CN108311533A - 利用生物质炭-植物-微生物联合修复土壤中重金属的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布一种利用生物质炭‑植物‑微生物三相联合修复土壤中重金属的方法，向土壤中施加花生壳生物质炭，并进行翻土，然后向土壤中喷洒枯草芽孢杆菌稀释液，待土壤稳定后，播种百喜草种子，并对其进行后期养护。本发明能有效去除土壤中的重金属，且所选材料价格低廉，广泛易得，具有成本低、效率高、处理彻底的优点，对重金属铜的去除率可达85%，对重金属锌的去除率可达83%。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用生物质炭-植物-微生物联合修复土壤中重金属的方法，可高效去除土壤中重金属，属于农业固体废弃物资源化利用领域。
背景技术
土壤是人类赖以生存的要素之一，是动植物生存的保障。随着经济的迅猛发展，重工业的蓬勃发展，人类活动产生了许多污染物质，其中包括重金属，而重金属进入土壤中就引起土壤中重金属超标。重金属在土壤中既不能被吸收也不能被降解，只能在其中残留，通过食物链不断富集，对生物体造成巨大伤害。因此，防治和修复土壤中重金属污染已经刻不容缓。
利用生物质炭-植物-微生物联合修复土壤中重金属，是生物质炭在吸附土壤中的重金属的同时，也可以为植物生长提供必要能量，而植物根系对土壤中的重金属也有吸收降解的作用；而微生物不仅能够降解土壤中的有机物污染物和无机污染物，改善土壤的理化性质，还可以改善植物的生长状况，增加作物的产量。微生物的对植物作用主要体现在：根际的固氮作用、植物根际促生细菌、释放难溶矿质中的营养元素、微生物对根分泌物的作用、促进腐质酸的形成、产生植物激素，在微生物的促进作用下植物不仅能吸附土壤中的重金属，而且还可以增加土壤肥力，增强处理效果。与此同时微生物依赖于植物根系生长，也可通过生物质炭提供的能量生长，不断分解吸附土壤中的有害物质。但不同的生物质炭、植物、微生物的选择对重金属的吸附作用效果不同，选择合适的种类及配比才能达到最好的效果，本次方案选择了花生壳生物质炭与枯草芽孢杆菌和百喜草联用来修复土壤中的重金属，相较于其他治理重金属的方法，不仅价格低廉而且具有不产生二次污染，实施简单等特点。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种高效修复土壤中重金属的方法，该方法主要针对的是土壤中重金属去除效率低的问题，通过生物质炭-植物-微生物三相联合，通过生物质炭吸附掉一部分土壤中的重金属，且生物质炭也可作为能源供给微生物与植物使其在土壤中生长，而植物与微生物相互供给、相互促进，还可以增加土壤肥力；生物质炭、植物、微生物三相都能吸附分解土壤中的重金属，提高了土壤中重金属的除去效率，具有较好的修复应用前景。
本发明的目的之二是提供一种高效利用农业固体废弃物的方法，将花生壳制作为生物质炭。
本发明采用的技术方案是：一种利用生物质炭-植物-微生物三相联合吸附土壤中重金属的方法。包括如下步骤：
1）600℃下，将花生壳在无氧条件下放入下吸式炭化炉中进行1.5h的热裂解，制作成生物质炭，并将其研磨至80目备用。
2）对预修复地进行翻土，翻土深度为20cm，而后进行生物质炭的施加，施加量在3kg/㎡，再进行为期5天的翻土，每日一次，翻土深度为20cm。
3）待添加的生物质炭土壤稳定后，向其中喷洒含有枯草芽孢杆菌的营养液，其比例为枯草芽孢杆菌/营养液=0.01g/L，枯草芽孢杆菌营养液/蒸馏水为1:3。
4）待土壤稳定后，将1㎡土地分为3垄，向其中播种百喜草种子，其播种量为5g/垄，百喜草种子在播种前需经温水浸泡24h。
5）对预修复地进行后期养护，百喜草成苗期为30天，在播种的前3周内，对其进行灌溉，早晚各一次，润湿土层深度在15cm；3-5周内减少灌溉次数，一天一次，同时增加灌溉量，润湿土层深度在30cm。
本发明的有益效果是：
1）原材料来源广泛，价格低廉；
2）本发明所利用的主要原料为农业固体废弃物，属于资源再利用，对环境无二次污染；
