CN110564425A

CN110564425A - 一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法和使用方法

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Publication number: CN110564425A
Application number: CN201910871737.3A
Authority: CN
Inventors: 赵龙; 赵永明; 王民生; 王锐; 王伟; 刘江南; 魏军华; 丁春芳; 王小军; 邵军; 李伟成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-09-16
Filing date: 2019-09-16
Publication date: 2019-12-13

Abstract

本发明公开了一种重金属污染土壤修复剂，由以下重量份的原料制成：腐植酸100～200份、生物炭50～100份、复合矿物质20～30份、复合酶制剂1～5份和复合微生物菌剂1～5份。制备方法：(1)称取各原料；(2)将腐植酸、生物炭和复合矿物质混合后粉碎，过筛，加水后升温搅拌，冷却，得到混合物A，备用；(3)将复合酶制剂和复合微生物菌剂混合后，加水和碳源后驯化培养，得到混合物B；(4)将混合物A和B混合均匀，干燥，即得。本发明修复剂采用温和的酶类及微生物菌种对土壤进行处理，不仅降解、吸附了重金属和农药残留，而且对于土壤的土质条件有较明显的改善效果。

Description

一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法和使用方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，更具体的说是涉及一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

目前，土壤重金属污染的问题日趋严重，其主要来源有工业污染源、农业污染源和交通运输等，因工业生产和矿业开发的加剧以及人类日益增长的物质需要所带来的重金属污染呈逐年增加之势。

土壤重金属污染不仅因直接造成粮食减产而带来巨大的经济损失，而且经水、大气、植物等介质或食物链最终危害人体健康，更为严重的是这种污染具有长期性、隐蔽性和不可逆性的特点，因此，对土壤重金属污染修复是一个棘手的问题。

但是，现有的对受重金属污染土壤的修复方法，或不能完全的彻底的消除土壤中的重金属，或带来新的污染物，存在各种缺陷。

因此，开发一种既能够高效去除重金属的土壤修复产品是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法和使用方法，以解决现有技术中的不足。本发明修复剂主要适用于土壤长期过度依赖化肥、农药、除草剂、长期污水源溉等造成的轻度至重度受重金属污染的地质，如土壤酸性化、盐渍化造成土壤密度大板结、有害质无法释放、植物生长病变百出、农作物农药重金属超标等。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种重金属污染土壤修复剂，由以下重量份的原料制成：腐植酸100～200份、生物炭50～100份、复合矿物质20～30份、复合酶制剂1～5份和复合微生物菌剂1～5份。

进一步，上述复合矿物质由高锰酸钾、硝酸铵、贝壳粉和磷酸钙以(1～3):(1～3):(1～2):(1～2)的质量比混合制得。

采用上述进一步的有益效果在于，本发明的复合矿物质可有效预防植物苗期的立枯病、茎腐病、猝倒病等，同时，含有植物所必需的锰、钾、氮、钙和磷等多种营养元素，从而促进植物生长，且使用时对人畜安全、无毒，对作物无残留、无药害，对环境无污染。

进一步，上述复合酶制剂由生物酶、农药降解酶和植物腐熟酶以(1～5):(2～6):(1～4)的质量比混合制得。

优选地，上述生物酶为α-淀粉酶、脲酶、过氧化物酶中的任一种或几种的混合；农药降解酶为磷酸酶、对硫磷水解酶、酯酶、硫基酰胺酶、裂解酶中的任一种或几种的混合；植物腐熟酶为纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶中的任一种或几种的混合。

采用上述进一步的有益效果在于，本发明的生物酶遇到重金属时，重金属与底物竞争，重金属同时进入，与底物结合形成“酶-重金属-底物”的络合物，能降解和转化土壤中的重金属污染物，降低其浓度，从而达到修复土壤的效果；

农药降解酶可通过裂解P-O键、C-P键、P-S键来降解有机磷农药，最终将其分解为水、二氧化碳和矿物质；

植物腐熟酶能快速有效分解作物秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素，从而实现秸秆生物质资源的快速处理和循环利用。

优选地，上述酵素菌为解磷菌、解钾菌、酵母菌、放线菌中的任一种或几种的混合；

固氮菌为根瘤菌和/或圆褐固氮菌；

益生菌为益生芽孢菌、丁酸梭菌、乳杆菌、双歧杆菌中的任一种或几种的混合；

酵素菌、固氮菌和益生菌的有效活菌数均为1×10⁸～1×10¹¹cfu/g。

采用上述进一步的有益效果在于，本发明的酵素菌能使土壤疏松、通透性好，保水保肥，抗旱耐涝、增强作物的适应能力，分解土壤中的农药等有毒物质，并且能够减少病虫害的发生，减少农药的用量；

