CN106995704A - 一种修复剂、其制备方法以及用其修复重金属污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种修复重金属污染土壤的修复剂，按重量份数计，包括生物质炭30‑60份，碳酸钙2‑7份，白云石3‑6份，膨润土4‑6份，木醋液2‑5份，木霉菌0.2‑1份。还公开了一种修复重金属污染土壤的方法，包括如下步骤：翻整重金属污染土壤，之后在该土壤中添加本发明所述的修复剂；在该土壤中种植油菜；待油菜达到收获期，收获油菜后，检测该土壤的理化性质，重复操作，直至土壤理化性质满足要求。通过本发明制备的重金属污染土壤的修复剂联合油菜种植，土壤肥力有很大程度的提高；降低了重金属污染的程度。同时，该方法操作简单、成本低。

Description

一种修复剂、其制备方法以及用其修复重金属污染土壤的 方法

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体的是涉及一种重金属污染土壤的修复剂及其制备方法，以及用该修复剂修复重金属污染土壤的方法。

背景技术

随着人口的增长和工业化进程的加快，工业三废、化肥农药等污染越来越严重，农田土壤质量日趋退化。土壤污染问题已成为危害全球环境质量以及人类生存和发展的主要问题之一。我国土壤污染状况调查结果显示，耕地土壤点位超标率接近20％，超过80％的超标点位是重金属，土壤重金属污染引起全社会关切和重视。

重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属超标制品等人为因素所致。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点，直接或间接地污染地下水、空气，危害农作物及生物，甚至危及人类的健康和生命。因此，修复重金属污染土壤，恢复土壤原有功能，一直是国内外的热点研究课题。

传统的污染土壤修复技术，例如采用清洗、热处理、电化学、施改良剂等治理手段，往往工艺复杂，容易破坏土壤结构和肥力，不适于低浓度、大范围重金属污染土壤的治理。因此，开发有效的原位生物修复技术是治理重金属污染土壤的重要思路。利用绿色植物及其相关微生物，对环境中污染物进行吸附、富集，使污染环境得到恢复的植物修复技术，因其经济、环保等优势，已成为全球环境修复技术与工程科学研究的前沿领域之一。

植物修复技术是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、固定的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，但大多数已经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。而且目前大多数超富集植物具有生长缓慢、生物量小、根系扩展深度有限、对金属有选择性以及从根部到地上部的重金属转移率低等缺陷，导致实际修复效率很低和修复时间很长。此外，对于大多数植物而言，土壤中过量的重金属会导致细胞代谢紊乱，阻碍植物正常生长发育。

油菜是中国主要农作物之一，在我国大部分地区广泛种植，具有吸附、耐受重金属的潜力。现有技术中已证明木霉菌具有生物修复功能，对重金属污染具有一定的修复作用，但是常借助与修复性植物的共生作用才能实现。

为此，本发明针对重金属污染土壤提供了一种以生物质炭为固载基质、加以木霉菌的重金属土壤修复剂，并联合油菜作物种植的修复重金属污染土壤的修复方法。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种修复重金属污染土壤的修复剂，具体技术方案是：

一种修复重金属污染土壤的修复剂，按重量份数计，包括生物质炭30-60份，碳酸钙2-7份，白云石3-6份，膨润土4-6份，木醋液2-5份，木霉菌0.2-1份。

更进一步的，木醋液为稀释300-500倍的粗制木醋液。

与现有技术相比，本发明的优点是：

所述生物质炭具有良好的理化性质和养分调节能力，施入土壤后，由于其多孔性结构，且表面官能团丰富，可以对重金属元素有固定和沉淀的作用。

所述白云石是碳酸钙和碳酸镁以等分子比的结晶碳酸钙镁，施用白云石粉，有利于提高土壤养分的有效性，主要是因为它可以提高土壤pH值，降低碱解氮含量，增加交换性钙、交换性镁和速效钾、水溶性硼、有效锌的含量。

所述膨润土是由凝灰岩或其他火山岩在碱性水的作用下形成的，富含动植物所需的常量和微量元素，具有较强的保水能力以及良好的粘结性。

所述木醋液是生物质炭化时产生的热解气体冷凝所得到的红棕色或深棕色的水溶液，未经过精制处理的粗制木醋液，含水率在90-96％，本发明使用的木醋液是在此基础上再稀释300-500倍。木醋液含有多种矿物质、多种有机醇、酸、酚等营养物质，具有促进植物生长、防治病虫害等多种作用。

