一种重金属污染土壤的修复方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及污染土壤治理领域，特别涉及一种重金属污染土壤的修复方法。
【背景技术】
[0002] 土壤不仅是地球生态圈的重要组成部分，也是人类赖以生存的重要自然资源之 一。随着矿产开采、冶炼等工业活动以及污水灌溉、施用污泥和劣质化肥等农业活动的进 行，Cd，Pb等有害重金属不断进入土壤环境中，对正常的生产生活造成污染。因此，治理土 壤重金属污染对生态文明的设及人类健康的生活具有重要意义。
[0003] 土壤重金属污染传统的治理修复方法通常为物理和化学的方法，如稀释和覆土 法、玻璃化技术、热处理技术、淋洗法、电化学法等，传统的修复方法虽然治理效果好，历时 较短，但都存在许多缺陷。比如传统治理方法的成本高、不易管理、易造成二次污染等等。
[0004] 植物修复技术指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，重金属主要包括Hg，Cd，Pb，Cr以及类金属As等，环境中的重金属可 以被植物吸收，如果进入植物可食部分，将危害人类健康。为避免对人体的暴露风险，近年 来选择非食用性经济型作物进行植物修复的研究越来越引起关注，但大多数已报道的植物 修复方法效果不显著、见效慢、修复效果不稳定，再加上受到气候、土壤环境的限制，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。
[0005] 微生物修复是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。
[0006] 如上所述，为了更好地治理重金属金属污染土壤，急需解决以下技术问题： 1.确定合适的耐性作物，其具有种植难度低、易于管理、适用于大面积污染土壤、生长 迅速、生物量大的特点。
[0007] 2.克服耐性作物的重金属吸收效率低下、重金属修复元素单一、修复时间太长、 存活率低的难题。
[0008] 3.避免重金属污染土壤修复治理过程中改变和破坏土壤结构的情况。
【发明内容】
[0009] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种种植难度低、耐受 性强、不进入食物链且能够提高土壤肥力、不造成二次污染的重金属污染土壤的修复方法。 [0010] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是： 一种重金属污染土壤的修复方法，包括以下步骤： 1)将趋磁细菌液体培养基添加到重金属污染的土壤中，接种趋磁细菌，翻耕重金属污 染土壤的表层厚10~12cm的土壤，使趋磁细菌培养基、趋磁细菌和重金属污染土壤充分混 合； 2) 培养45~50天，在重金属污染土壤表层3~5cm厚的土壤里添加趋磁细菌液体培养基， 并灌溉，使重金属污染土壤保持淹水状态，并在所述重金属污染的土壤上面设置磁场，保持 29~34 天； 3) 收集步骤2)所述重金属污染土壤表层厚4~6cm的土壤； 4) 用水淋洗步骤3)中收集的重金属污染土壤，使趋磁细菌与重金属污染土壤分离进 入水溶液中，重复淋洗2~4次，然后将重金属活化菌接种到清洗过的土壤中，将土壤填回原 处； 5) 在步骤4)重金属污染土壤上移植竹柳，灌溉重金属污染的土壤，1~2年后，将竹柳整 体移除； 6) 循环重复执行步骤1) ~步骤5)，至土壤中重金属含量达到安全标准。
[0011] 优选的，所述步骤1)中趋磁细菌的接种比例为每平方米重金属污染的土壤中接种 9. OX 109~1. OX 101°个趋磁细菌。
[0012] 优选的，所述步骤1)液体培养基添加量为每平方米重金属污染土壤喷施50~ 80ml液体培养基；所述步骤2)液体培养基添加量为每平方米重金属污染土壤喷施30~ 50ml液体培养基。
[0013] 优选的，所述步骤2)磁场方向背离地面向上，磁场强度为200~300高斯。
[0014] 优选的，所述步骤4)重金属活化菌菌液包括芽孢杆菌和荧光假单胞菌，芽孢 杆菌菌液：荧光假单胞菌菌液体积比为1~2:1，每千克淋洗过土壤接种重金属活化菌液 100~300mL〇
[0015] 优选的，所述步骤5)竹柳种植前将竹柳种苗的根置于浓度为55~70mg/L的植 物生长调节剂中，浸泡24h~36h。
[0016] 优选的，所述植物生长调节剂包括吲哚乙酸、萘乙酸和赤霉素，吲哚乙酸：萘乙酸： 赤霉素的重量比2~4:0.5:1。