固氮菌可将大气中的分子态氮气转化为农作物能利用的氨，进而为其提供合成蛋白质所必需的氮素营养；

益生菌不仅能提高土壤的肥效，还可以深入土壤内部，改善化学污染、重金属污染的土壤，并且具有杀虫、杀菌作用，可杀灭土壤内部及表面的害虫，提高土壤的分解能力，分解出有机质，使得土壤修复效率高，改善农作物的生长环境，提高产量。

上述重金属污染土壤修复剂的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)按上述重金属污染土壤修复剂的重量份数称取各原料；

(2)将腐植酸、生物炭和复合矿物质混合后粉碎，过80～100目筛，加入等重量的水后升温至50～60℃，以200～500r/min的转速搅拌1～2h，冷却，得到混合物A，备用；

(3)将复合酶制剂和复合微生物菌剂混合后，加入6～8倍重量的水和等重量的碳源后调整pH值为3～5，30～40℃温度下驯化培养5～10天，得到混合物B；

(4)将步骤(2)所得混合物A和步骤(3)所得混合物B混合均匀，干燥，即得重金属污染土壤修复剂。

进一步，上述步骤(3)中，碳源为葡萄糖、蔗糖或蜂蜜中任一种或几种的混合。

上述重金属污染土壤修复剂的使用方法：

本发明修复剂适应于各种土壤及各种植物、种植基地、旱地、田水、重茬地；

用量为2～5kg/亩，具体用量根据农药和重金属污染的程度不同而不同：轻度污染2kg/亩，中度污染3kg/亩，重度污染5kg/亩，也可适当调整使用量；

使用方法为：直接撒施，或，加水稀释后喷洒；具体使用方法为：前期以基施为主，中后期为追施、喷洒，与氮、磷、钾肥混合使用效果更佳。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明修复剂以微生物有机质、多种矿物质元素、酶和微生物为质体，经固化/降解/络合/营养科学组配而成，是一种集修复土壤污染、固化重金属、降解农药残留、排除残留毒素、增强土壤有机质活性、提升土壤活化调节因子等多种功能为一体的制剂，具有稳定固化重金属、改良土壤、提升土壤有机质、强力调酸、酶化、解毒、化盐的作用，并且能够修复土壤板结、增强透气性、益生菌养地、防止有害真菌/细菌/有害菌繁殖、增强土壤团粒度、有机质、降农残、保水保肥、提高植物抗逆性、防止病毒害感染等。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

