CN104289507A

CN104289507A - 利用动物处理重度重金属污染土壤的修复方法

Info

Publication number: CN104289507A
Application number: CN201410557279.3A
Authority: CN
Inventors: 苗庆龄
Original assignee: 苗庆龄
Current assignee: Dalian Earth Environment Technology Co., Ltd.
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2034-10-21
Also published as: CN105583219A; CN104289507B; CN105583218A

Abstract

本发明提供了一种利用动物处理重度重金属污染土壤的修复方法，该方法主要包括杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解三个过程。经过杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解即完成了一个完整的修复周期。一个修复周期为2个月，共进行3个修复周期，从每年阴历3月份开始到9月份结束。本发明的创新点表现在：利用动物进行重金属去除，没有二次污染的风险，蚯蚓属于生长快速的动物，整个处理修复的周期相对较短；使用特质杀虫剂，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；增加了微生物的分解的这一过程，能有效的分解微生物，而且是利用蜣螂这一动物进行分解。

Description

利用动物处理重度重金属污染土壤的修复方法

技术领域

本发明涉及一种土壤修复方法，特别地涉及一种利用动物处理重度重金属污染土壤的修复方法，属于土壤修复方法领域。

背景技术

土壤重金属污染时指人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原有含量，并造成生态环境恶化的现象。土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的中药组成部分。在工业化进程中，城市污染加剧，农用化学物质种类和数量增加，土壤重金属污染程度正在加剧，污染面积逐年扩大。有毒重金属在土壤污染过程中具有隐蔽性、长期性、不可降解和不可逆转性的特点，它们不仅导致土壤肥力与作物产量、品质下降，还易引发地下水污染，并通过食物链途径在植物、动物和人体内累积。所以，重视解决土壤重金属污染问题，迫在眉睫。

目前，土壤系统中重金属的污染和防治一直是国内外研究的热点和难点。重金属污染土壤的修复主要基于两种策略：一是去除化，将重金属从土壤中去除，达到清洁土壤的目的；二是固定化，将重金属固定在土壤中限制其释放，从而降低其风险。重金属污染土壤的修复是指利用物理、化学和生物的方法将土壤中的重金属清除出土体或将其固定在土壤中降低其迁移性和生物有效性，降低重金属的健康风险和环境风险。物理化学法对于重金属污染土壤的修复适用性较差，治理成本高，容易造成二次污染，不能从根本上解决大面积的土壤环境污染问题。与传统的物理化学修复法相比，植物修复、动物修复等生物修复技术在重金属污染治理中具有不可替代的优势，并以其治理过程的原位性、治理成本的低廉性、管理与操作的简易性及环境美学的兼容性日益受到人们的重视，并成为修复土壤重金属污染的研究热点之一。

公布号 CN 103143559 A（申请号201310111990.1）的中国专利文献公开了一种修复重金属污染土壤的方法，所述方法的整体过程如下：首先在土壤上繁育藻类，随后利用藻类能够吸收重金属离子的特性，让藻类在生长过程中大量吸附重金属离子，当藻类生长较为旺盛之后养殖蚯蚓，蚯蚓喜食土壤中的有机物，藻类成为蚯蚓进食的首选，这样藻类携带着重金属离子便被蚯蚓吞食，重金属离子随着藻类有机质一起被蚯蚓的消化系统吸收，因此重金属在蚯蚓体内富集。最后通过收获蚯蚓的方式将重金属从土壤系统中移除出去。公告号CN 101947539 B（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。该方法具体为：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，所述的针对重度污染土壤的土壤修复方法包括先进行化学淋洗，再进行蚯蚓富集修复和植物修复；所述的针对中度污染土壤的土壤修复方法包括蚯蚓富集修复和植物修复；所述的针对轻微污染土壤的土壤修复方法为植物修复。公布号 CN 102909215 A（申请号 201210454286.1）的中国发明专利公开了一种化学淋洗和生物修复相结合修复重金属污染土壤的方法。该发明提出先进行化学淋洗修复后进行生物修复的策略进行修复。具体方法为：首先，对不同类型的受污染的土壤，进行分类：重度污染和轻度污染。然后对重度污染的土壤通过添加酸性螯合剂进行淋洗，提取出土壤中高浓度的重金属，对淋洗不完全的部分残留的低浓度的受污染土壤进行生物修复。

发明内容

本发明提供了一种利用动物处理重度重金属污染土壤的修复方法，该方法主要包括杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解三个过程。

