CN109201731A - 一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法 - Google Patents

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苏弘治
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Abstract

本发明涉及了一种植物‑微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，该方法使用生活污泥、池塘淤泥、粉碎秸秆和食用菌废料作为硼泥基质改良材料，在改良基质材料里添加由枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌制成的微生物复合菌剂，选择白腊、沙棘、黑麦草三种适生植物建立乔灌草植被群。该方法可以实现硼泥堆场表面的植被重建，减少表面风蚀起尘污染大气，同时减少雨水下渗污染地下水，达到基本控制硼泥堆场污染的目的。本发明操作简便，成本低，易于管理，不产生二次污染，具有广泛的应用前景。

Description

一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法
技术领域
本发明属于生态修复技术领域，具体涉及一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法。
背景技术
辽宁是我国硼砂的主要生产省份，硼矿储量占全国现有总储量的64％。目前辽宁省硼泥堆积总量达2000万吨以上，产生了大量裸露的硼泥堆场。由于硼泥堆场表面寸草不生，硼泥颗粒较细,在失去水分以后,常常会随风飞散,对大气环境造成污染，成为一种公害,到了非解决不可的程度。硼泥堆场植被重建能够保护污染环境的硼泥免受风蚀和水蚀，植物的根系及其分泌物能够吸附、累积沉淀、还原重金属，降低重金属的迁移性、改善景观，是控制其污染的较好途径。但是，由于硼泥堆场表层生境恶劣，含有大量重金属，更没有植物正常生长所需的养分，PH值在9以上，在其表面直接种植植物难以成活，而采用表面覆厚土种植植物成本巨大，以至于目前辽宁省有很多硼泥堆场仍然裸露存放。
植物修复技术是利用植物吸收和沉淀来固定大量有毒污染物，防止其进入大气、水体和土壤，从而减少其对环境和人类健康的污染，其措施简单，成本低，治理原位性，具有不可替代的优势。它作为当前污染环境的一种有效治理模式，理论体系方面已逐步趋于完整化，可以认为利用植物修复技术植被重建，进而保护硼泥堆场不受风蚀和水蚀，是解决硼泥堆场污染较好的途径。植被重建最为关键的环节就是基质改良和植物筛选。因为，只有其基质理化性质得到改善，养分含量满足植物生理需求，盐碱和重金属胁迫得到有效地降低，种植筛选的耐性植物才有可能存活生长。
但是目前针对矿山硼泥堆场的修复成本较高、没有较好的基质改良材料、没有合适的耐性植物，因此，研究一种经济有效的、能够修复复被有毒重金属及其它元素或物质污染的矿山硼泥堆场的方法是非常重要的。
发明内容
为了解决上述技术问题，发明的目的在于：提供一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，本发明的方法基于天然原材料且成本相对较低，在有效的降低硼泥堆场重金属含量的同时恢复硼泥堆场的植被生长，同时使用生活污泥、池塘淤泥、粉碎秸秆和食用菌废料作为硼泥基质改良材料，实现了废物资源化、变废为宝，节省材料，降低成本，解决了硼泥堆场表层生境污染问题。
为实现本发明的目的，本发明包括如下技术方案：使用生活污泥、池塘淤泥、粉碎秸秆和食用菌废料作为硼泥基质改良材料，在基质改良材料里添加由枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌制成的微生物复合菌剂，选择白腊、沙棘、黑麦草三种适生植物建立乔灌草植被群。
上述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，所述的硼泥基质改料材料由硼铁尾矿、生活污泥、池塘淤泥、粉碎秸秆和食用菌废料混合发酵制成，其体积比为2:3:2:1:2。
上述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，将硼泥基质改良材料覆于修复场地，厚度为1～2cm。
上述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，所述的微生物复合菌剂为枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌，其重量比为3:1:1。
上述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，所述的三种菌配置在磷酸缓冲溶液中形成微生物复合菌剂，菌体总浓度为35～45×108cfu。
上述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，所述的磷酸缓冲溶液优选50mM、pH＝7的磷酸缓冲溶液。
上述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，所述的微生物复合菌剂在硼泥基质改良材料中的用量为0.5～1.0L/m2，优选0.7L/m2。
上述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，所述的白蜡、沙棘、黑麦草的草种播种量为3～5g/m2，优选4g/m2，混合播种。
上述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，向覆有硼泥基质改良材料的硼泥堆场中均匀撒入白蜡、沙棘和黑麦草种子，上部覆土1cm。
上述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，所述的白蜡、沙棘和黑麦草在土壤中的适宜温度为15～38℃，定期浇水，保持土壤含水量为田间最大持水量的60～80％。
本发明的有益效果是：
1、本发明方法所提供的微生物复合菌剂，其基本组分为复合菌剂，比单一菌株对土壤环境适应能力强，各种组分微生物协同作用，能更好的提高白蜡、沙棘、黑麦草对硼泥堆场中重金属的吸收能力，增强对硼泥堆场中重金属的去除效果。