重金属污染土壤修复剂，由以下重量的原料制成：

腐植酸100kg，

生物炭50kg，

复合矿物质20kg(其中，高锰酸钾5kg、硝酸铵5kg、贝壳粉5kg、磷酸钙5kg)，

复合酶制剂1kg(其中，生物酶0.25kg、农药降解酶0.5kg、植物腐熟酶0.25kg)，

复合微生物菌剂1kg(其中，酵素菌0.25kg、固氮菌0.25kg、益生菌0.5kg，有效活菌数均为1×10⁸cfu/g)。

制备方法：

(1)按上述重金属污染土壤修复剂的重量份数称取各原料；

(2)将腐植酸、生物炭和复合矿物质混合后粉碎，过80目筛，加入等重量的水后升温至50℃，以200r/min的转速搅拌2h，冷却，得到混合物A，备用；

(3)将复合酶制剂和复合微生物菌剂混合后，加入6倍重量的水和等重量的碳源后调整pH值为3，30℃下驯化培养10天，得到混合物B；

实施例2

重金属污染土壤修复剂，由以下重量的原料制成：

腐植酸200kg，

生物炭100kg，

复合矿物质30kg(其中，高锰酸钾9kg、硝酸铵9kg、贝壳粉6kg、磷酸钙6kg)，

复合酶制剂5kg(其中，生物酶0.5kg、农药降解酶2.5kg、植物腐熟酶2.0kg)，

复合微生物菌剂5kg(其中，酵素菌1.0kg、固氮菌2.0kg、益生菌2.0kg，有效活菌数均为1×10¹¹cfu/g)。

制备方法：

(1)按上述重金属污染土壤修复剂的重量份数称取各原料；

(2)将腐植酸、生物炭和复合矿物质混合后粉碎，过100目筛，加入等重量的水后升温至60℃，以500r/min的转速搅拌1h，冷却，得到混合物A，备用；

(3)将复合酶制剂和复合微生物菌剂混合后，加入8倍重量的水和等重量的碳源后调整pH值为5，40℃下驯化培养5天，得到混合物B；

实施例3

重金属污染土壤修复剂，由以下重量的原料制成：

腐植酸150kg，

生物炭80kg，

复合矿物质25kg(其中，高锰酸钾7.5kg、硝酸铵7.5kg、贝壳粉5kg、磷酸钙5kg)，

复合酶制剂2kg(其中，生物酶0.5kg、农药降解酶1.0kg、植物腐熟酶0.5kg)，

复合微生物菌剂2kg(其中，酵素菌0.5kg、固氮菌0.5kg、益生菌1.0kg，有效活菌数均为1×10¹⁰cfu/g)。

制备方法：

(1)按上述重金属污染土壤修复剂的重量份数称取各原料；

(2)将腐植酸、生物炭和复合矿物质混合后粉碎，过100目筛，加入等重量的水后升温至55℃，以300r/min的转速搅拌2h，冷却，得到混合物A，备用；

(3)将复合酶制剂和复合微生物菌剂混合后，加入6倍重量的水和等重量的碳源后调整pH值为4，35℃下驯化培养8天，得到混合物B；

性能测试

试验土壤采自甘肃省某铅锌冶炼厂附近的农田，平均分为三块，分别按照实施例1～3制备的重金属污染土壤修复剂及其使用方法进行试验(用量为3kg/亩，前期以基施为主，中后期为追施、喷洒)，使用前、1个月后、2个月后、3个月后分别取样，并采用电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤中各重金属的含量，试验结果如表1～4所示。

表1使用前土壤中各重金属的含量

项目	铅(mg/kg)	锌(mg/kg)	汞(mg/kg)	镉(mg/kg)
					实施例1	662	527	0.98	0.86
实施例2	673	538	0.94	0.83
					实施例3	676	534	0.96	0.89

表2使用1个月后土壤中各重金属的含量

项目	铅(mg/kg)	锌(mg/kg)	汞(mg/kg)	镉(mg/kg)
					实施例1	240	175	0.54	0.52
实施例2	263	169	0.59	0.55
					实施例3	247	153	0.54	0.54

表3使用2个月后土壤中各重金属的含量

项目	铅(mg/kg)	锌(mg/kg)	汞(mg/kg)	镉(mg/kg)
					实施例1	122	154	0.37	0.36
实施例2	147	128	0.35	0.38
					实施例3	116	125	0.32	0.34

表4使用3个月后土壤中各重金属的含量

项目	铅(mg/kg)	锌(mg/kg)	汞(mg/kg)	镉(mg/kg)
					实施例1	78	68	0.17	0.17
实施例2	67	64	0.15	0.16
					实施例3	52	58	0.12	0.11

由表1～4可知，本发明实施例1～3制备的重金属污染土壤修复剂使用3个月后，对土壤中铅的去除率分别为88.22％、90.04％、92.30％，对土壤中锌的去除率分别为87.10％、88.10％、89.14％，对土壤中汞的去除率分别为82.65％、84.04％、87.50％，对土壤中镉的去除率分别为80.23％、80.72％、87.64％。且经过3个月后土壤中重金属的含量均低于《土壤环境质量标准》。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：腐植酸100～200份、生物炭50～100份、复合矿物质20～30份、复合酶制剂1～5份和复合微生物菌剂1～5份。

2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述复合矿物质由高锰酸钾、硝酸铵、贝壳粉和磷酸钙以(1～3):(1～3):(1～2):(1～2)的质量比混合制得。

3.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述复合酶制剂由生物酶、农药降解酶和植物腐熟酶以(1～5):(2～6):(1～4)的质量比混合制得。

4.根据权利要求3所述的一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述生物酶为α-淀粉酶、脲酶、过氧化物酶中的任一种或几种的混合；

所述农药降解酶为磷酸酶、对硫磷水解酶、酯酶、硫基酰胺酶、裂解酶中的任一种或几种的混合；

所述植物腐熟酶为纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶中的任一种或几种的混合。

5.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述复合微生物菌剂由酵素菌、固氮菌和益生菌以(1～2):(1～4):(2～5)的质量比混合制得。

6.根据权利要求5所述的一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述酵素菌为解磷菌、解钾菌、酵母菌、放线菌中的任一种或几种的混合；

所述固氮菌为根瘤菌和/或圆褐固氮菌；

所述益生菌为益生芽孢菌、丁酸梭菌、乳杆菌、双歧杆菌中的任一种或几种的混合。

7.根据权利要求5所述的一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述酵素菌、固氮菌和益生菌的有效活菌数均为1×10⁸～1×10¹¹cfu/g。

8.一种重金属污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)按权利要求1～7任一项所述重金属污染土壤修复剂的重量份数称取各原料；

(2)将腐植酸、生物炭和复合矿物质混合后粉碎，过80～100目筛，加水后升温搅拌，冷却，得到混合物A，备用；

(3)将复合酶制剂和复合微生物菌剂混合后，加水和碳源后驯化培养，得到混合物B；

(4)将步骤(2)所得混合物A和步骤(3)所得混合物B混合均匀，干燥，即得所述重金属污染土壤修复剂。

9.根据权利要求8所述的一种重金属污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述升温至50～60℃；所述搅拌的转速为200～500r/min，时间为1～2h；

步骤(3)中，所述驯化培养的温度为30～40℃，pH值为3～5，时间为5～10天。

10.一种如权利要求1～7任一项所述重金属污染土壤修复剂的使用方法，其特征在于，用量为2～5kg/亩；

用法为直接撒施，或，加水稀释后喷洒。