在所述杀虫剂喷洒过程中所述杀虫剂主要由有机肥280-320份，微生物菌剂28-32份、苦参碱0.03-0.09份和苏云金杆菌粉末0.02-0.06份制备而成，均为质量份。

优选的，所述杀虫剂主要由有机肥300份，微生物菌剂30份、苦参碱0.06份和苏云金杆菌粉末0.04份制备而成，均为质量份。

所述杀虫剂的制备工艺是：

A、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1-5天，掀去薄膜，置于阴凉地，然后加入微生物菌剂，混匀备用；

B、将苦参碱置于非铁质的容器内，用温度为10-20℃的温开水浸泡20-40分钟，用水量为原料重量的1-5倍，置于无烟的炉火上，小火煎煮30-50分钟，静置5-10小时，取上清液待用；

C、将苏云金杆菌粉末放入配药器中，用木棍将其搅拌均匀，再将步骤B所得上清液加入到配药器中，混匀，倒入喷雾器中，兑水，均匀的喷洒在步骤A所得物上，即得杀虫剂。

所述蚯蚓富集修复为：

A、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1-3天后，放入养殖好的蚯蚓；

B、每隔1天浇一次水，每次浇水在上午的11点-下午2点；

C、蚯蚓收集：在收集蚯蚓的前3-5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：将蜣螂放置于已经收集过蚯蚓的土壤中，待3-5天后，收集蜣螂。

经过杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解即完成了一个完整的修复周期。一个修复周期为2个月，共进行3个修复周期，从每年阴历3月份开始到9月份结束。

上述利用动物处理重度重金属污染土壤的修复方法，优选的方案是，所述的蚯蚓选用湖北环毛蚓蚓种。

上述杀虫剂的制备工艺，优选的方案是，所用微生物菌剂为惠民达菌肥。

上述蚯蚓富集修复，优选的方案是，蚯蚓的富集修复周期为1个半月。

本发明所用处理材料如下：

有机肥：有机肥指用作肥料的粪便、秸秆等有机物，包含粪肥、堆肥等。有机肥有利于提高土壤的肥力。广义上的有机肥：俗称农家肥，包括以各种动物、植物残体或代谢物组成，如人畜粪便、秸秆、动物残体、屠宰场废弃物等。与化肥相比：1）生物有机肥营养元素齐全；化肥营养元素只有一种或几种。2）生物有机肥能够改良土壤；化肥经常使用会造成土壤板结。3）生物有机肥能提高产品品质；化肥施用过多导致产品品质低劣。4）生物有机肥能改善作物根际微生物群，提高植物的抗病虫能力；化肥则是作物微生物群体单一，易发生病虫害。5）生物有机肥能促进化肥的利用，提高化肥利用率；化肥单独使用易造成养分的固定和流失。与精制有机肥相比:精制有机肥是畜禽粪便经过烘干、粉碎后包装出售的商品有机肥。1）生物有机肥完全腐熟，不烧根，不烂苗；精制有机肥未经腐熟，直接使用后在土壤里腐熟，会引起烧苗现象。2）生物有机肥经高温腐熟，杀死了大部分病原菌和虫卵，减少病虫害发生；精制有机肥未经腐熟，在土壤中腐熟时会引来地下害虫。3）生物有机肥中添加了有益菌，由于菌群的占位效应，减少病害发生；精制有机肥由于高温烘干，杀死了里面的全部微生物。4）生物有机肥养分含量高；精制有机肥由于高温处理，造成了养分损失。5）生物有机肥经除臭，气味轻，几乎无臭；精制有机肥未经除臭，返潮即出现恶臭。与农家肥的区别：1）生物有机肥完全腐熟，虫卵死亡率达到95%以上；农家肥堆放简单，虫卵死亡率低。2）生物有机肥无臭；农家肥有恶臭。3）生物有机肥施用方便，均匀；农家肥施用不方便，肥料施用不均匀。与生物菌肥的区别：1）生物有机肥价格便宜，每吨在800元左右；生物菌肥价格昂贵，每吨上万元。2）生物有机肥含有功能菌和有机质，能改良土壤促进被土壤固定养分的释放；生物菌肥只含有功能菌，通过功能菌来促进土壤固定肥料的利用。3）生物有机肥的有机质本身就是功能菌生活的环境，施入土壤后容易存活；而生物菌肥的功能菌可能不适合有的土壤环境。

