CN107619361B - 土壤重金属污染环保修复剂、土壤重金属环保修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土壤重金属污染环保修复剂、土壤重金属环保修复方法，所述土壤重金属污染环保修复剂，由以下重量份原料混合组成：黄腐酸钾10‑30份，磷酸二氢钾10‑30份，L‑苹果酸10‑20份，鼠李糖脂生物表面活性剂20‑40份，2,3‑二巯基丙磺酸钠1‑3份，羧甲基纤维素钠2‑8份。本发明的土壤重金属污染环保修复剂，可以与土壤中的重金属离子进行络合，同时降低土壤的界面张力，并屏蔽重金属离子的活性，降低重金属离子的毒性，减少植物对重金属离子的吸收，同时可以为土壤和植物提供磷、钾营养，平衡和改善土壤养分状况，提高土壤肥力，还可以有效改善植物根系微生物环境，促进有益微生物的代谢，促进根系生长，改善作物品质。

Description

土壤重金属污染环保修复剂、土壤重金属环保修复方法
技术领域
本发明涉及一种土壤重金属污染环保修复剂和一种土壤重金属环保修复方法。
背景技术
土壤重金属污染(heavy metal pollution of the soil)是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。
重金属是指比重等于或大于5.0的金属，如Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等；As是一种准金属，但由于其化学性质和环境行为与重金属多有相似之处，故在讨论重金属时往往包括砷，有的则直接将其包括在重金属范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般认为它们不是土壤污染元素，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦引起足够的重视。
中国多个出产的稻米被查出镉超标，土壤污染已成“公害”。“镉米危机”的出现，再次敲响土壤污染的警钟。
重金属危害：影响植物根和叶的发育；破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等。
土壤重金属污染特点：
1、重金属不能被微生物降解，是环境长期、潜在的污染物；
2、因土壤胶体和颗粒物的吸附作用，长期存在于土壤中，浓度多成垂直递减分布；
3、与土壤中的配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子、腐蚀质等)作用，生成络合物或螯合物，导致重金属在土壤中有更大的溶解度和迁移活性；
4、土壤重金属可以通过食物链被生物富集，产生生物放大作用；
5、重金属的形态不同，其活性与毒性不同，土壤pH、Eh、颗粒物以及有机质含量等条件深刻影响它在土壤中的迁移和转化。
因此，如何有效解决土壤重金属污染就成了迫在眉睫的重大课题。
发明内容
为解决上述技术中存在的不足，本发明所有解决的技术问题之一是提供一种土壤重金属污染环保修复剂。
本发明所有解决的技术问题之二是提供一种土壤重金属环保修复方法。
具体的，本发明采用如下技术方案：
一种土壤重金属污染环保修复剂，包括以下重量份原料：黄腐酸钾10-30份，磷酸二氢钾10-30份，L-苹果酸10-20份，羧甲基纤维素钠2-8份。
一种土壤重金属污染环保修复剂，包括以下重量份原料：黄腐酸钾10-30份，磷酸二氢钾10-30份，L-苹果酸10-20份，2,3-二巯基丙磺酸钠1-3份，羧甲基纤维素钠2-8份。
一种土壤重金属污染环保修复剂，由以下重量份原料混合组成：黄腐酸钾10-30份，磷酸二氢钾10-30份，L-苹果酸10-20份，鼠李糖脂生物表面活性剂20-40份，2,3-二巯基丙磺酸钠1-3份，羧甲基纤维素钠2-8份。
