CN107774704A - 一种植物‑动物‑微生物联合修复土壤中重金属铜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种植物‑动物‑微生物联合修复土壤中重金属铜的方法。向铜污染土壤中投入蚯蚓，定期喷施少量的水保持土壤的湿度。然后向表层土壤中掺入微生物复合菌剂，旋耕混拌均匀，之后均匀撒入高羊茅和早熟禾种子，然后浇水使土壤保持湿润。采用本发明的方法，利用植物对铜的吸收作用及蚯蚓和微生物复合菌剂的强化作用联合修复土壤中重金属铜，本发明的土壤修复方法效果好、费用低、易于管理与操作，不会产生二次污染，具有广泛的应用前景。

Description

一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法
技术领域
本发明涉及一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，属于环境土壤污染治理技术领域。
背景技术
近年来，随着工农业生产的快速发展，环境中重金属污染日趋严重。由于人类对矿产的开采、冶炼等社会活动，使重金属进入炼铜厂及其周围地区的土壤中。炼铜厂土壤重金属污染还会造成土壤中的重金属含量本底值偏高，使当地生态系统的生态功能发生不良变化，从而导致生态环境日益退化。
多年积累下来，国家面临的土地复垦与生态恢复问题十分严重。其中，重金属含量最高的是尾矿和废弃的低品位矿石，并通过降水、淋失等作用向周边地区扩散，既影响生态系统的结构与功能，又危害粮食、蔬菜等食品的卫生安全，并由食物链进入人体，对人体健康造成危害。
目前，治理土壤重金属污染主要有以下三种途径：一是改变重金属在土壤中的存在形态，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；二是利用生物或工程技术方法从土壤中去除重金属；三是改变种植制度，避免重金属通过食物链影响生物和人体健康。
如上所述，为了更好的修复老旧工业区重金属污染的土壤，急需解决以下技术问题：
1、培养合适的微生物，其对于重金属的吸附能力强、易于分离、生长能力强、对环境适应能力强的特点。
2、确定合适的耐重金属植物与微生物联用，该种植物具有种植难度低、易于管理、适用于大面积重金属污染土壤、生长迅速、生物两大的特点。
3、避免重金属污染土壤修复治理过程中改变和破坏土壤结构的情况。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种操作简单、成本低廉、修复效果好、不破坏土壤肥力、不存在土壤二次污染、适用于老旧工业区大面积重金属铜污染土壤修复的植物-动物-微生物联合修复重金属铜土壤的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，包括如下步骤：
1)向铜污染土壤中投方蚯蚓，定期浇水，保持土壤的含水量；
2)向表层15-25cm土壤中掺入微生物复合菌剂，旋耕混拌均匀；
3)均匀播种高羊茅和早熟禾种子，定期浇水，保持土壤的含水量。
上述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，优选的，步骤1)，蚯蚓的投放量为：90-100条/m3。
上述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，优选的，步骤1)，所述的蚯蚓为赤子爱胜蚯蚓。
上述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，优选的，步骤1)和步骤3)，所述的保持土壤的含水量为35-45％。
上述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，优选的，步骤2)，所述的微生物复合菌剂的投入量为3-7kg/m3。
上述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，优选的，步骤2)，所述的微生物复合菌剂是丛枝菌根与施氏假单胞菌的混合。
上述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，优选的，按重量比，丛枝菌根:施氏假单胞菌＝3:1。
上述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，优选的，所述的微生物复合菌剂的制备方法如下：
1)取牛肉膏5g、蛋白胨10g，NaCl 5g和蒸馏水1L，混匀，调pH至7.0，灭菌，得到培养基；
2)按重量比，丛枝菌根:施氏假单胞菌＝3:1，取丛枝菌根和施氏假单胞菌，加入到培养基中，在温度为37℃、转速为200r/min的条件下扩大培养48h，得发酵液；
3)将灭菌冷却后的麸皮和发酵液，按质量比20:1混合均匀，自然风干，得微生物复合菌剂。
上述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，优选的，步骤3)，高羊茅种子的播种量为25-30g/m2，早熟禾种子的播种量为10-12g/m2，两种植物混播。
上述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，优选的，步骤3)，播种高羊茅和早熟禾种子时，播深1-2cm，行距28-33cm。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明采用植物-动物-微生物联合富集污染土壤中的铜。利用植物高羊茅和早熟禾对铜的吸收作用及蚯蚓和微生物复合菌剂的强化作用联合修复土壤中重金属铜。所采用的植物高羊茅和早熟禾，具有良好的富集铜的能力，其根系的生长促进了赤子爱胜蚯蚓对土壤中重金属铜的富集，同时蚯蚓活动对高羊茅和早熟禾生长及重金属的富集也具有促进作用。微生物复合菌剂中的丛枝菌根和施氏假单胞菌的代谢也可以分泌释放依稀有机物质和酶，其中的有机物质可作为蚯蚓生长的营养物质，酶对土壤中的铜有活化作用。丛枝菌根可为两种植物吸收传递营养物质，促进植物生长并提高筑物抗逆性。本发明的土壤修复应用方法期修复效果好、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染，可修复老旧工业区的铜污染土壤，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是不同处理情况下土壤中重金属铜去除率。
图2是不同情况下植物地上部分铜富集效果。
具体实施方式
下面通过实例对本发明做进一步详细说明。下述实施例中的试验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的实验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂市场购买得到。
实施例一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法
本实施例，现场修复地点是铁岭市某废弃冶铜厂，土壤pH为7.32，有机质含量2.3％～3.7％，粘粒含量2.1％，土壤重金属铜含量3.09×103mg/kg。
于四月初进行供试土壤平整，将现场分成3块土地样，标记为本发明(D2)、对比例1(C)和对比例2(D1)，实验前需人工对土壤耕层0-20cm深度的土地进行翻耕以及平整。
(一)方法如下
1、向铜污染土壤中投放蚯蚓，定期浇水，保持土壤的含水量为40％±2％；采用的蚯蚓为赤子爱胜蚯蚓，蚯蚓的投放量为：90-110条/m3。
2、向表层20cm左右的土壤中掺入微生物复合菌剂，旋耕混拌均匀。微生物复合菌剂的投入量为5kg/m3。所述的微生物复合菌剂是丛枝菌根与施氏假单胞菌的混合。按重量比，丛枝菌根:施氏假单胞菌＝3:1。
微生物复合菌剂的制备方法如下：
1)取牛肉膏5g、蛋白胨10g，NaCl 5g和蒸馏水1L，混匀，调pH至7.0，灭菌，得到培养基；
2)将保藏在斜面培养基上的丛枝菌根和施氏假单胞菌，按1％的接种量分别接种于步骤1)制备的培养基中，在温度为37℃、转速为200r/min的条件下，活化培养48h；
3)按重量比，丛枝菌根:施氏假单胞菌＝3:1，取活化后的丛枝菌根和施氏假单胞菌，混合后再次加入到步骤1)制备的培养基中，在温度为37℃、转速为200r/min的条件下扩大培养48h，得发酵液；
4)将灭菌冷却后的麸皮和发酵液，按质量比20:1混合均匀，自然风干，得微生物复合菌剂。
3、混播高羊茅和早熟禾种子，定期浇水，保持土壤的含水量为40％±2％。高羊茅种子的播种量为25-30g/m2，早熟禾种子的播种量为10-12g/m2。播种高羊茅和早熟禾种子时，播深1-2cm，行距28-33cm，种子上方覆盖1-1.5cm厚的细土。
(二)对比例
1、对比例1：在铜污染土壤上，只种植高羊茅和早熟禾，来进行修复老旧工业区铜污染土壤。
2、对比例2：在铜污染土壤上，加入微生物复合菌剂并种植高羊茅和早熟禾，进行修复老旧工业区铜污染土壤。
(三)结果
7～14d即可萌发，约30天后，高羊茅和早熟禾成坪，成坪一个月后，收获其地上部分，将土壤样品和植物地上部分样品分别处理，检测土壤中铜残留量以及植物中铜富集量，进行对照比较。结果如图1和图2所示。
如图1所示：经植物-动物-微生物修复后，土壤中重金属铜的含量与原供试土壤中重金属铜的含量之间的对比可以看出，D2对土壤中重金属铜的去除最高，可达69.54％；D1次之，达47.75％；C单独植物去除率最低，为38.78％。
如图2所示：不同处理条件下高羊茅和早熟禾富集铜的含量有所不同，D2对土壤中重金属铜的富集效果最好，可达830mg/kg；D1次之，达490mg/kg；C单独植物富集效果最低，为150mg/kg。

