本发明涉及一种生物协同修复农田重金属污染土壤的方法，属于土壤修复
技术领域：
。
背景技术：
：随着矿产资源的大量开发利用，工业生产的迅猛发展和各种化学产品、农药及化肥的广泛使用，含重金属的污染物通过各种途径进入环境，造成土壤，尤其是农田土壤重金属污染日益严重。重金属污染物不能被化学或生物降解、易通过食物链途径在植物，动物和人体内积累、毒性大，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。因此，农田土壤重金属污染己成为当前日益严重的环境问题，其污染来源和修复技术也一直是国内外研究的热点和难点。目前，土壤重金属污染治理途径主要有两种，一是改变重金属在土壤中的存在状态，使其由活化态转为稳定态；二是从土壤中除去重金属。方法主要有工程物理化学法，包括：客土法、冲洗络合法、电动化学法、热处理法等，但是不适合污染面积较大的土壤；生物修复法包括：植物修复、微生物修复和动物修复等，植物和低等动物修复法对土壤修复的效果不太显著；微生物修复利用土壤中的某些微生物对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用，从而降低土壤中重金属的毒性。该技术可以使重金属污染物从土壤中去除，对周围环境影响较小，不会产生二次污染，具有的巨大土壤修复潜力。但现有的重金属污染土壤的微生物修复技术存在一定的局限性，如微生物修复持续时间长、见效慢、一般形成络合物降低重金属的危害，并不能将重金属从土壤中除去。植物修复技术是利用植物及其根际微生物对土壤污染物的吸收、挥发、转化、降解、固定作用而去除土壤中污染物的修复技术。目前已经发现很多植物可同时对多种重金属有强大的富集能力，但大多数植物修复方法效果不显著、见效慢、修复时间长，修复效果不稳定，不适用于大面积土壤的治理，再加上受到气候、土壤环境的影响，使得这些植物的重金属积累量有限，从而在其应用上受到限制。所以，亟待寻找一种修复工程量小，不会破坏土体结构，修复效果好，不易受外界环境的影响的重金属修复方法。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的重金属污染土壤修复技术中，物理化学法工程量大、投资高，易破坏土体结构，引起土壤肥力下降，造成二次污染，而生物修复法修复效果差，重金属富集量有限，易受气候、土壤环境影响的缺陷。提供了一种生物协同修复农田重金属污染土壤的方法。为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：（1）按等质量比称取披碱草、圆锥南芥、芸苔和鸭拓草种子，用温水浸泡后放入室内苗床中育苗，待幼苗长出2片真叶，从苗床中挖取幼苗，用去离子水冲洗去除根系泥土，再将幼苗移植于优选盆中；（2）每天向移植进优选盆中的幼苗淋洒5～10ml营养液，静置培养20～25天后，停止淋洒营养液改为淋洒质量浓度为200mg/l醋酸铅溶液，控制淋洒量为5～10ml/天，如此培养15天后，停止淋洒醋酸铅溶液改为淋洒质量浓度为200mg/l硝酸铜溶液，控制淋洒量为5～10ml/天，继续培养15天后停止淋洒硝酸铜溶液改为淋洒质量浓度为200mg/l醋酸锌溶液，控制淋洒量为5～10ml/天，静置培养15天，培养完成后，存活下的植株即为优选植株，备用；（3）按重量份数计，称取20～30份黄岑、10～15份升麻、5～10份鱼腥草、20～30份锁阳和30～40份沙苑子放入石臼中，用石杵反复研磨捣碎，得到混合中