CN112707768A

CN112707768A - 一种修复土壤铅污染的生物修复剂及其制备方法

Info

Publication number: CN112707768A
Application number: CN202011564440.1A
Authority: CN
Inventors: 陈玉波; 段福建; 刘立鹤
Original assignee: Biao Beautiful Ecological Engineering Yancheng Co ltd
Current assignee: Biao Beautiful Ecological Engineering Yancheng Co ltd
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2021-04-27

Abstract

本发明提供一种修复土壤铅污染的生物修复剂，包括下述原料，生物炭、有机肥、耐铅联合菌剂；耐铅联合菌剂为有效活菌为100亿/克的肠杆菌和沙雷氏菌的混合物。本发明的有益效果为：本发明所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂采用木屑、秸秆为原料制得生物炭，猪粪、木薯渣为原料制得有机肥，废物利用，变废为宝，既提高了有机废弃物的转化率，又有利于修复土壤生态环境；本发明所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂使用的肠杆菌、沙雷氏菌联合菌剂在铅污染土壤筛选而得,具有高耐铅性、高吸附率，对污染土壤中的重金属具有氧化还原、吸附、沉淀的作用，可以通过降低重金属的毒性，改善植物根际环境，增加土壤肥力，促进植株的生长。

Description

一种修复土壤铅污染的生物修复剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及土壤改良剂技术领域，具体涉及一种修复土壤铅污染的生物修复剂及其制备方法。

背景技术

铅作为农业环境中主要的重金属污染元素之一，主要随着大量矿山的挖掘，工业废气、废水、废渣的乱排，农业肥料的喷施，日常垃圾的堆弃等途径，沉积到农田土壤中，且很难被降解，最终随着土壤—植物—动物逐级累积，最终进入人体，对人类的健康和生存构成威胁。铅是土壤中很常见并且分布十分广泛、含量也较高的重金属元素，它可以通过改变土壤微生物活性，影响土壤生态平衡，导致土壤功能失调、土质恶化等一系列环境问题。

目前，重金属污染土壤修复已经开展了许多工作，就修复技术比较，生物修复具有费用低、效果好等优势，具有良好的发展前景。由于某些微生物对污染土壤中的重金属具有氧化还原、吸附、沉淀的作用，它们可以通过降低重金属的毒性，改善植物根际环境，增加土壤肥力，促进植株的生长。但是直接施加微生物可能会导致微生物流失或被吞噬，对重金属的固定能力有限，而且微生物生长的代谢能力不佳。将微生物吸附于载体上，再加入污染土壤中，可以为微生物生长提供营养源和保护区域，有利于微生物较快适应新环境。

生物炭具有孔隙大、表面活性大、吸附能力强等优势，被广泛应用于重金属的修复。另外，它还具有性质极稳定的碳结构，能够增加有机质含量、增强土壤肥力、改良土壤性质、增加作物产量。有机肥能够为微生物提供所需的养分，提高微生物在土壤中的代谢能力。同时，有机肥的加入，还可以提高土壤肥力、促进土壤养分的转换，疏松土壤、改善土壤微环境。

所以本研究运用生物强化技术，将耐铅菌联合菌剂复配生物炭、有机肥来修复铅污染土壤，以提高修复效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种以生物炭和有机肥为载体，与耐铅联合菌剂复配制备一种修复土壤铅污染的生物修复剂及其制备方法。

为实现本发明的上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种修复土壤铅污染的生物修复剂，包括下述重量份的原料，生物炭55-65重量份、有机肥35-40重量份、耐铅联合菌剂1.5-2.5重量份：

耐铅联合菌剂为有效活菌为100亿/克的肠杆菌和沙雷氏菌的混合物。

上述一种修复土壤铅污染的生物修复剂，作为一种优选的实施方案，包括下述重量份的原料，生物炭58-62重量份、有机肥36-38重量份、耐铅联合菌剂1.8-2.2重量份；

上述一种修复土壤铅污染的生物修复剂，作为一种优选的实施方案，包括下述重量份的原料，生物炭60重量份、有机肥37重量份、耐铅联合菌剂2重量份；

上述一种修复土壤铅污染的生物修复剂，作为一种优选的实施方案，耐铅联合菌剂中肠杆菌和沙雷氏菌的重量比为1：1。

本发明的第二方面，提供一种修复土壤铅污染的生物修复剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备生物炭；

(2)制备有机肥；

(3)将步骤(1)所得生物炭和步骤(2)所得有机肥、耐铅联合菌剂按上述比例混合搅拌均匀，得所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂。

上述一种修复土壤铅污染的生物修复剂的制备方法，作为一种优选的实施方案，生物炭的制备方法为：将木屑和秸秆混合均匀，并进行干燥，将干燥后的混合物在缺氧或无氧的条件下高温热解，冷却、粉碎，得生物炭。

