CN104259196B - 综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法，包括杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解三个过程。其中所述杀虫剂喷洒过程中的杀虫剂，由下列材料制成，均为质量份：有机肥280-320份、微生物菌剂28-32份、除虫菊0.05-0.1份，鱼藤0.03-0.09份和苏云金杆菌粉末0.02-0.06份。本发明修复重金属污染土壤的方法，既能提高土壤肥效，还能灭杀土壤与地表的害虫，还增加了微生物分解过程，效果显著，操作简单。

Description

综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法

技术领域

本发明公开了一种土壤修复方法，尤其是涉及综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法，属于土壤修复方法领域。

背景技术

土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。污染土壤的重金属主要包括汞（Hg）、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大，应特别注意防止重金属对土壤污染。

当前土壤修复措施，根据处理方式，处理后土壤位置是否改变，可分为原位治理和异位治理。异位治理环境风险较低，见效快且系统处理预测性较高，但成本高、对环境扰动大。相对来说，原位治理则更为经济实用，操作简单。根据治理工艺及原理的不同，污染土壤治理技术可分为：工程治理措施和物理化学修复两大类。工程治理措施主要包括：客土、换土、去表土和深耕翻土等措施；物理化学修复主要包括：固化/稳定化、电动修复、络合淋洗、蒸汽浸提、氧化还原、农业修复、生物修复等。针对土壤重金属污染的修复技术主要有：植物修复，原位化学淋洗，异位化学淋洗，土壤性能改良，固化修复技术，物理分离修复技术，玻璃化修复，热力学修复，热解析修复，电动力学修复，换土修复等。

公告号CN101947539B（申请号201010248855.8）的中国专利文献公开了一种处理重金属污染物的土壤修复方法，按土壤中的重金属含量高低，将土壤分成三类，即重度污染土壤、中度污染土壤和轻微污染土壤，针对重度污染土壤的修复方法是先进行化学淋洗，再进行蚯蚓富集修复和植物修复；针对中度污染的土壤的修复方法包括蚯蚓富集修复和植物修复；针对轻微污染土壤的修复方法是植物修复。公布号CN102076436B（申请号200980124086.6）的中国专利文献公开了一种土壤修复方法，包括以下步骤：将金属结合颗粒加入到含有一种或多种金属污染物的场地从而使所述一种或多种金属污染物的至少一些被所述颗粒螯合，和用植物在所述场地繁殖。公布号CN103833274A（申请号201310751031.6）的中国专利文献公开了一种重金属污染土固化剂及其使用方法，固化剂为胶凝材料、生物碳、植物纤维和稳定剂的组合，固化剂中各物质的质量按照重金属污染土干重的百分含量添加，胶凝材料10-15%，生物碳5%，植物纤维10%，稳定剂1%。添加顺序依次为稳定剂、生物碳、植物纤维和胶凝材料。在稳定过程中加入化学稳定剂和生物碳，能吸附重金属并使其钝化，失去迁移性，制备重金属污染土泥浆为后期化学反应提供条件，整个处理过程无粉尘污染，无富余污水排放。加入植物纤维，能够有效防止常规固化剂固化重金属污染土后的开裂，提高了固化体的耐久性。

现今主流土壤修复技术，方法虽然较多，但是均存在缺陷，比如操作复杂、修复成本高等，故仍需要研究发明一种更加简单有效的土壤修复方法。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的是提供一种修复重金属污染土壤的方法，具有操作简单、成本低、适用范围广、环境风险低的特点。

本发明的技术方案是：

综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法，包括杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解三个过程。其中所述杀虫剂喷洒过程中的杀虫剂，由下列材料制成，均为质量份：有机肥280-320份、微生物菌剂28-32份、除虫菊0.05-0.1份，鱼藤0.03-0.09份和苏云金杆菌粉末0.02-0.06份。

优选方案为：有机肥290-310份、微生物菌剂29-31份、除虫菊0.06-0.09份、鱼藤0.05-0.07份和苏云金杆菌粉末0.03-0.05份。

更加优选的为：有机肥300份、微生物菌剂30份、除虫菊0.08份、鱼藤0.06份和苏云金杆菌粉末0.04份。

所述杀虫剂的制备工艺是：

①将有机肥至于无菌的塑料薄膜上，摊平，盖上无菌的塑料薄膜紫外线杀菌1-5天（优选3天），掀去薄膜，置于阴凉地加入微生物菌剂混匀备用；

②将除虫菊和鱼藤置于非铁质的容器内，用温度为10-20℃的温开水浸泡30分钟，用水量为原料重量的3-5倍（优选4倍），置于无烟的炉火上，密封小火煎煮30-50分钟（优选40分钟），静置5-10小时（优选7.5小时），取上清液待用；

