CN105728454A - 一种化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种化学钝化?微生物联合修复重金属污染土壤的方法，包括在重金属污染土壤中加入钝化剂和功能菌进行联合修复，其中，所述功能菌为从所述重金属污染土壤的土著菌中筛选获得、且对重金属具有吸附力和耐受力的菌株。本发明通过化学钝化?微生物联合修复的方法，简单、经济、安全，能有效修复受重金属污染的土壤，且在不引入新污染物的同时能改善土壤肥效。

Description

一种化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法
技术领域
本发明属于重金属污染土壤修复技术领域，尤其涉及一种化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法。
背景技术
2014年4月，我国首次公布了全国土壤污染状况调查结果：全国土壤环境状况总体不乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，主要污染物为镉、砷等重金属。土壤重金属污染严重影响植物生长发育，影响作物的产量和品质，并通过食物链放大作用进一步对人类和环境造成严重危害，严峻威胁到国家生态安全。镉是一种剧毒物质，具有致畸、致癌、致突变的作用，引起人体的肾脏发生功能性障碍，亦引起骨质疏松、软骨症和骨折的“痛痛病”。
土壤重金属污染的修复方法包括生物修复法、化学修复法、物理修复法和联合修复法，其中生物修复法凭借较低的投入、修复彻底的优点而逐渐为人们所利用。生物修复法主要包括植物修复法和微生物修复法。微生物修复法是利用对重金属具备一定抗性的微生物改变和转化重金属形态完成修复。在实际应用中由于环境条件的变动大大影响修复效果，进而限制了其更加广泛的应用。目前研究热点是植物修复法和微生物修复法联合修复土壤重金属污染问题，由于受到土壤温度、湿度、养分等问题的影响，投资相对增大，在实际应用中面临一些挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单、经济、安全、能够修复镉污染土壤的同时改善土壤肥效的化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法，旨在解决现有技术存在的上述问题。
本发明是这样实现的，一种化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法，在重金属污染土壤中加入钝化剂和功能菌进行联合修复，其中，所述功能菌为从所述重金属污染土壤的土著菌中筛选获得、且对重金属具有吸附力和耐受力的菌株。
进一步的，所述钝化剂为土豆面粉、玉米淀粉等原材料的发酵残渣。
进一步的，所述钝化剂与所述重金属污染土壤的质量比为1：(1-10)(。
进一步的，所述功能菌为假单胞菌。
进一步的，每克所述重金属污染土壤中，所述功能菌的添加量为1×108-2×109CFU/g干土。
进一步的，还包括在所述重金属污染土壤上种植春小麦。
进一步的，将所述功能菌浸染所述春小麦种子，然后将浸染后的所述春小麦种子与所述钝化剂一起播种在所述重金属污染土壤上。
进一步的，将所述功能菌浸染春小麦种子，当所述功能菌处于对数生长期时，将所述功能菌制成菌液，在每克所述重金属污染土壤中加入浓度为1×108-2×109CFU/mL的所述菌液1-2mL。
本发明通过化学钝化-微生物联合对重金属污染土壤进行原位修复，方法简单、经济、安全，能有效修复受重金属污染的土壤，且在不引入新污染物(不产生二次污染)的同时能改善土壤肥效。具体的，本发明利用所述钝化剂调节和改变重金属赋存形态，降低重金属的活性，从而使得重金属迁移率降低；同时，所述钝化剂能通过给土壤中的微生物(包括土著菌和添加的功能菌)提供增值营养元素，提高其适应性，从而解决微生物受土壤环境制约的影响，强化微生物的吸附固定作用。通过两者的协同作用，达到高效修复土壤重金属污染的目的。
此外，所述钝化剂具有增肥效应，能提高能源作物的生物量和固碳作用，这一与修复同步的举措可以避免能源作物与粮食作物对有限耕地的竞争，可以为解决能源问题提供支撑。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法，具体为，在重金属污染土壤中加入钝化剂和功能菌进行联合修复，其中，所述功能菌为从所述重金属污染土壤的土著菌中筛选获得、且对重金属具有吸附力和耐受力的菌株。
本发明实施例中，所述重金属污染包括但不限于镉、铜、铬污染。具体的，由于所述土著菌含量及其他因素的限制，其对重金属污染土壤的修复能力有限，因此，为了强化微生物修复功能，本发明实施例从所述重金属污染土壤的土著菌中筛选获得、且对重金属具有吸附力和耐受力的菌株作为功能菌。作为具体优选实施例，所述功能菌为假单胞菌。作为另一个具体优选实施例，为了达到一定的重金属修复效果，每克所述重金属污染土壤中，所述功能菌的添加量优选为1×108-2×109CFU/g干土。