本发明还提供了一种土壤重金属环保修复方法，将上述土壤重金属污染环保修复剂随土壤翻耕，均匀施入土壤内，耙匀灌水。
优选的，土壤重金属污染环保修复剂每亩施用量30-60kg。
本发明的土壤重金属污染环保修复剂，可以与土壤中的重金属离子进行络合，同时降低土壤的界面张力，并屏蔽重金属离子的活性，降低重金属离子的毒性，减少植物对重金属离子的吸收，同时可以为土壤和植物提供磷、钾营养，平衡和改善土壤养分状况，提高土壤肥力。本发明可以有效改善植物根系微生物环境，促进有益微生物的代谢，促进根系生长，改善作物品质。
本发明的土壤重金属环保修复方法重金属去除效果好、耗能低、操作简单。
具体实施方式
所述鼠李糖脂生物表面活性剂采用下述方法制备而成：
将铜绿假单胞菌以2-4％(V/V)的接种量加入发酵培养基中，摇床培养80-100小时，得到发酵液；进一步优选的，摇床培养转速为200-400转/分钟，培养温度为35-40℃；
其中，发酵培养基的组成为植物油40-80g/L、硝酸钠6-10g/L、氯化钠0.5-1.5g/L、氯化钾0.5-1.5g/L、氯化钙0.05-0.2g/L、KH2PO4·12H2O 3-5g/L、硫酸镁0.1-0.5g/L、FeSO4·7H2O 0.0002-0.002g/L，余量为水，pH值6.2-6.9；
将发酵液于110-130℃保温20-50分钟，随后冷却至35-45℃，离心，取上清液，萃取，减压蒸馏，控制鼠李糖脂含量为5-15g/L，即得到所述生物环保表面活性剂；优选的，所述离心速度为8000-20000转/分钟。
所述植物油为花生油、核桃油、橄榄油、杏仁油、芝麻油、大豆油、菜油、葵花籽油、玉米胚芽油和红花籽油中的一种或其混合物。优选的，所述植物油为橄榄油和红花籽油按质量比为1：(1-3)混合而成。
所述铜绿假单胞菌为铜绿假单胞菌BNCC 185967和/或铜绿假单胞菌CCTCC AB2013184。优选的，所述所述铜绿假单胞菌为铜绿假单胞菌BNCC 185967和铜绿假单胞菌CCTCC AB 2013184按质量比为(1-3)：(1-3)混合而成。
菌种名称：铜绿假单胞Pseudomonas，aeruginosa，菌种编号：BNCC 185967，北纳生物保藏。
菌种名称：铜绿假单胞Pseudomonas，aeruginosa，菌种编号：CCTCC AB 2013184，中国典型培养物保藏中心保藏。
实施例1：鼠李糖脂生物表面活性剂的制备
将铜绿假单胞菌CCTCC AB 2013184以3％(V/V)的接种量加入发酵培养基中，于37℃以280转/分钟的转速摇床培养90小时，得到发酵液；
其中发酵培养基的组成为橄榄油60g/L、硝酸钠8g/L、氯化钠1.0g/L、氯化钾1.0g/L、氯化钙0.1g/L、KH2PO4·12H2O 3.5g/L、硫酸镁0.25g/L、FeSO4·7H2O 0.001g/L，余量为水，pH6.6。
将发酵液于120℃保温30分钟，随后冷却至40℃，以10000转/分钟的转速离心5分钟，去除菌体碎片，取上清液，用等体积乙酸乙酯萃取，再用旋转蒸发器减压蒸馏，控制鼠李糖脂含量为10g/L，即得到本发明的所述生物环保表面活性剂。
实施例2：鼠李糖脂生物表面活性剂的制备
将铜绿假单胞菌CCTCC AB 2013184以3％(V/V)的接种量加入发酵培养基中，于37℃以280转/分钟的转速摇床培养90小时，得到发酵液；
其中发酵培养基的组成为红花籽油60g/L、硝酸钠8g/L、氯化钠1.0g/L、氯化钾1.0g/L、氯化钙0.1g/L、KH2PO4·12H2O 3.5g/L、硫酸镁0.25g/L、FeSO4·7H2O 0.001g/L，余量为水，pH6.6。