3）本发明实施简单，效果明显，对土壤中重金属铜的去除率达85%，对重金属锌的去除率达83%，具有较好的应用前景。
附图说明
图1生物质炭吸附重金属铜的平均吸附率
图2生物质炭吸附重金属锌的平均吸附率。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于此。由于各地地质及其中重金属污染的类别不同，处理参数也会产生相应变化，因此在不违背本发明的实质和所附权利要求范围的前提下，对本发明中关键参数做适当调整。
实施例1
将收集上来的花生壳，经过筛土，移入下吸式生物质炭化炉中，在600℃，无氧条件下热裂解1.5h制成生物质炭，再将其研磨至80目备用。
将枯草芽孢杆菌按照0.01g/L的比例放入营养液中进行培养，所用营养液配比如表1所示，将混合液装瓶备用。
表1 营养液配比
| 营养液成分 | 牛肉膏 | 蛋白胨 | NaCl | 葡萄糖 | 水 | pH |
| 成分含量 | 3g | 10g | 5g | 10g | 1L | 7.4-7.6 |
将制作好的菌悬液用蒸馏水进行稀释，稀释比为1:3，备用
将百喜草种子放入温水中浸泡24h，备用。
实施例2
以铁岭市某铜冶炼厂区生产车间所在土地为预修复区，选取3块地作为试验田，每块地选择3个点位进行测定，处理前土壤测试结果如表2。
表2 处理前厂区生产车间所在地土壤测试结果
方法：取试验田3块，大小为1m×1m，共1㎡，每块土地分为3垄，同时进行生物质炭-植物-微生物修复实验，待百喜草成苗后，每5天对试验区土壤进行检测，主要修复的是土壤中重金属铜和锌。
由图1中的实验结果可以看出，随着时间的延长，该方法对铜的吸附率逐渐增大，当修复时间达到30天时，吸附率平均值可达85%。
由图2中的实验结果可以看出，随着时间的延长，该方法对锌的去除率也逐渐增大，当修复时间达到25天时，吸附率平均值可达83%。
通过实验可知，本发明对厂区重金属污染具有显著改善，处理后的土壤可达二级标准，对重金属铜去除效率可达85%，重金属锌去除效率可达83%。
Claims (7)
1.一种利用生物质炭-植物-微生物联合修复土壤中重金属的方法，其特征在于，向土壤中施加花生壳生物质炭，进行翻土后，加入含有枯草芽孢杆菌的营养液，待土壤稳定后向其中播种百喜草种子并进行后期养护。
2.根据权利要求1所述的利用生物质炭-植物-微生物联合修复土壤中重金属的方法，其特征在于，所述的花生壳生物质炭的制备方法，包括如下步骤：
1）、在600℃条件下，将花生壳在无氧条件下放入下吸式炭化炉中热裂解1.5h制作成花生壳生物质炭；
2）、将步骤1）中所得的花生壳生物质炭研磨至80目，再将其加入土壤，施加量为3kg/㎡。
3.根据权利要求1所述的利用生物质炭-植物-微生物联合修复土壤中重金属的方法，其特征在于：所述的翻土操作为：五天内，每天进行一次翻土，深度在20cm。
4.根据权利要求1所述的利用生物质炭-植物-微生物联合修复土壤中重金属的方法，其特征在于，所述的枯草芽孢杆菌营养液的制备方法，包括如下步骤：
1）将枯草芽孢杆菌按照枯草芽孢杆菌/营养液=0.01g/L进行配制；
2）将步骤1）中配制好的枯草芽孢杆菌营养液用蒸馏水进行稀释，稀释至4L，而后均匀喷洒至土壤中，等待3天。
5.根据权利要求1所述的利用生物质炭-植物-微生物联合修复土壤中重金属的方法，其特征在于，所述的百喜草种子在播种前将种子用温水浸泡24h。
6.根据权利要求1或5所述的利用生物质炭-植物-微生物联合修复土壤中重金属的方法，其特征在于，所述的百喜草种子的播种方式为：将1㎡土地分为三垄，播种量为5g/垄。
7.根据权利要求6所述的利用生物质炭-植物-微生物联合修复土壤中重金属的方法，其特征在于，所述的百喜草后期养护方式为：在3周内每天要对土壤进行灌溉，早晚各一次，润湿土层深度15cm；3-5周减少灌溉次数，增加灌溉量，一天一次，润湿土层深度在30cm。
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