2、采用本发明提供的微生物复合菌剂和白蜡、沙棘、黑麦草的修复方法，不仅可以去除硼泥堆场中的重金属，还可以实现硼泥堆场表面的植被重建，有效改善了硼泥堆场表面的生境，对于大气环境的改善起到了有益的效果。
3、本发明所使用的材料均为天然材料或生活废料，在节约成本的同时实现了废物的资源化利用，费用低，修复效果好，易于管理，不产生二次污染，具有广泛的应用前景。
4、本发明采用植物-微生物联合修复技术是一种广泛应用、环境良好和经济有效的修复被有毒重金属及其它元素或物质污染环境的方法，开辟了一条令人振奋的新领域，其符合人类可持续发展的最终目标。
附图说明
图1辽宁省丹东市通远堡镇存放的硼泥堆场影像图
图2硼泥堆场植物-微生物联合修复技术试验坑影像图
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，但本发明并不局限于此。
实施例1植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法
本发明植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法包括步骤如下：
(1)制备硼泥基质改良材料
硼泥基质改良材料包括硼铁尾矿、生活污泥、池塘淤泥、粉碎秸秆和食用菌废料，按体积比为2:3:2:1:2的比例混合发酵制成，备用。
(2)制备微生物复合菌剂
微生物复合菌剂包括枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌，按湿菌重量比3:1:1混合配置在50mM、pH＝7的磷酸缓冲溶液中形成微生物复合菌剂，菌体总浓度为35～45×108cfu。。
(3)将步骤(1)制备的硼泥基质改良材料覆于硼泥堆场表面，厚度为1cm，再向硼泥堆场中均匀撒入白蜡、沙棘、黑麦草种子，播种量为5g/m2，上部覆土1cm，保持适宜温度15℃，定期浇水，保持土壤含水量为田间最大持水量的80％。
(4)10～20天后待植物发芽生长，向植物根系土壤中添加步骤(2)制备的微生物复合菌剂，微生物复合菌剂在土壤中的用量为0.5L/m2，利用植物对重金属的吸收以及微生物复合菌剂的强化作用联合去除土壤中的重金属。
实施例2植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法
本发明植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法包括步骤如下：
(1)制备硼泥基质改良材料
硼泥基质改良材料包括硼铁尾矿、生活污泥、池塘淤泥、粉碎秸秆和食用菌废料，按体积比为2:3:2:1:2的比例混合发酵制成，备用。
(2)制备微生物复合菌剂
微生物复合菌剂包括枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌，按湿菌重量比3:1:1混合配置在50mM、pH＝7的磷酸缓冲溶液中形成微生物复合菌剂，菌体总浓度为35～45×108cfu。
(3)将步骤(1)制备的硼泥基质改良材料覆于硼泥堆场表面，厚度为1.5cm，再向硼泥堆场中均匀撒入白蜡、沙棘、黑麦草种子，播种量为4g/m2，上部覆土1cm，保持适宜温度28℃，定期浇水，保持土壤含水量为田间最大持水量的70％。
(4)10～20天后待植物发芽生长，向植物根系土壤中添加步骤(2)制备的微生物复合菌剂，微生物复合菌剂在土壤中的用量为0.7L/m2，利用植物对重金属的吸收以及微生物复合菌剂的强化作用联合去除土壤中的重金属。
实施例3植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法
本发明植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法包括步骤如下：
(1)制备硼泥基质改良材料
硼泥基质改良材料包括硼铁尾矿、生活污泥、池塘淤泥、粉碎秸秆和食用菌废料，按体积比为2:3:2:1:2的比例混合发酵制成，备用。
(2)制备微生物复合菌剂
微生物复合菌剂包括枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌，按湿菌重量比3:1:1混合配置在50mM、pH＝7的磷酸缓冲溶液中形成微生物复合菌剂，菌体总浓度为35～45×108cfu。
(3)将步骤(1)制备的硼泥基质改良材料覆于硼泥堆场表面，厚度为2cm，再向硼泥堆场中均匀撒入白蜡、沙棘、黑麦草种子，播种量为3g/m2，上部覆土1cm，保持适宜温度38℃，定期浇水，保持土壤含水量为田间最大持水量的60％。
(4)10～20天后待植物发芽生长，向植物根系土壤中添加步骤(2)制备的微生物复合菌剂，微生物复合菌剂在土壤中的用量为1.0L/m2，利用植物对重金属的吸收以及微生物复合菌剂的强化作用联合去除土壤中的重金属。
实施例4检测微生物复合菌剂-植物对硼泥堆场中重金属的富集能力
方法如下：
实验采用直径约10cm的塑料盆，每盆装由硼铁尾矿、生活污泥、池塘淤泥、粉碎秸秆和食用菌废料按体积比为2：3：2：1：2的配比配制而成的硼泥基质改良材料约1kg，调节盆中基质材料含水量为田间最大持水量的60％，自然平衡一周后，在盆中撒入黑麦草种子，播种量为4g/m2，上部覆土1cm，待植物生长后20d，接种0.7L/m2微生物菌剂，其中枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌的重量比为3:1:1。同时设定一个对照组，其只加入黑麦草种子，而不加入微生物菌剂，在植物生长的第85d时收获，将植物沿着土壤表面剪下，分成地下和地上两部分，用去离子水冲洗干净，风干，测量生物量。将其置于105℃下杀菌30min，60℃烘干后，粉碎装入样品袋，通过湿法消解后，采用原子吸收分光光度计进行测定，结果如表1所示。
表1植物生物量以及植物对于重金属富集能力的情况
由表1可知，接种微生物菌剂的地下部与地上部的鲜重都比没有添加微生物菌剂的对照组鲜重要重，特别是地下部的鲜重增加了39％；接种微生物菌剂的地下部与地上部的重金属含量都比没有添加微生物菌剂的对照组重金属含量要高，特别是地下部的重金属含量增加了47％；因此，本发明方法采用微生物复合菌剂-植物对硼泥堆场修复，具有较好的重金属的富集能力。
如图2所示，接种微生物菌剂对黑麦草的生长发育起到促进作用，其中地下和地上部分的鲜重比对照组高出40.1％和10％，其次接种微生物菌剂对黑麦草富集土壤中重金属的能力加强，其中地下和地上部分的重金属比对照组高出110％和51％。