药粉碎物；（4）将上述混合中药粉碎物和水混合后熬制，熬制完成后过滤分离，分别得到中药滤渣和中药滤液，将葡萄和中药滤液混合后装入发酵罐中，密封发酵；（5）待上述发酵结束后，取出发酵产物过滤分离，分别得到发酵滤渣和发酵滤液，将发酵滤渣和上述中药滤渣混合得到垫底料，所得发酵滤液即为自制金属活化剂，备用；（6）在待修复的农田中开挖种植坑，向每个种植坑中添加上述垫底料，再在垫底料上方覆盖一层土壤，最后将步骤（2）备用的优选植株栽入种植坑中，回土固定即可完成优选植株移植；（7）待上述优选植株移植完成后，向待修复农田中引水，使优选植株自然生长15～20天，再将步骤（5）备用的自制金属活化剂淋洒至待修复农田中，使优选植株继续自然生长15～20天；（8）待上述自然生长结束后，向待修复农田中投加田鼠，使田鼠自然取食待修复农田中优选植株的根须，如此处理10～15天后，用收割机收割去除待修复农田中的优选植株；（9）待上述优选植株收割去除结束后，向农田中按灌溉量为100m3/亩灌入水，驱除捕捉农田中的田鼠，自然静置3～5天后，即可完成对重金属污染土壤的修复。所述的优选盆是将沙子用浓度为2%硝酸溶液和去离子水分别冲洗3～5次，再按500～600g/盆的量装入花盆中制得。步骤（1）中所述的温水温度为20～35℃，浸泡时间为6～8h，育苗温度为25～35℃。所述的营养液是由0.90～0.95份硝酸钙、0.50～0.52份硝酸钾、0.30～0.40份硝酸铵、0.13～0.15份磷酸二氢钾、0.40～0.50份硫酸镁、0.01～0.03份硫酸亚铁和0.05～0.08份钼酸钠以及1000份水混合配制得到。步骤（4）中所述的混合中药粉碎物和水的质量比为1：10，熬制温度为100～110℃，熬制时间为3～4h，葡萄和中药滤液的质量比为1:5，密封发酵温度为30～40℃，密封发酵时间为10～12天。步骤（6）中所述的种植坑行株距为50cm×40cm，种植坑深度为8～10cm，垫底料添加厚度为1～2cm，垫底料上方覆盖的土壤厚度为1cm。步骤（7）中所述的引水灌溉量为50m3/亩，自制金属活化剂淋洒量为900～1000ml/m2。步骤（8）中所述的田鼠投加密度为90～100只/亩。本发明的有益效果是：本发明首先通过对几种能够富集重金属的植物进行诱导性筛选培养，挑出能在高重金属浓度土壤中生存的植株，种入待修复农田中，再从中药中提取出具有螯合金属离子能力的成分，将提取物和葡萄共混发酵，在发酵物中有机羧酸的辅助下，进一步提高提取物的络合性能，得到金属活化剂，用发酵残渣和中药残渣为植株生长提供养分，并且不同种类优选植株在同一块地的竞争关系增强了植株根系物质的分泌，分泌物和金属活化剂协同作用使土壤中的重金属离子形成可溶性的螯合物，降低土壤ph值，增强重金属的生物有效性，从而提高了优选植株根系对重金属的富集量，在植株富集完成后再通过投放田鼠取食土壤中优选植株的丰富根系，灌水驱除田鼠后即可完成对土壤重金属污染的修复，本发明通过不同生物之间的协同作用，提高了植物根系对重金属的富集量，并且修复周期短，对重金属的去除效果极佳，具有广阔的应用前景。