一种重金属污染土壤修复方法与流程

1.本发明涉及环境工程技术领域，尤其涉及一种重金属污染土壤修复方法。


背景技术：

2.土壤常见的污染形式包括无机污染与有机污染，其中无机污染以重金属元素污染最为显著、危害最大，有机污染以化肥、农药、杀虫杀草剂等最为显著、危害最大。
3.现有技术中对土壤修复剂进行了大量的研究和公开，主要涉及工程措施、化学钝化、植物修复等技术手段。但这些现有技术通常具有修复途径单一、技术同质化严重等问题，导致修复治理效果不明显，成本高、周期长、应用率低，且有潜在二次污染的风险。
4.重金属污染土壤的植物修复技术是根据植物对重金属的可耐受性和超积累特性，利用超积累植物吸收、转移、转化、积累土壤中的重金属，从而达到将重金属从土壤中移除的目的。植物修复技术因其具有经济有效、绿色生态、环境友好、对土壤质量无显著影响、可在污染土壤上开展原位修复等优势，受到广泛关注并成为环境科学领域研究的热点，具有广阔的应用前景。但现有技术中还存在的问题为，超积累植物环境生存竞争力相对较弱、生长缓慢，且修复时间长，修复效果不尽如人意。
5.因此，如何提供一种效果好，见效快的重金属污染土壤修复方法，以解决现有技术当中超积累植物修复重金属污染过程中环境生存竞争力相对较弱，修复效果差的技术问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于一种重金属污染土壤修复方法，以解决现有技术当中超积累植物修复重金属污染过程中修复时间长却修复效果差的技术问题。
7.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
8.本发明提供了一种重金属污染土壤修复方法，包括如下步骤：
9.(1)施用土壤改良剂，然后进行深翻，静置；
10.(2)施用微生物菌粉，然后种植重金属超积累植物；
11.步骤(2)所述微生物菌粉包括如下质量份数的组分：凝结芽孢杆菌12～16份、巨大芽孢杆菌8～12份、蜡状芽孢杆菌6～10份、胶质芽孢杆菌5～9份、类球红细菌2～6份、红球菌2～6份、玉米粉25～35份、淀粉10～20份、棉子饼粉20～30份和麸皮10～16份。
12.优选的，步骤(1)所述土壤改良剂为硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石；所述硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石的质量比为10～20∶25～35：15～25：30～40。
13.优选的，步骤(1)所述土壤改良剂的施用量为60～90kg/亩。
14.优选的，步骤(1)所述深翻的深度为10～20cm。
15.优选的，步骤(1)所述静置的时间为4～8d。
16.优选的，步骤(2)所述重金属超积累植物为商路、火炬鸡冠、鸭跖草、龙葵、木贼、虎耳草和黑麦草中的一种或几种。
17.优选的，步骤(2)所述微生物菌粉的施用量为80～100kg/亩。
18.优选的，所述微生物菌粉的制备方法为：将凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、类球红细菌、红球菌、玉米粉、淀粉、棉子饼粉和麸皮混合。
19.优选的，所述土壤改良剂的制备方法为：将硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石混合。
20.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
21.1、本发明使用土壤改良剂可以有效提高土壤ph值，极大增强带负电荷的土壤胶体对带正电荷重金属离子吸附能力，降低土壤中镉的活性；添加含硅、钙等材料能与镉形成沉淀，降低作物根系镉吸收；
22.2、本发明还在重金属污染的区域内撒入微生物粉，通过微生物的作用对重金属离子进行了进一步的降解和控制。并且，微生物的作用还能进一步促进超积累植物的生长，以促进超积累植物重金属的吸附作用，提升吸附效率。
23.3、本发明方法修复效果好，对于重金属污染的土地，仅需连续作业两年即可正常种植农作物，且不会使农产品中的重金属含量超标。
具体实施方式
24.本发明提供了一种重金属污染土壤修复方法，包括如下步骤：
25.(1)施用土壤改良剂，然后进行深翻，静置；
26.(2)施用微生物菌粉，然后种植重金属超积累植物；
27.步骤(2)所述微生物菌粉包括如下质量份数的组分：凝结芽孢杆菌12～16份、巨大芽孢杆菌8～12份、蜡状芽孢杆菌6～10份、胶质芽孢杆菌5～9份、类球红细菌2～6份、红球菌2～6份、玉米粉25～35份、淀粉10～20份、棉子饼粉20～30份和麸皮10～16份；
