg/kg(处理3)自制镉污染土壤进行 土壤培养试验,每个处理实验设置两组,一组为对照组(不施用土壤重金属修复剂),另外 一组为实验组(施用土壤重金属修复剂),每组实验三个重复。将制备的土壤重金属修复剂 添加在镉污染土壤中,混匀,将不同处理的土壤定量称好置于盆钵中培养,定期浇水,保持 土壤湿度达到田间持水量的60%。于Od、15d、40d取样,土样风干后,检测土壤中有效态镉 含量。
[0045] 表2 土壤培养试验设计
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[0047] 结果如表3所示,使用土壤重金属修复剂处理仅15d后,不同污染程度的土壤中镉 含量与对照组相比有一定程度的下降,处理组1下降了 12. 12%,处理组2下降了 25.25%, 处理组3下降了 21. 26%。使用土壤重金属修复剂处理40d后,不同污染程度的土壤中镉含 量与对照组相比有一定程度的下降,处理组1下降了 33. 33%,处理组2下降了 31. 99%,处 理组3下降了 29. 65%。表明在不同镉污染水平的土壤中,施用土壤重金属修复剂后短期内 土壤中的有效态镉明显降低。
[0048] 表3 土壤重金属修复剂对不同程度镉污染土壤的修复效果
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[0050] 实施例3、土壤重金属修复剂的盆栽试验应用效果
[0051] 1试验处理
[0052] 供试植物为油麦菜,选择长势一致的幼苗进行盆栽试验,盆栽土壤为自制镉污染 土壤,试验设8个处理,处理间的菌液的施用量差异用灭菌的培养基补齐,重复5次,每盆 5-6株,试验处理设计如表4。
[0053] 表4油麦菜盆栽试验处理设计
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[0055] 注:淡紫拟青霉、东方伊萨酵母、地衣芽孢杆菌分别简称为淡紫、地衣、东方。
[0056] 2结果与分析
[0057] 各处理置于具有避雨、通风、调温的功能的温室中,统一进行日常喷雾浇水,油麦 菜种植40d采收,根据GB5009. 15-2014检测植株可食部分中镉的含量。检测土壤中有效 锦、有机质、阳呙子交换量(CEC)的含量。
[0058] 2. 1 土壤重金属修复剂的盆栽施用效果
[0059] 处理1、处理2、处理3和处理4之间的结果如表5所示:(1)在镉污染的土壤中, 油麦菜中镉含量为〇. 51mg/kg,是国标限量值的2. 5倍(根据GB2762-2012食品安全国家 标准食品中污染物的限量的规定,油麦菜的镉含量限量值为〇. 2mg/kg)。常规施肥组中,植 株中的镉含量为〇. 45mg/kg;施用土壤修复剂后,植株中的镉含量降低到0. 26mg/kg,接近 标准中的镉含量限量值;(2)施用土壤修复剂后,油麦菜的镉含量比处理1降低了 49. 73%, 比处理3降低了 33. 43%,比处理4降低了 43. 20%,可见土壤修复剂的施用能有效降低油 麦菜中的镉含量;(3)施用土壤修复剂与对照组相比,有机质含量增加了 17%,pH值升高了 0. 6,土壤阳离子交换量(CEC)增加了 9%,三者的变化均有利于土壤重金属的钝化,pH值升 高土壤中重金属活性降低,有机质则主要是通过改变土壤表面负电荷数量以及与镉离子发 生不同的化学反应而起作用。有机质含量的增加可以促进土壤阳离子交换量的升高,而土 壤阳离子交换量与土壤供肥保肥的能力、土壤的重金属允许量有密切的关系,因而微生物 菌剂可提高油麦菜的产量并降低土壤中有效态镉含量和植株中的镉含量。
[0060] 表5 土壤重金属修复剂对油麦菜中镉含量及土壤性质的影响
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[0062] 2. 2各菌株组合的比较
[0063] 各处理间土壤有效态镉和植株中镉含量变化如表6所示,处理2中的土壤有效态 镉含量和植株中镉含量最低,而其他菌株组合的施用效果均低于复配的土壤修复剂效果。 盆栽试验表明处理2为最优的产品复配组合。三种菌株联合作用优于两两组合。
[0064] 表6各处理间土壤有效态锦和植株中锦含量变化
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[0066] 以上结果仅为施用一次土壤重金属修复剂所得的结果,且土壤镉污染水平为 4. 7mg/kg,远远超过我国土壤环境质量标准(GB15618-1995)的最高值lmg/kg。通过连续施 用,以及生长期追施,完全有望使植物达到食品安全国家标准。
[0067] 实施例4、土壤重金属修复剂的田间试验应用效果
[0068] 1试验地点
[0069] 试验地点为湖南省某重金属污染区,稻田土壤全氮1. 38g/kg、有机质16. 7g/kg、 有效磷 14. 6mg/kg、速效钾 121mg/kg、pH值 5. 6、总锦 1. 29mg/kg。
[0070] 2试验方法
[0071] 供试植物为水稻,水稻品种为泸恢615,试验设4个处理,随机排列,重复3次,小区 面积30m2,四周设保护行,试验处理组分为:
[0072] 处理1 :空白对照(CK1)
[0073] 处理2 :常规施肥(CK2)
[0074] 处理3 :常规施肥+有机活性载体(CK3)
[0075] 处理4 :常规施肥+ 土壤重金属修复剂
[0076] 小区间分隔,单独灌溉,第一次做埂,待埂硬化后再加高一次,田埂要求高出土面 20cm。土壤重金属修复剂以300kg/亩的施用量在土壤翻耕前一次性施入,对照组有机活性 载体施用量为300kg/亩,翻耕拌匀,使土壤重金属修复剂与土壤充分混合,平衡30d。结合 常规施肥,施N、P205、K20的量分别为12kg/亩、4kg/亩、6kg/亩,其中70%的氮肥,全部的 磷肥和钾肥作基肥,移栽前施用,30 %氮
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