具体实施方式称取披碱草、圆锥南芥、芸苔和鸭拓草种子各30～40g，用20～35℃的温水浸泡6～8h后放入室内苗床中在25～35℃下育苗，待幼苗长出2片真叶，从苗床中挖取幼苗，用去离子水冲洗去除根系泥土，再将幼苗移植于优选盆中；每天向移植进优选盆中的幼苗淋洒5～10ml营养液，静置培养20～25天后，停止淋洒营养液改为淋洒质量浓度为200mg/l醋酸铅溶液，控制淋洒量为5～10ml/天，如此培养15天后，停止淋洒醋酸铅溶液改为淋洒质量浓度为200mg/l硝酸铜溶液，控制淋洒量为5～10ml/天，继续培养15天后停止淋洒硝酸铜溶液改为淋洒质量浓度为200mg/l醋酸锌溶液，控制淋洒量为5～10ml/天，静置培养15天，培养完成后，存活下的植株即为优选植株；按重量份数计，称取20～30份黄岑、10～15份升麻、5～10份鱼腥草、20～30份锁阳和30～40份沙苑子放入石臼中，用石杵反复研磨捣碎30～40min得到混合中药粉碎物；将混合中药粉碎物和水按质量比为1：10混合后在100～110℃下熬制3～4h，熬制完成后过滤分离，分别得到中药滤渣和中药滤液，再按质量比为1:5将葡萄和中药滤液混合后装入发酵罐中，密封罐口后在30～40℃下密封发酵10～12天；待发酵结束后，取出发酵产物过滤分离，分别得到发酵滤渣和发酵滤液，将发酵滤渣和中药滤渣混合得到垫底料，所得发酵滤液即为自制金属活化剂；按行株距为50cm×40cm在待修复的农田中开挖种植坑，控制种植坑深度为8～10cm，向每个种植坑中添加厚度为1～2cm的垫底料，再在垫底料上方覆盖一层厚度为1cm的土壤，最后将优选植株栽入种植坑中，回土固定即可完成优选植株移植；待优选植株移植完成后，按灌溉量为50m3/亩向待修复农田中引水，使优选植株自然生长15～20天，再将自制金属活化剂按淋洒量为900～1000ml/m2淋洒至待修复农田中，使优选植株继续自然生长15～20天；待自然生长结束后，按投加密度为90～100只/亩向待修复农田中投加田鼠，使田鼠自然取食待修复农田中优选植株的根须，如此处理10～15天后，用收割机收割去除待修复农田中的优选植株；待优选植株收割去除结束后，向农田中按灌溉量为100m3/亩灌入水，驱除捕捉农田中的田鼠，自然静置3～5天后，即可完成对重金属污染土壤的修复。所述的优选盆是将沙子用浓度为2%硝酸溶液和去离子水分别冲洗3～5次，再按500～600g/盆的量装入花盆中制得。所述的营养液是由0.90～0.95份硝酸钙、0.50～0.52份硝酸钾、0.30～0.40份硝酸铵、0.13～0.15份磷酸二氢钾、0.40～0.50份硫酸镁、0.01～0.03份硫酸亚铁和0.05～0.08份钼酸钠以及1000份水混合配制得到。实例1称取披碱草、圆锥南芥、芸苔和鸭拓草种子各40g，用35℃的温水浸泡8h后放入室内苗床中在35℃下育苗，待幼苗长出2片真叶，从苗床中挖取幼苗，用去离子水冲洗去除根系泥土，再将幼苗移植于优选盆中；每天向移植进优选盆中的幼苗淋洒10ml营养液，静置培养25天后，停止淋洒营养液改为淋洒质量浓度为200mg/l醋酸铅溶液，控制淋洒量为10ml/天，如此培养15天后，停止淋洒醋酸铅溶液改为淋洒质量浓度为200mg/l硝酸铜溶液，控制淋洒量为10ml/天，继续培养15天后停止淋洒硝酸铜溶液改为淋洒质量浓度为200mg/l醋酸锌溶液，控制淋洒量为10ml/天，静置培养15天，培养完成后，存活下的植株即为优选植株；按重量份数计，称取30份黄岑、15份升麻、10份鱼腥草、30份锁阳和40份沙苑子放入石臼中，用石杵反复研磨捣碎40min得到混合中药粉碎物；将混合中药粉碎物和水按质量比为1:10混合后在110℃下熬制4h，熬制完成后过滤分离，分别得到中药滤渣和中药滤液，再按质量比为1:5将葡萄和中药滤液混合后装入发酵罐中，密封罐口后在40℃下密封发酵12天；待发酵结束后，取出发酵产物过滤分离，分别得到发酵滤渣和发酵