CN110564423A - 一种重金属污染土壤原位复合修复剂 - Google Patents

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王磊
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Abstract

本发明公开了一种重金属污染土壤原位复合修复剂，其是由微生物菌剂、五倍子废渣和有机肥组成。本发明的修复剂不仅能有效修复土壤重金属污染，还能改善土壤性状，改善微生物和植物的生长环境。本发明的修复剂具有原料低价易得、生产工艺简单、修复效果良好优点。利用本发明的修复剂可以实现对重金属污染严重的土壤进行快速修复，其修复周期短、见效快，同时所用的原料成本低，可大范围推广使用。

Description

一种重金属污染土壤原位复合修复剂
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，特别是涉及一种重金属污染土壤原位复合修复剂。
背景技术
随着现代工业的发展，工业排出的污染物越来越多，对环境造成的危害越来越严重，尤其是土壤中重金属污染最为严重。
土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量有害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。污染土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。
重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大。如何有效缓解重金属污染对土壤的破坏是目前研究人员正在攻克的难题。
常州大学万玉山等人在专利号为CN103962368B、专利名称为《一种动植物协同修复镉、铅污染土壤的技术方法》中公开了一种有效缓解土壤镉、铅污染的技术问题，其是在治理目标区附近挖建边长为5-10米、深度为0.5-0.7米的协同修复床，剥离污染的土壤充填到协同修复床上，把协同修复床分割成不同区域，在每个区域放养不同种类的蚯蚓，30-45天后实验分析不同种类蚯蚓体内的镉、铅含量，筛选出镉、铅超量吸收和积累最大的蚯蚓品种；在协同修复床不同区域种植不同种类的植物，在收获期收割，实验分析植物的茎、叶部位中镉、铅的含量，筛选出镉、铅超量吸收和积累最大的植物物种；对协同修复床定期浇灌，维持床上动植物的正常生长和繁殖，通过动植物的收获和收割，实现对重金属镉、铅污染土壤的修复、治理。
中国科学院南京土壤研究所与环境保护部南京环境科学研究所共同申请的一项关于《一种高负荷重金属污染场地粘性土壤的修复方法》(其专利号为CN104190698B)中，公开了一种重金属污染的土壤修复方法，具体步骤如下：步骤一.污染土壤改性处理；制备炉渣粉末，按粘粒和炉渣粉末1：1～4的干基质量比加水混合均匀后老化养护7～15d，得到改性后的污染土壤；步骤二.制备淋洗A、淋洗液B；依次加入淋洗液A与淋洗液B对步骤一中改性后的污染土壤进行两次淋洗，固液分离后分别收集污染土壤和淋洗液；步骤三.钝化稳定化改良；制备富磷生物炭粉末，将生物炭粉末与步骤二中淋洗后土壤混合，加水搅拌均匀后老化养护7～20d，完成土壤修复过程。本发明综合利用废物废液，改性物料、淋洗剂与钝化剂制备过程绿色，对土壤环境扰动小，有利于土壤的生态修复。
中南大学与湖南凯天重金属污染治理工程有限公司共同申请了一项发明专利，其发明名称为《一种用于重金属污染土壤的化学淋洗修复方法》(其专利号为CN102500612B)，该发明是利用Na2EDTA溶液淋洗重金属污染土壤，有效去除土壤中有效态镉和铅，并利用Na2S·9H2O来沉淀滤液中的重金属，使Na2EDTA重新得到释放，从而达到Na2EDTA溶液的多次循环利用，回收后的Na2EDTA溶液淋洗重金属污染土壤，污染土壤中有效态Cd的去除率达到81.6-81.8％，有效态Pb的去除率达到55.9-60.1％。该发明克服了现有的Na2EDTA溶液淋洗重金属污染土壤的方法药剂成本大，产生的滤液较多，后续处理比较麻烦的难题。同时具有工艺简单、见效快、淋洗剂可重复利用、重金属能够得到有效消除的优点。
针对现有技术中对重金属污染的土壤修复周期长、见效慢且修复成本高昂，并不能大范围的推广使用，因此如何对重金属污染严重地区的土壤进行快速有效修复同时降低修复成本是目前亟待要解决的技术问题。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供了一种重金属污染土壤原位复合修复剂。本发明是利用微生物菌剂以及有机肥结合五倍子废渣作为一种新型土壤原位复合修复剂，该修复剂不仅能有效修复土壤重金属污染，还能改善土壤性状，改善微生物和植物的生长环境。
本发明的重金属污染土壤原位复合修复剂是由微生物菌剂、五倍子废渣和有机肥组成。其中三种组分按如下重量份数进行配比：
微生物菌剂1-5份，
