CN107442566B - 一种利用景天修复土壤镉污染的方法 - Google Patents
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- B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
- B09C1/105—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes using fungi or plants
Abstract
本发明涉及土壤修复技术领域,具体涉及一种利用景天修复土壤镉污染的方法,步骤A:向污染土壤中施加生物质炭改良剂;步骤B:在污染土壤中种植景天;步骤C:生长60‑150天后,剪取景天地上植株部分,然后施加营养液;步骤D:步骤C重复1‑4次后,将景天整株移除。本发明选用景天和生物质炭改良剂进行联合修复,生物质炭改良剂给景天提供了一个较好的生长环境,它具有促进景天根系生长的作用,增强景天的生命力;景天能高效富集重金属镉,污染土壤在景天和生物质炭改良剂双重作用下,镉含量会大大下降,经过三到六年达到完全修复的目的,具有良好的社会经济效益和推广应用的价值。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域,具体涉及一种利用景天修复土壤镉污染的方法。
背景技术
土壤是人类生存的自热生态圈的重要组成部分。随着农业与工商业的迅猛发展,重金属污染已经严重威胁到土壤环境的安全。重金属的危害:1、土壤中重金属含量越高,微生物量就会减少,酶活性降低,从而影响土壤质量。2、土壤中对植物有不同作用的重金属元素在一定浓度时,不会影响植物正常生长,但当浓度超过某个限制时,就会对植物产生毒害作用,影响植物的产量与质量,甚至会导致植物的变异或者灭亡。3、人体神经系统和骨髓造血系统是最容易被重金属损害的两个系统。
在现有的多种土壤修复技术中,植物修复技术因具有治理效果的永久性、治理过程的原位性、治理成本的低廉性、环境美学的兼容性、后期处理的简易性等优点,成为我国土壤重金属污染治理的主流技术,具有广阔的市场前景和深远的社会效益和生态效益。申请号为201310538655.X,名称为“利用 草坪草生态修复镉污染土壤的方法”的发明专利采用草坪草狗牙根萃取镉污染土壤重金 属;申请号为201410778967.2,名称为“一种利用草本植物于稀土矿区土壤生态修复的方 法”的发明专利利用动物粪便进行土壤改良,后播种几种草本植物进行植被修复;申请号为 201410018435.9,名称为“一种生态修复重金属污染土壤的方法”的发明专利采用速生树种景天提取重金属污染土壤中的几种重金属,但以上技术修复土壤镉污染的效果不好,而且还存在修复成本高的问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种利用景天修复土壤镉污染的方法,该重金属修复效果好,修复成本低。
本发明的目的通过下述技术方案实现:一种利用景天修复土壤镉污染的方法,包括如下步骤:
步骤A:向污染土壤中施加生物质炭改良剂;
步骤B:在污染土壤中种植景天;
步骤C:生长60-150天后,剪取景天地上植株部分,然后向污染土壤中施加营养液;
步骤D:步骤C重复1-4次后,将景天整株移除。
本发明生物质炭改良剂给景天提供了一个较好的生长环境,它具有促进景天根系生长的作用,增强景天的生命力。本发明技术方案中所用的景天具有耐旱、耐寒、耐瘠薄、适应能力强、生长快速、生物量大等特性,且对土壤中重金属镉具有较强的富集能力,利用景天修复污染土壤还具有投入成本低、管理粗放、冬季可防止土壤裸露等特点,同时由于花色艳丽, 花期较长,具有较好的观赏价值和经济效益,因此其修复潜力和推广应用的前景广阔。
步骤A中生物质炭改良剂的施用深度不低于20cm,用量为每亩50-200千克。
步骤A中所述生物质炭改良剂由以下重量份的原料组成:
生物质炭 80-100份
腐殖酸 10-20份、
木质素磺酸钠 5-10份、
发酵豆渣 10-20份、
笋壳 5-10份。