本发明实施例中，采用所述钝化剂和微生物联合修复重金属污染土壤，一方面，所述钝化剂能够调节和改变重金属在土壤中的赋存形态，降低在土壤中的可交换态组分，从而减少其迁移性降低对环境的危害；另一方面，利用所述钝化剂可改善微生物(包括所述土著菌和所述功能菌)的生长情况，为微生物修复重金属提供优化条件，增强微生物修复的适应性，同时协同作用强化了修复效果，减少作物对重金属的吸收吸附。同时，所述钝化剂还可增加土壤中肥效，提高能源作物的生物量和固碳作用，且所述钝化剂的添加不会产生二次污染。作为一个优选实施例，所述钝化剂为土豆面粉、玉米淀粉等原材料的发酵残渣。作为另一个优选实施例，所述钝化剂与所述重金属污染土壤的质量比为1：(1-10)，更优选为1：5，从而有效发挥所述钝化剂的上述效果。
作为本发明一个具体优选实施例，还包括在所述重金属污染土壤上种植春小麦。进一步具体的，将所述功能菌浸染所述春小麦种子，然后将浸染后的所述春小麦种子与所述钝化剂一起播种在所述重金属污染土壤上。
作为本发明另一个具体优选实施例，将所述功能菌浸染春小麦种子，当所述功能菌处于对数生长期时，将所述功能菌制成菌液，在每克所述重金属污染土壤中加入浓度为1×108-2×109CFU/mL的所述菌液1-2mL。
本发明通过化学钝化-微生物联合对重金属污染土壤进行原位修复，方法简单、经济、安全，能有效修复受重金属污染的土壤，且在不引入新污染物(不产生二次污染)的同时能改善土壤肥效。具体的，本发明利用所述钝化剂调节和改变重金属赋存形态，降低重金属的活性，从而使得重金属迁移率降低；同时，所述钝化剂能通过给土壤中的微生物(包括土著菌和添加的功能菌)提供增值营养元素，提高其适应性，从而解决微生物受土壤环境制约的影响，强化微生物的吸附固定作用。通过两者的协同作用，达到高效修复土壤重金属污染的目的。
此外，所述钝化剂具有增肥效应，能提高能源作物的生物量和固碳作用，这一与修复同步的举措可以避免能源作物与粮食作物对有限耕地的竞争，可以为解决能源问题提供支撑。另外，所述春小麦也可以吸收部分重金属，具有植物修复的能力。
下面，结合具体实施例进行说明。
以CdCl2的溶液形式在土壤中加入重金属元素并与土壤充分混合，将土壤中镉含量设置成0、1、2、4mgCd/kg干土四中水平，平衡15天。实施过程按照表1进行，所有试验进行3次平行试验，结果如表2、3、4所示。
表1
表2
表2显示水溶态/交换重金属镉占土壤中的总含量的百分比。由上表2可知，在所述重金属污染土壤中加入所述钝化剂，能够调节和改变重金属在土壤中的赋存形态，降低在土壤中的可交换态组分，从而减少其迁移性降低对环境的危害。所述钝化剂和所述微生物联合应用，能进一步强化修复效果。
表3
表3显示春小麦中的镉含量，由表3可知，所述钝化剂和所述微生物联合应用，能达到最好的修复效果。
表4
表4显示春小麦产量/g，由表4可知，本发明实施例所述钝化剂和所述微生物联合修复，不仅能明显改善重金属镉污染土地的污染情况，而且能提高春小麦的生物量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，在重金属污染土壤中加入钝化剂和功能菌进行联合修复，其中，所述功能菌为从所述重金属污染土壤的土著菌中筛选获得、且对重金属具有吸附力和耐受力的菌株。
2.如权利要求1所述的化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述钝化剂为土豆面粉、玉米淀粉等原材料的发酵残渣。
3.如权利要求1所述的化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述钝化剂与所述重金属污染土壤的质量比为1：(1-10)。
4.如权利要求1所述的化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述功能菌为假单胞菌。
5.如权利要求1所述的化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，每克所述重金属污染土壤中，所述功能菌的添加量为1×108-2×109CFU/g干土。
6.如权利要求1-5任一所述的化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，还包括在所述重金属污染土壤上种植春小麦。
7.如权利要求6所述的化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，将所述功能菌浸染所述春小麦种子，然后将浸染后的所述春小麦种子与所述钝化剂一起播种在所述重金属污染土壤上。
8.如权利要求1-5任一所述的化学钝化-微生物联合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，将所述功能菌浸染春小麦种子，当所述功能菌处于对数生长期时，将所述功能菌制成菌液，在每克所述重金属污染土壤中加入浓度为1×108-2×109CFU/mL的所述菌液1-2mL。
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