苦参碱：苦参碱是由豆科植物苦参的干燥根、植株、果实经乙醇等有机溶剂提取制成的，是生物碱。一般为苦参总碱，其主要成分有苦参碱、槐果碱、氧化槐果碱、槐定碱等多种生物碱，以苦参碱、氧化苦参碱含量最高。其他来源为山豆根及山豆根地上部分，纯品外观为白色粉末。在农业中使用的苦参碱农药实际上是指从苦参中提取的全部物质，叫苦参提取物或者苦参总碱。近几年在农业上广泛应用，且有良好的防治效果，是一种低毒、低残留、环保型农药。主要防治各种松毛虫、茶毛虫、菜青虫等害虫。具有杀虫活性、杀菌活性、调节植物生长功能等多种功能：苦参碱作为生物农药的特点：首先苦参碱是一种植物源农药，具有特定性、天然性的特点，只对特定的生物产生作用，在大自然中能迅速分解，最终产物为二氧化碳和水。其次苦参碱是对有害生物具有活性的植物内源化学物质，成分不是单一的，而是化学结果相近的多组和化学结构不相近的多组的结合，相辅相成，共同发挥作用。第三，苦参碱因为多种化学物质共同作用，使其不易导致有害物产生抗药性，能长期使用。第四，对相应的害虫不会直接完全毒杀，而是控制害虫生物种群数量不会严重影响到该植物种群的生产和繁衍。这种机理和在化学农药防护副作用凸显后经过几十年研究得出的综合防治体系中有害生物控制的原则是十分近似的。综上四点可以说明苦参碱与一般高毒、高残留的化学农药有着明显区别，是十分绿色、环保的。

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。

微生物菌剂：微生物菌剂（商品名“惠民达菌肥”）是北京惠民达科技发展中心针对作物栽培和育苗移载面积扩大，连作重茬增多，农作物病虫害日趋严重之状况，采用高新生物技术研制而成的新型生物抗病菌肥。该菌剂由枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌组成，有效活菌数≥2.0亿/克。其功能是：1、改善土壤微生物菌群、抑制土壤病原菌繁殖，可有效预防作物的根腐、立枯等病害。2、活化土壤有机与无机养分，提高肥效率，促进作物循环、长效吸收利用。增根壮苗果实饱满。3、改善土壤团粒结构，消除板结，提供啊保水保肥能力，抗旱、抗逆、抗寒、抗倒伏。4、解磷、解钾、固氮。5、改善土壤微生态环境，防虫抗病。6、提高产量，改善品质。

蚯蚓：蚯蚓在土壤中生活,以有机食物,可提高土壤的通气度及通透性能，利于作物新陈代谢—生长。能够改良土壤,提高肥力。另外,蚯蚓的身体中含有大量的蛋白质和脂肪，营养价值很高，是饲养动物的好饲料。湖北环毛蚓体长70-220毫米，宽3-6毫米，全身草绿色，背中线紫绿或深绿色，常见一红色的背血管，腹面灰色，尾部体腔中常有宝蓝色莹光。环带3节，乳黄或棕黄色，是繁殖率较高和适应性较广的品种。喜潮湿环境，宜在池、塘、河边湿度大的泥土中养殖。

蜣螂：对粪便及腐殖质分解：蜣螂对哺乳动物粪便的快速破碎化、营养物质转移起到关键作用。哺乳动物粪便经过蜣螂的消化系统后,仅少量被吸收消化,大部分被蜣螂排泄到土壤中,这无疑增加了土壤的肥力。另外蜣螂在土壤中掘洞,也疏松了土壤。

本发明的创新点表现在：

1、利用动物进行重金属去除，没有二次污染的风险，蚯蚓属于生长快速的动物，整个处理修复的周期相对较短。

2、使用特质杀虫剂，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。

3、增加了微生物的分解的这一过程，能有效的分解微生物，而且是利用蜣螂这一动物进行分解。

具体实施方式

下面结合实验例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不限于此。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。所用苦参碱购自宝鸡市方晟生物开发有限公司。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：利用动物处理重度重金属污染土壤的修复方法，包括杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解三个过程。

在所述杀虫剂喷洒过程中所述杀虫剂主要由有机肥280份，微生物菌剂28份、苦参碱0.03份和苏云金杆菌粉末0.02份制备而成，均为质量份（35g/份）。

所述杀虫剂的制备工艺是：

A、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1-5天，掀去薄膜，置于阴凉地，然后加入微生物菌剂（惠民达菌肥），混匀备用；