③将苏云金杆菌粉末一同放入配药器中，用木棍将其搅拌均匀，在将步骤②所得上清液加入到配药器中，混匀，加入喷雾器中，兑水，均匀的喷洒在步骤①所得有物上，即得杀虫剂。

所述杀虫剂喷洒过程为：将所述杀虫剂均匀的撒在土壤上面，用翻土机将土壤翻匀，晾晒1-3天（优选2天）。

所述蚯蚓修复过程为：

①将养殖好的蚯蚓放入喷洒杀虫剂的土壤中，每隔1天浇一次水，每次浇水在上午的11点-下午2点；

②蚯蚓收集：在收集蚯蚓的前4天停止浇水，将即将腐烂的树叶或者秸秆铺设在土壤表面，招引蚯蚓在表层活动，收集蚯蚓。

所述微生物分解过程为：蜣螂放置于已经收集过蚯蚓的土壤，待4天后，收集蜣螂。

上述三个修复过程构成一个周期，一个周期历时两个月，土地修复需要循环三个周期，从每年阴历3月份开始到九月份结束。

各原材料作用分别为：

有机肥：俗称农家肥，是指含有大量生物物质、动植物残体、排泄物、生物废物等物质的缓效肥料。有机肥中不仅含有植物必需的大量元素、微量元素，还含有丰富的有机养分，有机肥是最全面的肥料。有机肥在农业生产中的作用主要表现在以下几个方面：一、改良土壤、培肥地力有机肥料施入土壤后，有机质能有效地改善土壤理化状况和生物特性，熟化土壤，增强土壤的保肥供肥能力和缓冲能力，为作物的生长创造良好的土壤条件。二、增加产量、提高品质有机肥料含有丰富的有机物和各种营养元素，为农作物提供营养。有机肥腐解后，为土壤微生物活动提供能量和养料，促进微生物活动，加速有机质分解，产生的活性物质等能促进作物的生长和提高农产品的品质。三、提高肥料的利用率有机肥含有养分多但相对含量低，释放缓慢，而化肥单位养分含量高，成分少，释放快。两者合理配合施用，相互补充，有机质分解产生的有机酸还能促进土壤和化肥中矿质养分的溶解。有机肥与化肥相互促进，有利于作物吸收，提高肥料的利用率。

微生物菌剂：目标微生物（有效菌）经过工业化生产扩繁后加工制成的活菌制剂。主要成分：包括凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、棕色固氮菌、胶质芽孢杆菌、米曲霉、长柄木霉。它具有直接或间接改良土壤、恢复地力，维持根际微生物区系平衡，降解有毒、有害物质等作用；应用于农业生产，通过其中所含微生物的生命活动，增加植物养分的供应量或促进植物生长、改善农产品品质及农业生态环境，该产品购自于山东爱福地生物科技有限公司。

除虫菊：除虫菊头序花序中含有4种0.4-2%的杀虫成分，即除虫菊素甲、乙（pyrethrinI、II）及灰菊素甲、乙（cinerinI、II）。杀虫效力以除虫素甲最强。但上述4种成分性不稳定，容易水解而失效。杀虫的药理作用在于麻痹昆虫的神经；昆虫中毒后，初起呕吐、下痢，身体前后蠕动，继而麻痹，可致死亡，致死时间的长短依药量及昆虫种类而异。一般昆虫，经麻痹醉倒后，可在24小时内复苏；家蝇中毒后，在10分钟内全部麻痹，死亡率60-70%。对节虫动物，鱼类、两栖及爬虫类也有毒；对鸟类、哺乳类毒性不明显。除虫菊素甲的杀虫效果比除虫菊素乙强10倍；灰菊素甲与除虫菊素甲的毒力相当，而灰菊素乙与除虫菊素乙的毒力相当。