上述一种修复土壤铅污染的生物修复剂的制备方法，作为一种优选的实施方案，将重量比为1：1的木屑和秸秆混合均匀，并干燥至含水量为5-15％wt。

上述一种修复土壤铅污染的生物修复剂的制备方法，作为一种优选的实施方案，高温热解的温度为580-620℃，在此温度下热解的时间为3.8-4.4h；待高温热解后冷却至室温，粉碎过1mm筛网得含碳量＞55％，pH为7.0-8.5的生物炭。

木屑为木头加工时留下的锯末、刨花粉料，木屑作为肥料可以使土壤疏松、改善土壤的透气条件、可增加土壤中有机质的含量。

秸秆，本发明所用秸秆为小麦秸秆、大豆秸秆、玉米秸秆等农作物秸秆，秸秆可以为作物的生长提供养分，能增加土壤中微生物的数量，促进微生物的活动，增加土壤水肥的协调能力。

上述一种修复土壤铅污染的生物修复剂的制备方法，作为一种优选的实施方案，有机肥的制备方法为：将木薯渣、猪粪混合均匀，并调节含水率为60-70％，高温发酵腐熟，粉碎、过筛网得有机肥。

上述一种修复土壤铅污染的生物修复剂的制备方法，作为一种优选的实施方案，将重量比为3：2的木薯渣、猪粪混合均匀，并调节含水率为60％-70％，在55-65℃的温度下发酵10-15天，粉碎、过2mm筛网得有机质含量＞40％、养分＞4％、水分＜20％、pH为5.5-7.5的有机肥。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

1、本发明所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂采用木屑、秸秆为原料制得生物炭，猪粪、木薯渣为原料制得有机肥，废物利用，变废为宝，既提高了有机废弃物的转化率，又有利于修复土壤生态环境；

2、本发明所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂使用的肠杆菌、沙雷氏菌联合菌剂在铅污染土壤筛选而得,具有高耐铅性、高吸附率，对污染土壤中的重金属具有氧化还原、吸附、沉淀的作用，它们可以通过降低重金属的毒性，改善植物根际环境，增加土壤肥力，促进植株的生长；

3、本发明所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂利用生物炭、有机肥为载体，可以为微生物生长提供营养源和保护区域，生物炭能够增加有机质含量、改良土壤性质，固定土壤重金属；有机肥能够提供土壤养分、疏松土壤、促进土壤养分的转换,改善土壤微环境。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明实施例中1重量份代表1。

本发明实施例所用肠杆菌和沙雷氏菌均采购自湖北启明生物工程有限公司。

实施例1

一种修复土壤铅污染的生物修复剂，包括下述重量份的原料，生物炭55重量份、有机肥35重量份、耐铅联合菌剂1.5重量份；

耐铅联合菌剂为有效活菌为100亿/克的、重量比为1：1的肠杆菌和沙雷氏菌的混合物。

所述修复土壤铅污染的生物修复剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备生物炭：将重量比为1：1的木屑和秸秆混合均匀，并干燥至含水量为5％wt，将干燥后的混合物在缺氧或无氧的条件下,在580℃的高温下热解4.4h，冷却至室温、粉碎过1mm筛网，得含碳量＞55％，pH为7.0的生物炭；

(2)制备有机肥：将重量比为3：2的木薯渣、猪粪混合均匀，并调节含水率为60％，在55℃下高温发酵腐熟15天，粉碎、过2mm筛网得有机质含量＞40％、养分＞4％、水分＜20％、pH为5.5的有机肥；

实施例2

一种修复土壤铅污染的生物修复剂，包括下述重量份的原料，生物炭58重量份、有机肥36重量份、耐铅联合菌剂1.8重量份；

(1)制备生物炭：将重量比为1：1的木屑和秸秆混合均匀，并干燥至含水量为8％wt，将干燥后的混合物在缺氧或无氧的条件下,在600℃的高温下热解4.1h，冷却至室温、粉碎过1mm筛网，得含碳量＞55％，pH为7.2的生物炭；

(2)制备有机肥：将重量比为3：2的木薯渣、猪粪混合均匀，并调节含水率为62％，在58℃下高温发酵腐熟13天，粉碎、过2mm筛网得有机质含量＞40％、养分＞4％、水分＜20％、pH为6的有机肥；

实施例3

一种修复土壤铅污染的生物修复剂，包括下述重量份的原料，生物炭60重量份、有机肥37重量份、耐铅联合菌剂2重量份；

(1)制备生物炭：将重量比为1：1的木屑和秸秆混合均匀，并干燥至含水量为10％wt，将干燥后的混合物在缺氧或无氧的条件下,在590℃的高温下热解4h，冷却至室温、粉碎过1mm筛网，得含碳量＞55％，pH为7.5的生物炭；