Claims (10)

1.一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，其特征在于：使用生活污泥、池塘淤泥、粉碎秸秆和食用菌废料作为硼泥基质改良材料，在基质改良材料里添加微生物复合菌剂，选择白腊、沙棘、黑麦草三种适生植物建立乔灌草植被群。
2.根据权利要求1所述一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，其特征在于：所述的硼泥基质改料材料由硼铁尾矿、生活污泥、池塘淤泥、粉碎秸秆和食用菌废料混合发酵制成，其体积比为2:3:2:1:2。
3.根据权利要求2所述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，其特征在于：所述的硼泥基质改良材料覆于修复场地，厚度为1～2cm。
4.根据权利要求1所述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，其特征在于：所述的微生物复合菌剂包括枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌，其重量比为3:1:1。
5.根据权利要求4所述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，其特征在于：所述枯草芽孢杆菌、所述嗜酸乳杆菌和所述干酪乳杆菌混合配置在磷酸缓冲溶液中形成微生物复合菌剂，菌体总浓度为35～45×108cfu。
6.根据权利要求5所述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，其特征在于：所述的磷酸缓冲溶液为50mM、pH＝7的磷酸缓冲溶液。
7.根据权利要求5所述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，其特征在于：所述的微生物复合菌剂在硼泥基质改良材料中的用量为0.5～1.0L/m2。
8.根据权利要求1所述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，其特征在于：所述的白蜡、沙棘、黑麦草的草种播种量为3～5g/m2，混合播种。
9.根据权利要求8所述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，其特征在于：向覆有硼泥基质改良材料的硼泥堆场中均匀撒入白蜡、沙棘和黑麦草种子，上部覆土1cm。
10.根据权利要求1所述的一种植物-微生物联合修复矿山硼泥堆场的方法，其特征在于：所述的白蜡、沙棘和黑麦草在土壤中的适宜温度为15～38℃，定期浇水，保持土壤含水量为田间最大持水量的60～80％。
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