鱼藤：鱼藤，属于豆科藤本植物，攀援灌木，全体秃净。单数羽状复叶。总状花序腋生或侧生于老枝上；花柄聚生，稍长于萼；萼钟形；花冠蝶形，粉红色。荚果扁平而薄，斜卵形或矩圆形。花期8月。果期9月。其根部含杀虫活性物质——鱼藤酮及类似物。鱼藤酮杀虫谱广，可防治800多种害虫，是三大传统杀虫植物之一。根、茎：灭蝇蛆，并用作农药杀虫剂。枝、叶：外用治湿疹，风湿关节肿痛，跌打肿痛（皮肤未破）。本品含有毒鱼藤酮，毒杀昆虫效果很好。鱼藤作为农业杀虫药，成分中以鱼藤酮的毒力最强，鱼藤素次之，其余极弱。

苏云金杆菌：苏云金杆菌适用作物非常广泛．广泛应用于十字花科蔬菜、茄果类蔬菜、瓜类蔬菜、烟草、水稻、米、高粱、大豆、花生、甘薯、棉花、茶树、苹果、梨、桃、枣、柑橘、棘等多种植物；主要用于防治鳞翅目害虫，如菜青虫、小菜蛾、甜蛾、斜纹夜蛾、甘蓝夜蛾、烟青虫、玉米螟、稻纵卷叶螟、二化螟。

本发明修复重金属土壤的方法中，创新点在于增加了杀虫剂的喷洒过程，并且还有特制的杀虫剂，此杀虫剂由有机肥与具有杀虫功效的植物药与化学药品相结合制备而成，既能提高土壤肥效，还能杀灭土壤里面及地表的害虫；还增加了微生物分解这一过程，能有效的分解微生物，而且是利用蜣螂进行分解，不耗人力，成本低。

具体实施方式

下面结合实施例和实验例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。本发明所用原料皆可从市场购买，比如所用微生物菌剂为石家庄奋豆肥业科技有限公司生产的复合微生物菌剂；山东丰本生物科技股份有限公司生产的微生物菌肥也可用于本发明。所用苏云金杆菌粉末购自郑州皇普农业科技有限公司生产的粉蚧必治牌苏云金杆菌粉。

实施例1综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法，包括杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解三个过程。所述杀虫剂，由下列材料制备而成，均为质量份：有机肥280kg、微生物菌剂28kg、除虫菊0.05kg，鱼藤0.03kg和苏云金杆菌粉末0.02kg。

所述杀虫剂的制备工艺是：

①将有机肥至于无菌的塑料薄膜上，摊平，盖上无菌的塑料薄膜紫外线杀菌1天，掀去薄膜，置于阴凉地加入微生物菌剂混匀备用；

②将除虫菊和鱼藤置于非铁质的容器内，用温度为10-20℃的温开水浸泡30分钟，用水量为原料重量的3倍，置于无烟的炉火上，密封小火煎煮30分钟，静置5小时，取上清液待用；

③将苏云金杆菌粉末一同放入配药器中，用木棍将其搅拌均匀，在将步骤②所得上清液加入到配药器中，混匀，加入喷雾器中，兑水，均匀的喷洒在步骤①所得有物上，即得杀虫剂。

所述杀虫剂喷洒过程为：将杀虫剂均匀的撒在土壤上面，用翻土机将土壤翻匀，晾晒1天。

所述蚯蚓修复过程为：

①将养殖好的蚯蚓放入喷洒杀虫剂的土壤中，每隔1天浇一次水，每次浇水在上午的11点-下午2点；

②蚯蚓收集：在收集蚯蚓的前4天停止浇水，将即将腐烂的树叶或者秸秆铺设在土壤表面，招引蚯蚓在表层活动，收集蚯蚓。

所述微生物分解过程为：蜣螂放置于已经收集过蚯蚓的土壤，待4天后，收集蜣螂。

实施例2综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法，包括杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解三个过程。所述杀虫剂，由下列材料制备而成，均为质量份：有机肥320kg、微生物菌剂32kg、除虫菊0.1kg，鱼藤0.09kg和苏云金杆菌粉末0.06kg。

所述杀虫剂的制备工艺是：

①将有机肥至于无菌的塑料薄膜上，摊平，盖上无菌的塑料薄膜紫外线杀菌5天，掀去薄膜，置于阴凉地加入微生物菌剂混匀备用；

②将除虫菊和鱼藤置于非铁质的容器内，用温度为10-20℃的温开水浸泡30分钟，用水量为原料重量的5倍，置于无烟的炉火上，密封小火煎煮50分钟，静置10小时，取上清液待用；