(2)制备有机肥：将重量比为3：2的木薯渣、猪粪混合均匀，并调节含水率为65％，在60℃下高温发酵腐熟12天，粉碎、过2mm筛网得有机质含量＞40％、养分＞4％、水分＜20％、pH为6.5的有机肥；

实施例4

一种修复土壤铅污染的生物修复剂，包括下述重量份的原料，生物炭62重量份、有机肥38重量份、耐铅联合菌剂2.2重量份；

(1)制备生物炭：将重量比为1：1的木屑和秸秆混合均匀，并干燥至含水量为14％wt，将干燥后的混合物在缺氧或无氧的条件下,在600℃的高温下热解4h，冷却至室温、粉碎过1mm筛网，得含碳量＞55％，pH为8的生物炭；

(2)制备有机肥：将重量比为3：2的木薯渣、猪粪混合均匀，并调节含水率为68％，在63℃下高温发酵腐熟11天，粉碎、过2mm筛网得有机质含量＞40％、养分＞4％、水分＜20％、pH为7.2的有机肥；

实施例5

一种修复土壤铅污染的生物修复剂，包括下述重量份的原料，生物炭65重量份、有机肥40重量份、耐铅联合菌剂2.5重量份；

(1)制备生物炭：将重量比为1：1的木屑和秸秆混合均匀，并干燥至含水量为15％wt，将干燥后的混合物在缺氧或无氧的条件下,在620℃的高温下热解3.8h，冷却至室温、粉碎过1mm筛网，得含碳量＞55％，pH为8.5的生物炭；

(2)制备有机肥：将重量比为3：2的木薯渣、猪粪混合均匀，并调节含水率为70％，在65℃下高温发酵腐熟10天，粉碎、过2mm筛网得有机质含量＞40％、养分＞4％、水分＜20％、pH为7.5的有机肥；

本发明所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂的功效研究

试验地点：标优美生态工程盐城有限公司

试验时间：2020年

供试作物：青美油菜

供试土壤：江苏省盐城市大丰区南阳镇农田耕层土壤，取回实验室过2mm筛，配制模拟污染灌溉区铅污染土壤，使土壤总铅含量约为1000mg/kg，混匀陈化1个月。

试验方案：本试验选取本发明修复土壤铅污染的生物修复剂，将供试土壤分为两部分，试验盆栽和对照盆栽，试验盆栽使用生物修复剂，对照盆栽不做处理，试验结果如表1所示：

表1本发明所述生物碳基复合调理剂的功效研究

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种修复土壤铅污染的生物修复剂，其特征在于，包括下述重量份的原料，生物炭55-65重量份、有机肥35-40重量份、耐铅联合菌剂1.5-2.5重量份；

2.根据权利要求1所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂，其特征在于，包括下述重量份的原料，生物炭58-62重量份、有机肥36-38重量份、耐铅联合菌剂1.8-2.2重量份；

3.根据权利要求1所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂，其特征在于，包括下述重量份的原料，生物炭60重量份、有机肥37重量份、耐铅联合菌剂2重量份；

4.根据权利要求1所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂，其特征在于，耐铅联合菌剂中肠杆菌和沙雷氏菌的重量比为1：1。

5.权利要求1-4之一所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备生物炭；

(2)制备有机肥；

6.根据权利要求5所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂的制作方法，其特征在于，生物炭的制备方法为：将木屑和秸秆混合均匀，并进行干燥，将干燥后的混合物在缺氧或无氧的条件下高温热解，冷却、粉碎，得生物炭。

7.根据权利要求6所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂的制作方法，其特征在于，将重量比为1：1的木屑和秸秆混合均匀，并干燥至含水量为5-15％wt。

8.根据权利要求6所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂的制作方法，其特征在于，高温热解的温度为580-620℃，在此温度下热解的时间为3.8-4.4h；待高温热解后冷却至室温，粉碎过1mm筛网得含碳量＞55％，pH为7.0-8.5的生物炭。

9.根据权利要求5所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂的制作方法，其特征在于，有机肥的制备方法为：将木薯渣、猪粪混合均匀，并调节含水率为60-70％，高温发酵腐熟，粉碎、过筛网得有机肥。

10.根据权利要求9所述一种修复土壤铅污染的生物修复剂的制作方法，其特征在于，将重量比为3：2的木薯渣、猪粪混合均匀，并调节含水率为60％-70％，在55-65℃的温度下发酵10-15天，粉碎、过2mm筛网得有机质含量＞40％、养分＞4％、水分＜20％、pH为5.5-7.5的有机肥。