所述生物质炭是由步骤C剪取的景天地上植株部分和步骤D的整株景天在500-700摄氏度厌氧条件下制备,可将景天中吸收的重金属固化,以免景天再次进入土壤造成重金属污染。生物质炭制备完后继续在850-950℃,以1:1-1:3质量比的碳酸钠和碳酸钾为催化剂,水蒸气和烟道以4:7-1:3的体积比混合的氛围中活化。活化后可以使生物质炭产生丰富的孔结构,防止土壤板结,进而达到改善土壤的功能。
所述发酵豆渣为向每千克豆渣中加入鸡粪50-60g,食物残渣10-30g、尿素1-3g,调整pH至6-7,加入生物菌剂,发酵5-7天得到的发酵豆渣。发酵豆渣含有丰富的养分和微生物,与生物质炭结合后,会深入到生物质炭内部,持续不断的为土壤提供养分,利于景天的生长。
生物菌剂包括如下组分:胶质芽孢杆菌0.5-1.5亿cfu/g、侧孢芽孢杆菌1-3亿cfu/g、产朊假丝酵母菌0.2-0.8亿cfu/g、嗜热脂肪芽孢杆菌0.5-1.5亿cfu/g和双酶梭菌0.2-0.8亿cfu/g。生物菌剂的多种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,提高景天对重金属的吸收效率。
所述生物质炭的粒径分为0.001-0.01mm和0.1-1mm两个级别,0.001-0.01mm级别的用量是0.1-1mm级别的2-4倍。本发明通过合理设置生物质炭的粒径和各粒径的用量,利用小粒径生物质炭的小质量和高表面能,使得小粒径生物质炭部分附着在大粒径生物质炭的表面,形成核壳复合结构;没有附着在大粒径生物质炭表面的小粒径生物质炭将填充到该生物质炭改良剂的各种间隙,表现出生物质炭材料的各种性能优点。
步骤C中所述景天采用东南景天或者矿伴景天。
步骤C中所述营养液由黄腐酸5-10重量份、磷酸二氢钾4-6重量份、木醋液4-6重量份、硫酸锰3-5重量份、胰蛋白酶0.5-0.8重量份、吲哚丁酸0.5-2重量份和水50-100重量份形成的混合液。该混合液与生物质炭改良剂原料相互配合,可以为竹柳生长补充养分。
在景天生长旺盛季节,追施药剂,该每升药剂由以下摩尔量的物质组成:
乙二胺四乙酸 0.005-0.05mol
柠檬酸 0.05-0.5mol
氨三乙酸 0.025-0.25 mol
乙二胺二琥珀酸 0.005-0.05mol
余量为水。
本发明的有益效果在于:本发明选用景天和生物质炭改良剂进行联合修复,生物质炭改良剂给景天提供了一个较好的生长环境,它具有促进景天根系生长的作用,增强景天的生命力,景天在土壤中快速成活生长;景天能高效富集重金属镉,污染土壤在景天和生物质炭改良剂双重作用下,镉含量会大大下降,经过三到六年达到完全修复的目的。总之,本发明的修复方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,具有良好的社会经济效益和推广应用的价值。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1。
一种利用景天修复土壤镉污染的方法,包括如下步骤:
步骤A:向污染土壤中施加生物质炭改良剂;
步骤B:在污染土壤中种植景天;
步骤C:生长60天后,剪取景天地上植株部分,然后向污染土壤中施加营养液;
步骤D:步骤C重复2次后,将景天整株移除。
步骤A中所述生物质炭改良剂的施用深度不低于20cm。
步骤A中所述生物质炭改良剂由以下重量份的原料组成:
生物质炭 80份
腐殖酸 10份、
木质素磺酸钠 5份、
发酵豆渣 10份、
笋壳 5份。
所述生物质炭是由步骤C剪取的景天地上植株部分和步骤D的整株景天在500摄氏度厌氧条件下制备,制备完后继续在850℃,以1:1质量比的碳酸钠和碳酸钾为催化剂,水蒸气和烟道以4:7的体积比混合的氛围中活化。
所述发酵豆渣为向每千克豆渣中加入鸡粪50g,食物残渣10g、尿素1g,调整pH至6,加入生物菌剂,发酵5天得到的发酵豆渣。
生物菌剂包括如下组分:胶质芽孢杆菌0.5亿cfu/g、侧孢芽孢杆菌1亿cfu/g、产朊假丝酵母菌0.2亿cfu/g、嗜热脂肪芽孢杆菌0.5亿cfu/g和双酶梭菌0.2亿cfu/g。
所述生物质炭的粒径分为0.001mm和0.1mm两个级别,0.001mm级别的用量是0.1mm级别的2倍。
步骤C中所述景天采用东南景天。
步骤C中所述营养液由黄腐酸5重量份、磷酸二氢钾4重量份、木醋液4重量份、硫酸锰3重量份、胰蛋白酶0.5重量份、吲哚丁酸0.5重量份和水50重量份形成的混合液。
在景天生长旺盛季节,追施药剂,该每升药剂由以下摩尔量的物质组成:
乙二胺四乙酸 0.005mol
柠檬酸 0.05mol
氨三乙酸 0.25 mol
乙二胺二琥珀酸 0.05mol
余量为水。
实施例2。
一种利用景天修复土壤镉污染的方法,包括如下步骤:
步骤A:向污染土壤中施加生物质炭改良剂;
步骤B:在污染土壤中种植景天;
步骤C:生长100天后,剪取景天地上植株部分,然后向污染土壤中施加营养液;
步骤D:步骤C重复2次后,将景天整株移除。
步骤A中所述生物质炭改良剂的施用深度不低于20cm。
步骤A中所述生物质炭改良剂由以下重量份的原料组成:
生物质炭 90份
腐殖酸 15份、
木质素磺酸钠 8份、
发酵豆渣 15份、
笋壳 8份。
所述生物质炭是由步骤C剪取的景天地上植株部分和步骤D的整株景天在600摄氏度厌氧条件下制备,制备完后继续在900℃,以1:2质量比的碳酸钠和碳酸钾为催化剂,水蒸气和烟道以1:2的体积比混合的氛围中活化。
所述发酵豆渣为向每千克豆渣中加入鸡粪55g,食物残渣20g、尿素2g,调整pH至6,加入生物菌剂,发酵6天得到的发酵豆渣。
生物菌剂包括如下组分:胶质芽孢杆菌1亿cfu/g、侧孢芽孢杆菌2亿cfu/g、产朊假丝酵母菌0.6亿cfu/g、嗜热脂肪芽孢杆菌1.2亿cfu/g和双酶梭菌0.5亿cfu/g。
所述生物质炭的粒径分为0.009mm和0.5mm两个级别,0.009mm级别的用量是0.5mm级别的3倍。
步骤C中所述景天采用东南景天或者矿伴景天。
步骤C中所述营养液由黄腐酸8重量份、磷酸二氢钾5重量份、木醋液5重量份、硫酸锰4重量份、胰蛋白酶0.6重量份、吲哚丁酸1.5重量份和水80重量份形成的混合液。
在景天生长旺盛季节,追施药剂,该每升药剂由以下摩尔量的物质组成:
乙二胺四乙酸 0.05mol
柠檬酸 0.5mol
氨三乙酸 0.025 mol
乙二胺二琥珀酸 0.005mol
余量为水。
实施例3。
一种利用景天修复土壤镉污染的方法,包括如下步骤:
步骤A:向污染土壤中施加生物质炭改良剂;
步骤B:在污染土壤中种植景天;
步骤C:生长150天后,剪取景天地上植株部分,然后向污染土壤中施加营养液;
步骤D:步骤C重复4次后,将景天整株移除。
步骤A中所述生物质炭改良剂的施用深度不低于20cm。
步骤A中所述生物质炭改良剂由以下重量份的原料组成:
生物质炭 100份
腐殖酸 20份、
木质素磺酸钠 10份、
发酵豆渣 20份、
笋壳 10份。
所述生物质炭是由步骤C剪取的景天地上植株部分和步骤D的整株景天在700摄氏度厌氧条件下制备,制备完后继续在950℃,以1:3质量比的碳酸钠和碳酸钾为催化剂,水蒸气和烟道以1:3的体积比混合的氛围中活化。
所述发酵豆渣为向每千克豆渣中加入鸡粪60g,食物残渣30g、尿素3g,调整pH至7,加入生物菌剂,发酵7天得到的发酵豆渣。
生物菌剂包括如下组分:胶质芽孢杆菌1.5亿cfu/g、侧孢芽孢杆菌3亿cfu/g、产朊假丝酵母菌0.8亿cfu/g、嗜热脂肪芽孢杆菌1.5亿cfu/g和双酶梭菌0.8亿cfu/g。
所述生物质炭的粒径分为0.1mm和1mm两个级别, 0.1mm级别的用量是1mm级别的4倍。
步骤C中所述景天采用矿伴景天。
步骤C中所述营养液由黄腐酸10重量份、磷酸二氢钾6重量份、木醋液6重量份、硫酸锰5重量份、胰蛋白酶0.8重量份、吲哚丁酸2重量份和水100重量份形成的混合液。
在景天生长旺盛季节,追施药剂,该每升药剂由以下摩尔量的物质组成:
乙二胺四乙酸 0.01mol
柠檬酸 0.01mol
氨三乙酸 0.1 mol
乙二胺二琥珀酸 0.01mol
余量为水。
实施例4。
一种利用景天修复土壤镉污染的方法,包括如下步骤:
步骤A:向污染土壤中施加生物质炭改良剂;
步骤B:在污染土壤中种植景天;
步骤C:生长120天后,剪取景天地上植株部分,然后向污染土壤中施加营养液;
步骤D:步骤C重复3次后,将景天整株移除。
步骤A中所述生物质炭改良剂的施用深度不低于20cm。
步骤A中所述生物质炭改良剂由以下重量份的原料组成:
生物质炭 90份
腐殖酸 15份、
木质素磺酸钠 8份、
发酵豆渣 15份、
笋壳 10份。
所述生物质炭是由步骤C剪取的景天地上植株部分和步骤D的整株景天在700摄氏度厌氧条件下制备,制备完后继续在950℃,以1:3质量比的碳酸钠和碳酸钾为催化剂,水蒸气和烟道以4:7的体积比混合的氛围中活化。