③将苏云金杆菌粉末一同放入配药器中，用木棍将其搅拌均匀，在将步骤②所得上清液加入到配药器中，混匀，加入喷雾器中，兑水，均匀的喷洒在步骤①所得有物上，即得杀虫剂。

所述杀虫剂喷洒过程为：将杀虫剂均匀的撒在土壤上面，用翻土机将土壤翻匀，晾晒3天。

所述蚯蚓修复过程为：

①将所述杀虫剂均匀的撒在土壤上面，用翻土机将土壤翻匀，待3天后，放入养殖好的蚯蚓；

②每隔1天浇一次水，每次浇水在上午的11点-下午2点；

③蚯蚓收集：在收集蚯蚓的前4天停止浇水，将即将腐烂的树叶或者秸秆铺设在土壤表面，招引蚯蚓在表层活动，收集蚯蚓。

所述微生物分解过程为：蜣螂放置于已经收集过蚯蚓的土壤，待4天后，收集蜣螂。

实施例3综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法，包括杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解三个过程。所述杀虫剂，由下列材料制备而成，均为质量份：有机肥290kg、微生物菌剂29kg、除虫菊0.06kg，鱼藤0.05kg和苏云金杆菌粉末0.03kg。

所述杀虫剂的制备工艺是：

①将有机肥至于无菌的塑料薄膜上，摊平，盖上无菌的塑料薄膜紫外线杀菌2天，掀去薄膜，置于阴凉地加入微生物菌剂混匀备用；

②将除虫菊和鱼藤置于非铁质的容器内，用温度为10-20℃的温开水浸泡30分钟，用水量为原料重量的3.5倍，置于无烟的炉火上，密封小火煎煮35分钟，静置6小时，取上清液待用；

③将苏云金杆菌粉末一同放入配药器中，用木棍将其搅拌均匀，在将步骤②所得上清液加入到配药器中，混匀，加入喷雾器中，兑水，均匀的喷洒在步骤①所得有物上，即得杀虫剂。

所述杀虫剂喷洒过程为：将杀虫剂均匀的撒在土壤上面，用翻土机将土壤翻匀，晾晒1天。

所述蚯蚓修复过程为：

①将养殖好的蚯蚓放入喷洒杀虫剂的土壤中，每隔1天浇一次水，每次浇水在上午的11点-下午2点；

②蚯蚓收集：在收集蚯蚓的前4天停止浇水，将即将腐烂的树叶或者秸秆铺设在土壤表面，招引蚯蚓在表层活动，收集蚯蚓。

所述微生物分解过程为：蜣螂放置于已经收集过蚯蚓的土壤，待4天后，收集蜣螂。

实施例4综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法，包括杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解三个过程。所述杀虫剂，由下列材料制备而成，均为质量份：有机肥310kg、微生物菌剂31kg、除虫菊0.09kg，鱼藤0.07kg和苏云金杆菌粉末0.05kg。

所述杀虫剂的制备工艺是：

①将有机肥至于无菌的塑料薄膜上，摊平，盖上无菌的塑料薄膜紫外线杀菌4天，掀去薄膜，置于阴凉地加入微生物菌剂混匀备用；

②将除虫菊和鱼藤置于非铁质的容器内，用温度为10-20℃的温开水浸泡30分钟，用水量为原料重量的4.5倍，置于无烟的炉火上，密封小火煎煮45分钟，静置8小时，取上清液待用；

③将苏云金杆菌粉末一同放入配药器中，用木棍将其搅拌均匀，在将步骤②所得上清液加入到配药器中，混匀，加入喷雾器中，兑水，均匀的喷洒在步骤①所得有物上，即得杀虫剂。

所述杀虫剂喷洒过程为：将杀虫剂均匀的撒在土壤上面，用翻土机将土壤翻匀，晾晒3天。

所述蚯蚓修复过程为：

①将养殖好的蚯蚓放入喷洒杀虫剂的土壤中，每隔1天浇一次水，每次浇水在上午的11点-下午2点；

②蚯蚓收集：在收集蚯蚓的前4天停止浇水，将即将腐烂的树叶或者秸秆铺设在土壤表面，招引蚯蚓在表层活动，收集蚯蚓。

所述微生物分解过程为：蜣螂放置于已经收集过蚯蚓的土壤，待4天后，收集蜣螂。

实施例5综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法，包括杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解三个过程。所述杀虫剂，由下列材料制备而成，均为质量份：有机肥300kg、微生物菌剂30kg、除虫菊0.08kg、鱼藤0.06kg和苏云金杆菌粉末0.04kg。