在土壤改良上，在土壤中喷施木醋液不但能促进作物根部的生长，而且还可以改良土壤环境，促进有用微生物的繁殖，同时还能减少作物的病虫害。

所述木霉菌是降解重金属污染和转化环境污染物的微生物，并能提高农作物的抗逆性。

本发明的目的之二是提供一种本发明目的之一所述的修复剂的制备方法，具体技术方案是：

一种修复重金属污染土壤的修复剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量份配比，将生物质炭、碳酸钙、白云石、膨润土进行混合，搅拌均匀后得到混合料Ⅰ；

(2)对混合料Ⅰ进行翻堆、加水，10-15天停止翻堆，得到混合料Ⅱ；

(3)向混合料Ⅱ中加入木霉菌，搅拌混合，再加入雾化的木醋液，并混合均匀；

按重量份数计，生物质炭30-60份，碳酸钙2-7份，白云石3-6份，膨润土4-6份，木醋液2-5份，木霉菌0.2-1份。

更进一步的，步骤(3)后，进行粉碎造粒。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明提供的修复剂的制备方法，其操作简单、技术方法合理、成本低廉，将生物质炭和木霉菌混合配制，这种方法会使土壤恢复一定肥力，有机质含量增加，能提供生长所需的各种营养成分及可吸附重金属。

本发明的目的之三是提供一种使用本发明目的之一所述的修复剂修复重金属污染土壤的方法，具体技术方案是：

一种修复重金属污染土壤的方法，包括如下步骤：

(1)翻整重金属污染土壤，之后在该土壤中添加权利要求1所述的修复剂；

(2)步骤(1)完成后，在该土壤中种植油菜；

(3)待油菜达到收获期，收获油菜后，检测该土壤的理化性质，重复操作步骤(1)至步骤(2)，直至土壤理化性质满足要求。

更进一步的，步骤(1)中，1亩重金属污染的土壤添加6-7千克修复剂。

更进一步的，步骤(2)中，种植的油菜可以是油菜籽或移植的油菜苗。

更进一步的，步骤(3)中，油菜收获期为45-55天。

与现有技术相比，本发明的优点是：

油菜是中国主要农作物之一，在我国大部分地区广泛种植。同时，油菜根系较发达、生长速度快、周期短，具有吸附、耐受重金属的潜力。通过本发明制备的重金属污染土壤的修复剂联合油菜种植，土壤肥力有很大程度的提高；降低了重金属污染的程度。同时，该方法操作简单、成本低。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

按重量份配比，将30份玉米秸秆炭、7份碳酸钙、6份白云石、6份膨润土进行混合，搅拌均匀后得到混合料Ⅰ；对混合料Ⅰ进行翻堆、加水，10天停止翻堆，得到混合料Ⅱ；向混合料Ⅱ中加入1份木霉菌，搅拌混合，再加入5份雾化的木醋液，并混合均匀。然后，进行粉碎造粒，得到修复重金属污染土壤的修复剂。其中，木醋液为稀释300倍的粗制木醋液。

实施例2

按重量份配比，将40份棉秆炭、稻壳炭及牛粪炭、4份碳酸钙、4份白云石、5份膨润土进行混合，搅拌均匀后得到混合料Ⅰ；对混合料Ⅰ进行翻堆、加水，12天停止翻堆，得到混合料Ⅱ；向混合料Ⅱ中加入0.6份木霉菌，搅拌混合，再加入3.5份雾化的木醋液，并混合均匀。然后，进行粉碎造粒，得到修复重金属污染土壤的修复剂。其中，木醋液为稀释400倍的粗制木醋液。

实施例3

按重量份配比，将60份棉秆炭及稻壳炭、2份碳酸钙、3份白云石、4份膨润土进行混合，搅拌均匀后得到混合料Ⅰ；对混合料Ⅰ进行翻堆、加水，15天停止翻堆，得到混合料Ⅱ；向混合料Ⅱ中加入0.2份木霉菌，搅拌混合，再加入2份雾化的木醋液，并混合均匀。然后，进行粉碎造粒，得到修复重金属污染土壤的修复剂。其中，木醋液为稀释500倍的粗制木醋液。