将发酵液于120℃保温30分钟，随后冷却至40℃，以10000转/分钟的转速离心5分钟，去除菌体碎片，取上清液，用等体积乙酸乙酯萃取，再用旋转蒸发器减压蒸馏，控制鼠李糖脂含量为10g/L，即得到本发明的所述生物环保表面活性剂。
实施例3：鼠李糖脂生物表面活性剂的制备
将铜绿假单胞菌CCTCC AB 2013184以3％(V/V)的接种量加入发酵培养基中，于37℃以280转/分钟的转速摇床培养90小时，得到发酵液；
其中发酵培养基的组成为橄榄油20g/L、红花籽油40g/L、硝酸钠8g/L、氯化钠1.0g/L、氯化钾1.0g/L、氯化钙0.1g/L、KH2PO4·12H2O 3.5g/L、硫酸镁0.25g/L、FeSO4·7H2O0.001g/L，余量为水，pH6.6。
将发酵液于120℃保温30分钟，随后冷却至40℃，以10000转/分钟的转速离心5分钟，去除菌体碎片，取上清液，用等体积乙酸乙酯萃取，再用旋转蒸发器减压蒸馏，控制鼠李糖脂含量为10g/L，即得到本发明的所述生物环保表面活性剂。
实施例4：鼠李糖脂生物表面活性剂的制备
将铜绿假单胞菌BNCC 185967以3％(V/V)的接种量加入发酵培养基中，于37℃以280转/分钟的转速摇床培养90小时，得到发酵液；
其中发酵培养基的组成为橄榄油20g/L、红花籽油40g/L、硝酸钠8g/L、氯化钠1.0g/L、氯化钾1.0g/L、氯化钙0.1g/L、KH2PO4·12H2O 3.5g/L、硫酸镁0.25g/L、FeSO4·7H2O0.001g/L，余量为水，pH6.6。
将发酵液于120℃保温30分钟，随后冷却至40℃，以10000转/分钟的转速离心5分钟，去除菌体碎片，取上清液，用等体积乙酸乙酯萃取，再用旋转蒸发器减压蒸馏，控制鼠李糖脂含量为10g/L，即得到本发明的所述生物环保表面活性剂。
实施例5：鼠李糖脂生物表面活性剂的制备
将铜绿假单胞菌以3％(V/V)的接种量加入发酵培养基中，于37℃以280转/分钟的转速摇床培养90小时，得到发酵液；所述铜绿假单胞菌为铜绿假单胞菌BNCC 185967和铜绿假单胞菌CCTCC AB 2013184按质量比为1:1混合而成。
其中发酵培养基的组成为橄榄油20g/L、红花籽油40g/L、硝酸钠8g/L、氯化钠1.0g/L、氯化钾1.0g/L、氯化钙0.1g/L、KH2PO4·12H2O 3.5g/L、硫酸镁0.25g/L、FeSO4·7H2O0.001g/L，余量为水，pH6.6。
将发酵液于120℃保温30分钟，随后冷却至40℃，以10000转/分钟的转速离心5分钟，去除菌体碎片，取上清液，用等体积乙酸乙酯萃取，再用旋转蒸发器减压蒸馏，控制鼠李糖脂含量为10g/L，即得到本发明的所述生物环保表面活性剂。
测试例1：
10克生物环保表面活性剂中滴加纯机油(金装美孚1号，全合成机油0W-40SN级)，振荡，滴加到最后一滴机油不溶解为止，准确记录生物环保表面活性剂溶解纯机油的质量(g)，该溶解纯机油的质量(g)的大小可以表征生物环保表面活性剂去污能力的相对大小，具体数据见表1。
表1：生物环保表面活性剂去污能力测试表
Figure BDA0001389767440000051
Figure BDA0001389767440000061
实施例6：
将下述重量份原料采用常规方法直接混合而成：黄腐酸钾20份，磷酸二氢钾20份，L-苹果酸15份，实施例1制备的鼠李糖脂生物表面活性剂30份，2,3-二巯基丙磺酸钠2份，羧甲基纤维素钠5份。即可制得本发明的土壤重金属污染环保修复剂。
将上述土壤重金属污染环保修复剂随土壤翻耕，均匀施入土壤内，耙匀灌水，其中土壤重金属污染环保修复剂每亩施用量45kg。
实施例7：
将下述重量份原料采用常规方法直接混合而成：黄腐酸钾20份，磷酸二氢钾20份，L-苹果酸15份，实施例2制备的鼠李糖脂生物表面活性剂30份，2,3-二巯基丙磺酸钠2份，羧甲基纤维素钠5份。即可制得本发明的土壤重金属污染环保修复剂。