五倍子废渣50-70份，
有机肥30-40份。
优选的，所述微生物菌剂由黑曲霉菌、纤维素降解菌和木质素降解菌组成。
特别优选的，所述黑曲霉菌、纤维素降解菌和木质素降解菌的重量比为1:1-10:1-10。
五倍子废渣是以五倍子为主要原料，生产单宁、没食子酸、3,4,5-三甲氧基苯甲酸、3,4,5-三甲氧基苯甲酸甲酯或没食子酸丙酯后的剩余残渣。其主要成分是纤维素(约20％)、木质素(约20％)和鞣酸(约10％)等。五倍子废渣的处理多采用填埋、焚烧或固定区域堆放等方法，浪费资金、占用土地，更造成严重的环境污染。通过将五倍子废渣制作成修复剂进行土壤重金属污染修复，能收到良好的经济效益和环境效益。
微生物修复的成本较低，有利于规模化操作，并且微生物修复技术的优势在于其对环境十分友好，不仅能够有效消除土壤重金属污染，更重要的是，生物修复有助于恢复土壤中生态系统的正常循环，有利于全面改善土壤环境、恢复土壤的功能。纤维素降解菌可专一性降解五倍子废渣中的纤维素，木质素降解菌可专一性降解木质素，黑曲霉可降解鞣酸等大分子有机物以及难溶无机物，利于植物和微生物吸收利用，经过降解的五倍子废渣能够有效改良土壤理化性状，增强土壤肥力，改善土壤环境质量，是真正意义上的生态修复。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用微生物菌剂结合有机酸以及五倍子废渣构成一种土壤修复剂，其不仅能有效修复土壤重金属污染，还能改善土壤性状，改善微生物和植物的生长环境。本发明的土壤修复剂采用的原料易得，生产成本低，可操作性强，适宜规模化生产。利用本发明的修复剂可以实现对重金属污染严重的土壤进行快速修复，其修复周期短、见效快，同时所用的原料成本低，可大范围推广使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种重金属污染土壤原位复合修复剂，包括微生物菌剂1份，五倍子废渣50份，有机肥30份。其中所述微生物菌剂是黑曲霉菌、纤维素降解菌和木质素降解菌按的重量比为1:2:5混合而成。将微生物菌剂、五倍子废渣以及有机肥按比例混合后即制成本发明的土壤修复剂。
实施例2
一种重金属污染土壤原位复合修复剂，包括微生物菌剂2份，五倍子废渣52份，有机肥31份。其中所述微生物菌剂是黑曲霉菌、纤维素降解菌和木质素降解菌按的重量比为1:2:6混合而成。将微生物菌剂、五倍子废渣以及有机肥按比例混合后即制成本发明的土壤修复剂。
实施例3
一种重金属污染土壤原位复合修复剂，包括微生物菌剂3份，五倍子废渣55份，有机肥33份。其中所述微生物菌剂是黑曲霉菌、纤维素降解菌和木质素降解菌按的重量比为1:3:7混合而成。将微生物菌剂、五倍子废渣以及有机肥按比例混合后即制成本发明的土壤修复剂。
实施例4
一种重金属污染土壤原位复合修复剂，包括微生物菌剂4份，五倍子废渣60份，有机肥35份。其中所述微生物菌剂是黑曲霉菌、纤维素降解菌和木质素降解菌按的重量比为1:4:5混合而成。将微生物菌剂、五倍子废渣以及有机肥按比例混合后即制成本发明的土壤修复剂。
实施例5
一种重金属污染土壤原位复合修复剂，包括微生物菌剂5份，五倍子废渣70份，有机肥40份。其中所述微生物菌剂是黑曲霉菌、纤维素降解菌和木质素降解菌按的重量比为1:5:8混合而成。将微生物菌剂、五倍子废渣以及有机肥按比例混合后即制成本发明的土壤修复剂。
利用本发明实施例1制备的修复剂对铬含量为415mg/Kg土壤进行修复使用，每亩土壤中投放75Kg本发明实施例1得到的修复剂，投放后进行10-15cm的翻土处理，然后进行正常浇水，经过24h完成转化，并种植玉米，按照常规种植方式进行种植，收获玉米后，对玉米以及土壤进行检测，发现玉米中铬含量并未超标，且土壤中铬含量也下降了23.5％。在同样的土壤中直接种植玉米，不采用本发明的修复剂进行修复处理，发现所种植的玉米中铬含量严重超标，高出国家标准40-50％，且土壤中铬含量略微增长。由此可见，本申请的土壤修复剂可以实现对重金属土壤的有效修复，避免了重金属的富集。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种重金属污染土壤原位复合修复剂，其特征在于，原料由微生物菌剂、五倍子废渣和有机肥组成。
2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤原位复合修复剂，其特征在于，包括以下重量组分的原料：
微生物菌剂1-5份，
五倍子废渣50-70份，
有机肥30-40份。
3.根据权利要求2所述的重金属污染土壤原位复合修复剂，其特征在于，所述微生物菌剂由黑曲霉菌、纤维素降解菌和木质素降解菌组成。
4.根据权利要求3所述的重金属污染土壤原位复合修复剂，其特征在于，所述，所述黑曲霉菌、纤维素降解菌和木质素降解菌的重量比为1:1-10:1-10。
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