[0017] 优选的，所述步骤5)竹柳种苗移植土层深度为10~20cm，种植密度为株距30~ 35cm X 行距 40 ~45cm。
[0018] 优选的，所述在步骤5)竹柳种苗移植后每隔2~3天再灌溉1次，之后保持田间持 水量为68~72%。
[0019] 优选的，所述种植竹柳以后，每5~7个月向在步骤5)重金属污染土壤中施撒含N、 P、K的肥料作为追肥。
[0020] 本发明的有益效果是： 1.趋磁细菌属于革兰氏阴性菌，是专性微好氧、兼性或专性厌氧细菌，具有负趋氧特 性，细胞内有沿菌体长轴排列、由膜包被的磁小体颗粒链，在磁场的作用下可以定向运动， 而且对重金属有较强的吸附能力；在地磁场的作用下趋磁细菌可以向地下深处移动，由于 地磁场的作用力很弱，在土壤表面设置磁场，并通过控制磁场的方向使趋磁细菌集中在小 面积内，步骤2)中灌溉重金属污染土壤的目的是降低土壤表层的含氧量，创造有利于趋磁 细菌生存的环境。
[0021] 2.趋磁细菌对重金属离子的吸附是以细胞表面的吸附为主，因此趋磁细菌对重 金属的吸附速度很快，在其移动的过程中有效吸附土壤中的重金属，大大降低了土壤中重 金属的积累量。
[0022] 3.本发明步骤4)得到的淋洗液回收重金属，一方面防止重金属在回到土壤或者 水体，另一方面回收的重金属具有很高的附加价值，可以增加收益。趋磁细菌的回收率达到 90%以上，淋洗液重金属回收率达到99%以上，有利于重金属污染土壤的修复。
[0023] 4.针对多种重金属元素同时存在时，重金属元素之间存在竞争关系，趋磁细菌对 元素的吸附表现出选择性，为了避免重金属离子修复的不彻底，进而选用竹柳和重金属活 化菌进行联合修复，竹柳做为非食用性植物用于修复土壤有效避免了污染物再次进入食物 链；竹柳生长迅速，对生长环境的适应性强，且对多种重金属具有耐受性，吸收效率高，可以 用于高档家具框材和高档装饰板材。
[0024] 5.芽孢杆菌和荧光假单胞菌通过代谢作用能产生多种低分子量的有机酸，如甲 酸、乙酸、丙酸和丁酸等，从而直接或间接的影响着土壤中重金属的形态，起到活化重金属 的作用，提高植物对重金属的吸收效率。
[0025] 总之，本发明重金属污染土壤的方修复法与传统的污染土壤治理方法相比，具有 投资少、技术要求不高、种植难度低、易于管理、适用于大面积污染土壤、对环境扰动少，土 壤治理效果好，且可以在治理污染土壤的同时美化环境，实用性强。
【具体实施方式】
[0026] 以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业 技术人员的理解： 趋磁细菌的提取方法：将南京锁金村污水处理厂的活性污泥与已经过灭菌降至室 温的富集培养基按1 :2的体积比混合均匀，放入广口瓶中，用已灭菌的纱布封住瓶口， 28°C静置避光培养30 d，用趋磁细菌收集器收集趋磁细菌(具体参考：刘琚，周培国，张齐 生.趋磁细菌处理含Cu、Zn废水的应用研究[J].环境科技，2013(26)4:20-24)。将收 集的趋磁细菌按照10%的接种量，接种到富集培养基，静止避光、23°C下、当菌液浓度达到 9. OX 109~1. OX 101°的时候，测定吸附重金属的性能，具体如下： 取菌液l〇ml，加到100mL的Ni3+离子含量30mg/L、Fe3+离子含量50mg/L、Pb 2+离子含 量50mg/L、Cu3+离子含量40mg/L的溶液中28°C下培养2h，测定水中Ni 3+、Pb' Cu3+和Fe 3+离子的含量，Ni' Pb' Cu3+和Fe 3+离子吸附率分别达到80%以上，即作为本发明的趋磁细 菌使用。本发明中的趋磁细菌可以从其它活性污泥或者重金属污染的土壤中分离，也可以 使是现有公开的趋磁细菌菌株，只要其吸附率得到要求即可。以下实施例中的所用到的趋 磁细菌是按照上述方法筛选到的，不再赘述。
[0027] 趋磁细菌的液体培养基（富集培养基）组成：4000 mg/L CHO ·Η0,1500 mg/L (NH4) S04,200 mg/L CH3C00Na，1500 mg/L Fe2(S04)3, 50 mg/L 钴胺素，2 ml/L 柠檬酸铁，30 mg/L MgS04, lOmg/L ZnS04, lOmg/L MnS04。
[0028] 芽孢杆菌和荧光假单胞菌的培养：分别取芽孢杆菌和荧光假单胞菌接种到液体培 养基中，按照每毫升液体培养基中接种IX l〇6~2. 5 X IO7个细菌，液体培养基的pH为6~7， 培养温度为32~36°C，培养15~20h后，获得处于生长对数期的菌液，每毫升培养液中含 有5. OX 107~3. 5X IO8个细菌