28.优选包括如下质量份数的组分：凝结芽孢杆菌13～15份、巨大芽孢杆菌9～11份、蜡状芽孢杆菌7～9份、胶质芽孢杆菌6～8份、类球红细菌3～5份、红球菌3～5份、玉米粉27～33份、淀粉12～18份、棉子饼粉22～28份和麸皮11～15份；
29.进一步优选包括如下质量份数的组分：凝结芽孢杆菌14份、巨大芽孢杆菌10份、蜡状芽孢杆菌8份、胶质芽孢杆菌7份、类球红细菌4份、红球菌4份、玉米粉29～31份、淀粉14～16份、棉子饼粉24～26份和麸皮12～14份；
30.更优选包括如下质量份数的组分：凝结芽孢杆菌14份、巨大芽孢杆菌10份、蜡状芽孢杆菌8份、胶质芽孢杆菌7份、类球红细菌4份、红球菌4份、玉米粉30份、淀粉15份、棉子饼粉25份和麸皮13份。
31.在本发明中，步骤(1)所述土壤改良剂为硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石。
32.在本发明中，所述硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石的质量比为10～20∶25～35：15～25：30～40；优选为12～18∶27～33：17～23：32～38；进一步优选为14～16∶29～31：19～21：34～36；更优选为15∶30：20：35。
33.在本发明中，所述土壤改良剂的制备方法为：将硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石混合。
34.在本发明中，步骤(1)所述土壤改良剂的施用量为60～90kg/亩；优选为70～80kg/亩；进一步优选为75kg/亩。
35.在本发明中，步骤(1)所述深翻的深度为10～20cm；优选为12～18cm；进一步优选
为14～16cm；更优选为15cm。
36.在本发明中，步骤(1)所述静置的时间为4～8d；优选为5～7d；进一步优选为6d。
37.在本发明中，步骤(2)所述重金属超积累植物为商路、火炬鸡冠、鸭跖草、龙葵、木贼、虎耳草和黑麦草中的一种或几种；优选为木贼或黑麦草；进一步优选为黑麦草。
38.在本发明中，步骤(2)所述微生物菌粉的施用量为80～100kg/亩；优选为85～95kg/亩；进一步优选为90kg/亩。
39.在本发明中，所述微生物菌粉的制备方法为：将凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、类球红细菌、红球菌、玉米粉、淀粉、棉子饼粉和麸皮混合。
40.本发明所述凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、类球红细菌和红球菌(红城红球菌)购买于北纳生物。
41.下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
42.以下实施例所述凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、类球红细菌和红球菌(红城红球菌)购买于北纳生物。
43.实施例1
44.本发明提供了一种重金属污染土壤修复方法，步骤如下：
45.(1)撒施土壤改良剂60kg/亩，然后进行深翻10cm，静置4d；
46.(2)撒施微生物菌粉80kg/亩，再次静置4d，然后按行距30cm开种植沟，将商路种子均匀撒入种植沟内，覆土浇水即可。
47.所述土壤改良剂为硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石；所述硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石的质量比为10∶25：15：30；
48.所述土壤改良剂的制备方法为：将硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石粉碎至40目后混合；
49.所述微生物菌粉的制备方法为：将凝结芽孢杆菌12份、巨大芽孢杆菌8份、蜡状芽孢杆菌6份、胶质芽孢杆菌5份、类球红细菌2份、红球菌2份、玉米粉25份、淀粉10份、棉子饼粉20份和麸皮10份混合，其中凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、类球红细菌和红球菌的菌浓度独立为4亿个/ml。
50.实施例2
51.本发明提供了一种重金属污染土壤修复方法，步骤如下：
52.(1)撒施土壤改良剂90kg/亩，然后进行深翻20cm，静置8d；
53.(2)撒施微生物菌粉100kg/亩，再次静置8d，然后按行距30cm开种植沟，以行为单位，将火炬鸡冠、鸭跖草和龙葵相间种植；