B、将苦参碱置于非铁质的容器内，用温度为10℃的温开水浸泡40分钟，用水量为原料重量的1-5倍，置于无烟的炉火上，小火煎煮30分钟，静置5小时，取上清液待用；

所述蚯蚓富集修复为：

A、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1-3天后，放入养殖好的蚯蚓（湖北环毛蚓）；

B、每隔1天浇一次水，每次浇水在上午的11点-下午2点；

C、蚯蚓收集：在收集蚯蚓的前3-5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。蚯蚓的富集修复周期为1个半月。

实施例2：利用动物处理重度重金属污染土壤的修复方法，包括杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解三个过程。

在所述杀虫剂喷洒过程中所述杀虫剂主要由有机肥320份，微生物菌剂32份、苦参碱0.09份和苏云金杆菌粉末0.06份制备而成，均为质量份（45g/份）。

所述杀虫剂的制备工艺是：

B、将苦参碱置于非铁质的容器内，用温度为20℃的温开水浸泡20分钟，用水量为原料重量的1-5倍，置于无烟的炉火上，小火煎煮50分钟，静置10小时，取上清液待用；

所述蚯蚓富集修复为：

B、每隔1天浇一次水，每次浇水在上午的11点-下午2点；

实施例3：利用动物处理重度重金属污染土壤的修复方法，包括杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解三个过程。

在所述杀虫剂喷洒过程中所述杀虫剂主要由有机肥300份，微生物菌剂30份、苦参碱0.06份和苏云金杆菌粉末0.04份制备而成，均为质量份（55g/份）。

所述杀虫剂的制备工艺是：

所述蚯蚓富集修复为：

B、每隔1天浇一次水，每次浇水在上午的11点-下午2点；

试验例：为表明本发明对重度重金属污染土壤的修复效果，选取重度重金属污染的土壤进行试验观察，现报道如下：

1.资料和方法

1.1一般资料：

2010年2月，通过电感耦合等离子发射光谱（ICP-OES）法测定淄博工业区附近土壤中重金属元素Cr、Cd、Cu、Pb、Hg的含量。

1.2测定标准：

该工业区土壤重金属元素含量根据《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）表1所述执行。经测定五种重金属含量超过三级标准值，该土壤属于重度重金属污染。

1.3 修复方法

实验土壤采用本实施例3所得利用动物处理重度重金属污染土壤的修复方法进行修复，一个修复周期为2个月，共进行3个修复周期，从2010年3月份开始到9月份结束。

1.4 修复标准

根据《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）表1所述，3个修复期后各重金属含量达到一级标准。

1.5 修复结果

修复前后五种重金属元素含量对比，如表1所示。

表1 修复前后五种重金属元素含量比较（mg/kg）

由此可以看到，上述实施的土壤修复效果明显达到目标值。

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，以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议的得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。

Claims

1.利用动物处理重度重金属污染土壤的修复方法，其特征是，包括杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解三个过程。

2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征是，在所述杀虫剂喷洒过程中所述杀虫剂主要由有机肥280-320份，微生物菌剂28-32份、苦参碱0.03-0.09份和苏云金杆菌粉末0.02-0.06份制备而成，均为质量份。

3.根据权利要求2所述的修复方法，其特征是，在所述杀虫剂喷洒过程中所述杀虫剂主要由有机肥300份，微生物菌剂30份、苦参碱0.06份和苏云金杆菌粉末0.04份制备而成，均为质量份。

4.根据权利要求2所述的修复方法，其特征是，所述杀虫剂的制备工艺是：

A、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3-5天，掀去薄膜，置于阴凉地，然后加入微生物菌剂，混匀备用；

5.根据权利要求1所述的修复方法，其特征是，所述蚯蚓富集修复为：

B、每隔1天浇一次水，每次浇水在上午的11点-下午2点；

6.根据权利要求1所述的修复方法，其特征是，所述微生物分解过程为：将蜣螂放置于已经收集过蚯蚓的土壤中，待4-6天后，收集蜣螂。

7.根据权利要求1所述的修复方法，其特征是，经过杀虫剂喷洒，蚯蚓富集修复，微生物分解即完成了一个完整的修复周期；一个修复周期为2个月，共进行3个修复周期，从每年阴历3月份开始到9月份结束。

8.根据根据权利要求1所述的修复方法，其特征是，所述的蚯蚓选用湖北环毛蚓蚓种。

9.根据根据权利要求2所述的修复方法，其特征是，所用微生物菌剂为惠民达菌肥。

10.根据根据权利要求4所述的蚯蚓富集修复，其特征是，蚯蚓的富集修复周期为1个半月。