Claims (10)

1.一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)向铜污染土壤中投放蚯蚓，定期浇水，保持土壤的含水量；
2)向表层15-25cm土壤中掺入微生物复合菌剂，旋耕混拌均匀；
3)均匀播种高羊茅和早熟禾种子，定期浇水，保持土壤的含水量。
2.根据权利要求1所述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，其特征在于，步骤1)，蚯蚓的投放量为：90-100条/m3。
3.根据权利要求1所述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，其特征在于，步骤1)，所述的蚯蚓为赤子爱胜蚯蚓。
4.根据权利要求1所述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，其特征在于，步骤1)和步骤3)，所述的保持土壤的含水量为35-45％。
5.根据权利要求1所述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，其特征在于，步骤2)，所述的微生物复合菌剂的投入量为3-7kg/m3。
6.根据权利要求1所述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，其特征在于，步骤2)，所述的微生物复合菌剂是丛枝菌根与施氏假单胞菌的混合。
7.根据权利要求6所述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，其特征在于，按重量比，丛枝菌根:施氏假单胞菌＝3:1。
8.根据权利要求7所述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，其特征在于，所述的微生物复合菌剂的制备方法如下：
1)取牛肉膏5g、蛋白胨10g，NaCl 5g和蒸馏水1L，混匀，调pH至7.0，灭菌，得到培养基；
2)按重量比，丛枝菌根:施氏假单胞菌＝3:1，取丛枝菌根和施氏假单胞菌，加入到培养基中，在温度为37℃、转速为200r/min的条件下扩大培养48h，得发酵液；
3)将灭菌冷却后的麸皮和发酵液，按质量比20:1混合均匀，自然风干，得微生物复合菌剂。
9.根据权利要求1所述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，其特征在于，步骤3)，高羊茅种子的播种量为25-30g/m2，早熟禾种子的播种量为10-12g/m2，两种植物混播。
10.根据权利要求1所述的一种植物-动物-微生物联合修复土壤中重金属铜的方法，其特征在于，步骤3)，播种高羊茅和早熟禾种子时，播深1-2cm，行距28-33cm。
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