将上述土壤重金属污染环保修复剂随土壤翻耕，均匀施入土壤内，耙匀灌水，其中土壤重金属污染环保修复剂每亩施用量45kg。
实施例8：
将下述重量份原料采用常规方法直接混合而成：黄腐酸钾20份，磷酸二氢钾20份，L-苹果酸15份，实施例3制备的鼠李糖脂生物表面活性剂30份，2,3-二巯基丙磺酸钠2份，羧甲基纤维素钠5份。即可制得本发明的土壤重金属污染环保修复剂。
将上述土壤重金属污染环保修复剂随土壤翻耕，均匀施入土壤内，耙匀灌水，其中土壤重金属污染环保修复剂每亩施用量45kg。
实施例9：
将下述重量份原料采用常规方法直接混合而成：黄腐酸钾20份，磷酸二氢钾20份，L-苹果酸15份，实施例4制备的鼠李糖脂生物表面活性剂30份，2,3-二巯基丙磺酸钠2份，羧甲基纤维素钠5份。即可制得本发明的土壤重金属污染环保修复剂。
将上述土壤重金属污染环保修复剂随土壤翻耕，均匀施入土壤内，耙匀灌水，其中土壤重金属污染环保修复剂每亩施用量45kg。
实施例10：
将下述重量份原料采用常规方法直接混合而成：黄腐酸钾20份，磷酸二氢钾20份，L-苹果酸15份，实施例5制备的鼠李糖脂生物表面活性剂30份，2,3-二巯基丙磺酸钠2份，羧甲基纤维素钠5份。即可制得本发明的土壤重金属污染环保修复剂。
将上述土壤重金属污染环保修复剂随土壤翻耕，均匀施入土壤内，耙匀灌水，其中土壤重金属污染环保修复剂每亩施用量45kg。
测试例2：
实验例6-10的土壤为某污灌农田，该区域长期采用含Cd2+污水灌溉。土质为褐土，土壤理化数据为：pH值7.65，有机质11.79g/kg，全氮1.35g/kg，有效磷16.22mg/kg，速效钾118.1mg/kg，碳酸钙7.52％，全镉19.78mg/kg，有效镉7.55mg/kg。
25天后，测试实施例6-10的有效镉降低率，具体数据见表2。
有效镉降低率＝(处理前有效镉含量-处理后有效镉含量)÷处理前有效镉含量×100％。
表2：有效镉降低率测试表
有效镉降低率，％
实施例6 70.3
实施例7 70.6
实施例8 74.8
实施例9 73.6
实施例10 77.8
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (2)

1.一种土壤重金属污染环保修复剂，其特征在于，包括以下重量份原料：黄腐酸钾20份，磷酸二氢钾20份，L-苹果酸15份，鼠李糖脂生物表面活性剂30份，2,3-二巯基丙磺酸钠2份，羧甲基纤维素钠5份；
所述鼠李糖脂生物表面活性剂采用下述方法制备而成：
将铜绿假单胞菌以3% V/V的接种量加入发酵培养基中，于37℃以280转/分钟的转速摇床培养90小时，得到发酵液；所述铜绿假单胞菌为铜绿假单胞菌BNCC 185967和铜绿假单胞菌CCTCC AB 2013184按质量比为1:1混合而成；
所述发酵培养基的组成为橄榄油20g/L、红花籽油40g/L、硝酸钠8g/L、氯化钠1.0g/L、氯化钾1.0g/L、氯化钙0.1g/L、KH2PO4•12H2O 3.5g/L、硫酸镁0.25g/L、FeSO4•7H2O 0.001g/L，余量为水，pH6.6；
将发酵液于120℃保温30分钟，随后冷却至40℃，以10000转/分钟的转速离心5分钟，去除菌体碎片，取上清液，用等体积乙酸乙酯萃取，再用旋转蒸发器减压蒸馏，控制鼠李糖脂含量为10g/L，即得到所述鼠李糖脂生物表面活性剂。
2.一种土壤重金属环保修复方法，其特征在于，将权利要求1所述土壤重金属污染环保修复剂随土壤翻耕，均匀施入土壤内，耙匀灌水；所述土壤重金属污染环保修复剂每亩施用量45kg。
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