滤液，将发酵滤渣和中药滤渣混合得到垫底料，所得发酵滤液即为自制金属活化剂；按行株距为50cm×40cm在待修复的农田中开挖种植坑，控制种植坑深度为10cm，向每个种植坑中添加厚度为2cm的垫底料，再在垫底料上方覆盖一层厚度为1cm的土壤，最后将优选植株栽入种植坑中，回土固定即可完成优选植株移植；待优选植株移植完成后，按灌溉量为50m3/亩向待修复农田中引水，使优选植株自然生长20天，再将自制金属活化剂按淋洒量为1000ml/m2淋洒至待修复农田中，使优选植株继续自然生长20天；待自然生长结束后，按投加密度为100只/亩向待修复农田中投加田鼠，使田鼠自然取食待修复农田中优选植株的根须，如此处理15天后，用收割机收割去除待修复农田中的优选植株；待优选植株收割去除结束后，向农田中按灌溉量为100m3/亩灌入水，驱除捕捉农田中的田鼠，自然静置5天后，即可完成对重金属污染土壤的修复。所述的优选盆是将沙子用浓度为2%硝酸溶液和去离子水分别冲洗5次，再按600g/盆的量装入花盆中制得。所述的营养液是由0.95份硝酸钙、0.52份硝酸钾、0.40份硝酸铵、0.15份磷酸二氢钾、0.50份硫酸镁、0.03份硫酸亚铁和0.08份钼酸钠以及1000份水混合配制得到。实例2称取披碱草、圆锥南芥、芸苔和鸭拓草种子各30g，用20℃的温水浸泡6h后放入室内苗床中在25℃下育苗，待幼苗长出2片真叶，从苗床中挖取幼苗，用去离子水冲洗去除根系泥土，再将幼苗移植于优选盆中；每天向移植进优选盆中的幼苗淋洒5ml营养液，静置培养20天后，停止淋洒营养液改为淋洒质量浓度为200mg/l醋酸铅溶液，控制淋洒量为5ml/天，如此培养15天后，停止淋洒醋酸铅溶液改为淋洒质量浓度为200mg/l硝酸铜溶液，控制淋洒量为5ml/天，继续培养15天后停止淋洒硝酸铜溶液改为淋洒质量浓度为200mg/l醋酸锌溶液，控制淋洒量为5ml/天，静置培养15天，培养完成后，存活下的植株即为优选植株；按重量份数计，称取20份黄岑、10份升麻、5份鱼腥草、20份锁阳和30份沙苑子放入石臼中，用石杵反复研磨捣碎30min得到混合中药粉碎物；将混合中药粉碎物和水按质量比为1:10混合后在100℃下熬制3h，熬制完成后过滤分离，分别得到中药滤渣和中药滤液，再按质量比为1:5将葡萄和中药滤液混合后装入发酵罐中，密封罐口后在30℃下密封发酵10天；待发酵结束后，取出发酵产物过滤分离，分别得到发酵滤渣和发酵滤液，将发酵滤渣和中药滤渣混合得到垫底料，所得发酵滤液即为自制金属活化剂；按行株距为50cm×40cm在待修复的农田中开挖种植坑，控制种植坑深度为8cm，向每个种植坑中添加厚度为1cm的垫底料，再在垫底料上方覆盖一层厚度为1cm的土壤，最后将优选植株栽入种植坑中，回土固定即可完成优选植株移植；待优选植株移植完成后，按灌溉量为50m3/亩向待修复农田中引水，使优选植株自然生长15天，再将自制金属活化剂按淋洒量为900ml/m2淋洒至待修复农田中，使优选植株继续自然生长15天；待自然生长结束后，按投加密度为90只/亩向待修复农田中投加田鼠，使田鼠自然取食待修复农田中优选植株的根须，如此处理10天后，用收割机收割去除待修复农田中的优选植株；待优选植株收割去除结束后，向农田中按灌溉量为100m3/亩灌入水，驱除捕捉农田中的田鼠，自然静置3天后，即可完成对重金属污染土壤的修复。所述的优选盆是将沙子用浓度为2%硝酸溶液和去离子水分别冲洗3次，再按500g/盆的量装入花盆中制得。