所述杀虫剂的制备工艺是：

①将有机肥至于无菌的塑料薄膜上，摊平，盖上无菌的塑料薄膜紫外线杀菌3天，掀去薄膜，置于阴凉地加入微生物菌剂混匀备用；

②将除虫菊和鱼藤置于非铁质的容器内，用温度为10-20℃的温开水浸泡30分钟，用水量为原料重量的4倍，置于无烟的炉火上，密封小火煎煮40分钟，静置7.5小时，取上清液待用；

③将苏云金杆菌粉末一同放入配药器中，用木棍将其搅拌均匀，在将步骤②所得上清液加入到配药器中，混匀，加入喷雾器中，兑水，均匀的喷洒在步骤①所得有物上，即得杀虫剂。

所述杀虫剂喷洒过程为：将杀虫剂均匀的撒在土壤上面，用翻土机将土壤翻匀，晾晒2天。

所述蚯蚓修复过程为：

①将养殖好的蚯蚓放入喷洒杀虫剂的土壤中，每隔1天浇一次水，每次浇水在上午的11点-下午2点；

②蚯蚓收集：在收集蚯蚓的前4天停止浇水，将即将腐烂的树叶或者秸秆铺设在土壤表面，招引蚯蚓在表层活动，收集蚯蚓。

所述微生物分解过程为：蜣螂放置于已经收集过蚯蚓的土壤，待4天后，收集蜣螂。

试验例1实施例5所得综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法的实际应用：

试验地块：选取重金属污染土地，按照网格布点法，每100m取一试样点，共选取20个，检测其重金属含量，重复测量两次，取均值即为该试验区的重金属含量。

试验方法：试验地使用实例5所得综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法，三个修复过程为一个周期，一个周期历时两个月，土壤修复共需要循环三个周期，从每年阴历3月份开始到九月份结束。

试验指标：重金属镉Cd、铜Cu、汞Hg、锌Zn、铅Pb。依据国家标准，重金属含量以Cd<0.3mg/kg、Cu<50mg/kg、Hg<0.3mg/kg、Zn<150mg/kg、Pb<50mg/kg为最终目的。

试验效果见表1。

表1试验地土壤修复前后重金属含量（mg/kg）

本发明所述的综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法，与原有技术相比更具有创新性，更加适合重金属污染土壤的修复，操作简单、成本较低、效果显著。经过试验证明，土壤中的重金属镉Cd、铜Cu、汞Hg、锌Zn、铅Pb含量，在六个月的修复过程后下降幅度明显，并达到最终限定目标。

应当指出的是，具体实施方式只是本发明比较有代表性的例子，显然本发明的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.综合利用生化资源修复重金属污染土壤的方法，其特征是，步骤如下：

（1）杀虫剂喷洒：将杀虫剂均匀的撒在土壤上面，用翻土机将土壤翻匀，晾晒2天；所述杀虫剂，由下列材料制备而成，均为质量份：有机肥300kg、微生物菌剂30kg、除虫菊0.08kg、鱼藤0.06kg和苏云金杆菌粉末0.04kg；所述微生物菌剂为经过工业化生产扩繁后加工制成的活菌制剂，主要成分：包括凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、棕色固氮菌、胶质芽孢杆菌、米曲霉和长柄木霉；所述杀虫剂制备工艺是：①将有机肥置于无菌的塑料薄膜上，摊平，盖上无菌的塑料薄膜紫外线杀菌3天，掀去薄膜，置于阴凉地加入微生物菌剂混匀备用；②将除虫菊和鱼藤置于非铁质的容器内，用温度为10-20℃的温开水浸泡30分钟，用水量为原料重量的4倍，置于无烟的炉火上，密封小火煎煮40分钟，静置7.5小时，取上清液待用；③将苏云金杆菌粉末一同放入配药器中，用木棍将其搅拌均匀，再将步骤②所得上清液加入到配药器中，混匀，加入喷雾器中，兑水，均匀的喷洒在步骤①所得物上，即得杀虫剂；

（2）蚯蚓修复：①将养殖好的蚯蚓放入喷洒杀虫剂的土壤中，每隔1天浇一次水，每次浇水在上午的11点-下午2点；②蚯蚓收集：在收集蚯蚓的前4天停止浇水，将即将腐烂的树叶或者秸秆铺设在土壤表面，招引蚯蚓在表层活动，收集蚯蚓；

（3）蜣螂放置于已经收集过蚯蚓的土壤，待4天后，收集蜣螂。