实施例4

翻整1亩重金属污染土壤，之后在该土壤中添加6千克实施例1中制备的修复剂；然后，在该土壤中种植油菜；待油菜达到45天的收获期，收获油菜后，检测该土壤的理化性质。

实施例5

翻整1亩重金属污染土壤，之后在该土壤中添加6.5千克实施例2中制备的修复剂；然后，在该土壤中种植油菜籽；待油菜达到50天的收获期，收获油菜后，检测该土壤的理化性质。

实施例6

翻整1亩重金属污染土壤，之后在该土壤中添加7千克实施例3中制备的修复剂；然后，在该土壤中种植油菜；待油菜达到55天的收获期，收获油菜后，检测该土壤的理化性质。

对比例1

翻整1亩重金属污染土壤，之后在该土壤中添加6千克实施例1中制备的修复剂；45天后，检测该土壤的理化性质。

对比例2

翻整1亩重金属污染土壤，之后在该土壤中种植油菜；待油菜达到45天的收获期，收获油菜后，检测该土壤的理化性质。

对比例3

翻整1亩重金属污染土壤，45天后，检测该土壤的理化性质。

对比分析：

经过检测实施例4-6及对比例1-3土壤的理化性质，具体结果如表1所示。

表1

土壤肥力的高低主要取决于有机质含量的多少。从表1中可以看出，实施例4-6中，通过含有生物质炭与木霉菌剂的修复剂，及根系强壮的油菜联合进行修复重金属污染的土壤，检测得到的结果土壤有机质含量要远远高于对比例1-3中的土壤有机质含量。说明修复剂中的主要成分生物质炭、木醋液、木霉菌对土壤恢复一定肥力、有机质含量增加具有显著的作用，同时还能提供植物生长所需的各种营养成分及可吸附重金属。而油菜本身就具有吸附、耐受重金属的潜力，将本发明提供的修复剂与种植油菜相联合，能大大改善土壤的肥力，增加土壤中有机质含量。

代谢熵是微生物活性反应的指标，土壤微生物的代谢熵通常随着重金属污染程度的增加而上升。从表1中可以看出，实施例4-6中，通过含有生物质炭与木霉菌剂修复剂，及根系强壮的油菜联合进行修复重金属污染的土壤，检测得到的代谢熵要远远低于对比例1-3土壤中检测得到的代谢熵。同时，实施例4-6土壤中重金属含量降低，通过含有生物质炭与木霉菌剂修复剂及根系强壮的油菜进行修复重金属污染的土壤，明显降低了重金属污染的程度。

因此，本发明实施例中提供的重金属污染土壤修复剂，及利用其与根系强大的油菜联合进行修复治理重金属污染土壤的技术可以有效的修复重金属污染的土壤。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种修复重金属污染土壤的修复剂，其特征在于，按重量份数计，包括生物质炭30-60份，碳酸钙2-7份，白云石3-6份，膨润土4-6份，木醋液2-5份，木霉菌0.2-1份。

2.根据权利要求1所述的修复重金属污染土壤的修复剂，其特征在于，所述木醋液为稀释300-500倍的粗制木醋液。

3.如权利要求1-2任一项所述的修复重金属污染土壤的修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按重量份配比，将生物质炭、碳酸钙、白云石、膨润土进行混合，搅拌均匀后得到混合料Ⅰ；

(2)对所述混合料Ⅰ进行翻堆、加水，10-15天停止翻堆，得到混合料Ⅱ；

(3)向混合料Ⅱ中加入木霉菌，搅拌混合，再加入雾化的木醋液，并混合均匀；

按重量份数计，所述生物质炭30-60份，碳酸钙2-7份，白云石3-6份，膨润土4-6份，木醋液2-5份，木霉菌0.2-1份。

4.根据权利要求3所述的修复重金属污染土壤的修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)后，进行粉碎造粒。

5.一种使用权利要求1所述的修复剂修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)翻整重金属污染土壤，之后在该土壤中添加权利要求1所述的修复剂；

(2)步骤(1)完成后，在该土壤中种植油菜；

(3)待油菜达到收获期，收获油菜后，检测该土壤的理化性质，重复操作步骤(1)至步骤(2)，直至土壤理化性质满足要求。

6.根据权利要求5所述的修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，1亩重金属污染的土壤添加6-7千克修复剂。

7.根据权利要求5所述的修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤(2)中种植的油菜可以是油菜籽或移植的油菜苗。

8.根据权利要求5所述的修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤(3)中油菜收获期为45-55天。