54.所述土壤改良剂为硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石；所述硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石的质量比为20∶35：25：40；
55.所述土壤改良剂的制备方法为：将硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石粉碎至60目后混合；
56.所述微生物菌粉的制备方法为：将凝结芽孢杆菌16份、巨大芽孢杆菌12份、蜡状芽孢杆菌10份、胶质芽孢杆菌9份、类球红细菌6份、红球菌6份、玉米粉35份、淀粉20份、棉子饼粉30份和麸皮16份混合，其中凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、
类球红细菌和红球菌的菌浓度独立为8亿个/ml。
57.实施例3
58.本发明提供了一种重金属污染土壤修复方法，步骤如下：
59.(1)撒施土壤改良剂75kg/亩，然后进行深翻15cm，静置6d；
60.(2)撒施微生物菌粉90kg/亩，再次静置6d，然后按行距30cm开种植沟，将黑麦草种子均匀撒入种植沟内，覆土浇水即可。
61.所述土壤改良剂为硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石；所述硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石的质量比为15∶30：20：35；
62.所述土壤改良剂的制备方法为：将硅酸钠、石灰石、海泡石和沸石粉碎至50目后混合；
63.所述微生物菌粉的制备方法为：将凝结芽孢杆菌14份、巨大芽孢杆菌10份、蜡状芽孢杆菌8份、胶质芽孢杆菌7份、类球红细菌4份、红球菌4份、玉米粉30份、淀粉15份、棉子饼粉25份和麸皮13份混合，其中凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、类球红细菌和红球菌的菌浓度独立为6亿个/ml。
64.实施例4
65.选择一块重金属污染区域作为目标区域，大小为2100m2，测定目标区域的铅离子和镉离子的浓度，结果如表1所示：
66.表1试验前不同重金属离子浓度测定结果
67.重金属离子浓度(mg/kg)铅398.694镉0.622
68.(2)以实施例3的方法为实验组；
69.对照组1，其他方法与实施例3相同，区别仅在于没有使用土壤改良剂；
70.对照组2，其他方法与实施例3相同，区别仅在于没有使用微生物菌粉；
71.对照组3，其他方法与实施例3相同，区别仅在于没有种植重金属超积累植物；
72.对照组4，其他方法与实施例3相同，区别仅在于步骤(1)静置时间为2d；
73.对照组5，其他方法与实施例3相同，区别仅在于步骤(1)静置时间为10d；
74.空白对照组，不做任何处理；
75.将目标区域平均划分为21块区域，每个试验组随机在一块区域作业，区域之间做好防护措施，避免相互影响。
76.第一年在重金属超积累植物收割后，对不同试验组区域的重金属含量进行测定，取平均值。结果如表1所示。
77.表1第一年的测定结果
[0078][0079]
第二年各试验组以相同的方法继续实施，在重金属超积累植物收割后，对不同试验组区域的重金属含量进行测定，取平均值。结果如表2所示。
[0080]
表2第二年的测定结果
[0081]
[0082][0083]
由表1和表2的记载内容可知，实验组的重金属修复效果要显著优于其他试验组，而如果不使用土壤改良剂、微生物菌粉或者没有种植重金属超积累植物都会对重金属离子的修复效果产生显著的影响。而从对照组4与对照组5的数据可以看出，静置时间过长或过短都会显著影响土壤改良剂的作用效果，而在本发明的公开范围内，土壤改良剂的使用效果才能达到最优。
[0084]
实施例5
[0085]
在实施例4各试验组修复后的目标区域中种植玉米，种植方法及管理方法相同。在玉米收获后，测定各试验组玉米果穗中的重金属离子的浓度，计算玉米的亩产量，取平均值，结果如表3所示。
[0086]
表3玉米种植测定结果
[0087][0088][0089]
其中，玉米果穗中铅离子和镉离子的检测指标浓度应≤0.2mg/kg。
[0090]
由表3记载的内容可知，使用实施例3方法连续两年进行修复后即可达到农作物的
种植要求，其玉米果穗中重金属离子的含量已经低于检测指标浓度。而空白对照组的各项检测指标均超标，且玉米的产量远远低于实验组。
[0091]
进一步的，对比对照组的数据来看，也证明了本发明土壤改良剂和微生物菌粉具有优异的使用效果。
[0092]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。