所述的营养液是由0.90份硝酸钙、0.50份硝酸钾、0.30份硝酸铵、0.13份磷酸二氢钾、0.40份硫酸镁、0.01份硫酸亚铁和0.05份钼酸钠以及1000份水混合配制得到。实例3称取披碱草、圆锥南芥、芸苔和鸭拓草种子各35g，用30℃的温水浸泡7h后放入室内苗床中在32℃下育苗，待幼苗长出2片真叶，从苗床中挖取幼苗，用去离子水冲洗去除根系泥土，再将幼苗移植于优选盆中；每天向移植进优选盆中的幼苗淋洒7ml营养液，静置培养22天后，停止淋洒营养液改为淋洒质量浓度为200mg/l醋酸铅溶液，控制淋洒量为7ml/天，如此培养15天后，停止淋洒醋酸铅溶液改为淋洒质量浓度为200mg/l硝酸铜溶液，控制淋洒量为7ml/天，继续培养15天后停止淋洒硝酸铜溶液改为淋洒质量浓度为200mg/l醋酸锌溶液，控制淋洒量为7ml/天，静置培养15天，培养完成后，存活下的植株即为优选植株；按重量份数计，称取25份黄岑、12份升麻、7份鱼腥草、25份锁阳和35份沙苑子放入石臼中，用石杵反复研磨捣碎35min得到混合中药粉碎物；将混合中药粉碎物和水按质量比为1:10混合后在105℃下熬制4h，熬制完成后过滤分离，分别得到中药滤渣和中药滤液，再按质量比为1:5将葡萄和中药滤液混合后装入发酵罐中，密封罐口后在35℃下密封发酵11天；待发酵结束后，取出发酵产物过滤分离，分别得到发酵滤渣和发酵滤液，将发酵滤渣和中药滤渣混合得到垫底料，所得发酵滤液即为自制金属活化剂；按行株距为50cm×40cm在待修复的农田中开挖种植坑，控制种植坑深度为9cm，向每个种植坑中添加厚度为1cm的垫底料，再在垫底料上方覆盖一层厚度为1cm的土壤，最后将优选植株栽入种植坑中，回土固定即可完成优选植株移植；待优选植株移植完成后，按灌溉量为50m3/亩向待修复农田中引水，使优选植株自然生长17天，再将自制金属活化剂按淋洒量为950ml/m2淋洒至待修复农田中，使优选植株继续自然生长17天；待自然生长结束后，按投加密度为95只/亩向待修复农田中投加田鼠，使田鼠自然取食待修复农田中优选植株的根须，如此处理12天后，用收割机收割去除待修复农田中的优选植株；待优选植株收割去除结束后，向农田中按灌溉量为100m3/亩灌入水，驱除捕捉农田中的田鼠，自然静置4天后，即可完成对重金属污染土壤的修复。所述的优选盆是将沙子用浓度为2%硝酸溶液和去离子水分别冲洗4次，再按550g/盆的量装入花盆中制得。所述的营养液是由0.92份硝酸钙、0.51份硝酸钾、0.35份硝酸铵、0.14份磷酸二氢钾、0.45份硫酸镁、0.02份硫酸亚铁和0.07份钼酸钠以及1000份水混合配制得到。对照例1：利用植物修复法进行修复，使用的植物为牧草。对照例2：利用微生物法进行修复，使用的微生物为硫酸还原菌。对照例3：利用动物修复法进行修复，使用的动物为蚯蚓。选取重金属含量大体一致的重金属土壤，运用实例及对照例的修复方法进行修复，并将实例及对照例修复后的农田的土壤进行采样，检测出土壤的ph为6.8～7.2，再根据《土壤环境质量标准》gb15618-1995的标准进行检测重金属含量，检测数据如表1。锌（mg/kg）铅（mg/kg）铜（mg/kg）镉（mg/kg）未处理前85654582297.2实例1210200320.15实例2190180300.10实例3195220290.13对照例1260270651.5对照例2230252450.8对照例3240260561.2由表1可知，本发明重金属修复方法修复效果好，达到农田治理标准，有利于农作物生长。当前第1页12