所述发酵豆渣为向每千克豆渣中加入鸡粪60g,食物残渣15g、尿素3g,调整pH至7,加入生物菌剂,发酵6天得到的发酵豆渣。
生物菌剂包括如下组分:胶质芽孢杆菌1.5亿cfu/g、侧孢芽孢杆菌1亿cfu/g、产朊假丝酵母菌0.2亿cfu/g、嗜热脂肪芽孢杆菌0.5亿cfu/g和双酶梭菌0.7亿cfu/g。
所述生物质炭的粒径分为0.005mm和1mm两个级别,0.005mm级别的用量是1mm级别的4倍。
步骤C中所述景天采用东南景天。
步骤C中所述营养液由黄腐酸10重量份、磷酸二氢钾4重量份、木醋液5重量份、硫酸锰4重量份、胰蛋白酶0.5重量份、吲哚丁酸1重量份和水75重量份形成的混合液。
在景天生长旺盛季节,追施药剂,该每升药剂由以下摩尔量的物质组成:
乙二胺四乙酸 0.005mol
柠檬酸 0.5mol
氨三乙酸 0.02 mol
乙二胺二琥珀酸 0.03mol
余量为水。
重金属污染农田,表层土镉含量2.2mg/kg,采用本实施例1-4的方法后,表层土镉为0.18-0.24mg/kg。
上述实施例为本发明较佳的实现方案,除此之外,本发明还可以其它方式实现,在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种利用景天修复土壤镉污染的方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤A:向污染土壤中施加生物质炭改良剂;
步骤B:在污染土壤中种植景天;
步骤C:生长60-150天后,剪取景天地上植株部分,然后向污染土壤中施加营养液;
步骤D:步骤C重复1-4次后,将景天整株移除,
其中,步骤A中所述生物质炭改良剂由以下重量份的原料组成:
生物质炭 80-100份
腐殖酸 10-20份、
木质素磺酸钠 5-10份、
发酵豆渣 10-20份、
笋壳 5-10份,
所述生物质炭的粒径分为0.001-0.01mm和0.1-1mm两个级别,0.001-0.01mm级别的用量是0.1-1mm级别的2-4倍,
所述生物质炭是由步骤C剪取的景天地上植株部分和步骤D的整株景天在500-700摄氏度厌氧条件下制备,制备完后继续在850-950℃,以1:1-1:3质量比的碳酸钠和碳酸钾为催化剂,水蒸气和烟道以4:7-1:3的体积比混合的氛围中活化,
步骤C中所述营养液由黄腐酸5-10重量份、磷酸二氢钾4-6重量份、木醋液4-6重量份、硫酸锰3-5重量份、胰蛋白酶0.5-0.8重量份、吲哚丁酸0.5-2重量份和水50-100重量份形成的混合液。
2.根据权利要求1所述的一种利用景天修复土壤镉污染的方法,其特征在于:步骤A中所述生物质炭改良剂的施用深度不低于20cm。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用景天修复土壤镉污染的方法,其特征在于: 所述发酵豆渣为向每千克豆渣中加入鸡粪50-60g,食物残渣10-30g、尿素1-3g,调整pH至6-7,加入生物菌剂,发酵5-7天得到的发酵豆渣。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用景天修复土壤镉污染的方法,其特征在于: 生物菌剂包括如下组分:胶质芽孢杆菌0.5-1.5亿cfu/g、侧孢芽孢杆菌1-3亿cfu/g、产朊假丝酵母菌0.2-0.8亿cfu/g、嗜热脂肪芽孢杆菌0.5-1.5亿cfu/g和双酶梭菌0.2-0.8亿cfu/g。
5.根据权利要求1或2所述的一种利用景天修复土壤镉污染的方法,其特征在于:步骤C中所述景天采用东南景天或者矿伴景天。
6.根据权利要求1或2所述的一种利用景天修复土壤镉污染的方法,其特征在于:在景天生长旺盛季节,追施药剂,该每升药剂由以下摩尔量的物质组成:
乙二胺四乙酸 0.005-0.05mol
柠檬酸 0.05-0.5mol
氨三乙酸 0.025-0.25 mol
乙二胺二琥珀酸 0.005-0.05mol
余量为水。
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GR01 | Patent grant | ||
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