CN114196414B - 一种土壤重金属污染环保修复剂及修复方法 - Google Patents

一种土壤重金属污染环保修复剂及修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及土壤修复技术领域，公开了一种土壤重金属污染环保修复剂，包括如下重量份数的组份：沸石15‑25份，硅藻土30‑45份，秸秆25‑40份，畜禽粪便15‑25份，微生物菌剂13‑20份；还公开了修复方法。本发明可吸附土壤中多种重金属，包括Pb、Cr、Cd、Cu和Zn，修复剂中的微生物菌剂还能减少农作物对重金属的吸收量，可富集和转化重金属离子；本发明的吸附剂在使用之后还可回收处理，不会与农田土壤混合在一起，降低了二次污染的风险，同时本发明的修复剂还能促进植物生长和发育，改良土壤。

Description

一种土壤重金属污染环保修复剂及修复方法
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种土壤重金属污染环保修复剂及修复方法。
背景技术
近年来由于工业的迅速发展，人类对重金属的开采、冶炼、加工以及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉等进入大气、水和土壤环境中，引起了严重的环境污染。环境中的重金属具有长期性和非移动性等特性，重金属离子不仅会对人类的健康造成损害，同时会对自然界的生物造成危害。因此重金属污染越来越受到公众和政府的关注，其中就包括了土壤重金属污染的治理，土壤重金属的危害包括影响植物根和叶的发育、破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等。目前虽然出现了很多修复重金属污染土壤的方法，但是这些方法不能将重金属从土壤中分离出来，虽然具有短期效果，但是长期下来易产生二次污染。
发明内容
基于以上问题，本发明提供一种土壤重金属污染环保修复剂及修复方法，本发明可吸附土壤中多种重金属，同时能促进植物生长和发育，可将吸附了重金属的环保修复剂回收处理。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种土壤重金属污染环保修复剂，其特征在于，包括如下重量份数的组份：沸石15-25份，硅藻土30-45份，秸秆25-40份，畜禽粪便15-25份，微生物菌剂13-20份；
所述秸秆经过如下处理：将晒干的秸秆切成小段之后放入烘箱，于80℃条件下烘干之后粉碎成颗粒状，再将颗粒状秸秆倒入1mol/L H3PO4溶液中浸泡1h，过滤去除液体部分，再用水冲洗颗粒状秸秆，晾干秸秆之后再置于80℃烘箱中烘干即可；
所述畜禽粪便经过碳化处理，处理方法如下：烘干畜禽粪便之后进行碳化处理，温度为550℃，升温速率为10℃/min，保温时间为1.5h；
所述微生物菌剂包括外生菌根真菌、酵母菌和芽孢杆菌。
进一步的，所述秸秆为玉米秸秆、大豆秸秆和棉花秆中的任意一种或多种。
进一步的，所述秸秆烘干之后粉碎成的颗粒状大小为0.3cm-0.5cm。
进一步的，所述畜禽粪便包括猪粪、鸡粪、牛粪和羊粪中的任一种或多种。
进一步的，所述微生物菌剂中的外生菌根真菌、酵母菌和芽孢杆菌的质量比为2：1：3。
为解决以上技术问题，本发明还提供了土壤重金属污染环保修复剂的修复方法，具体步骤如下：
S1：将环保修复剂混合均匀后装入固定器中，所述固定器为圆筒状，所述固定器包括内圆筒和外圆筒，所述内圆筒和外圆筒之间设有填充腔，所述内圆筒的顶部与外圆筒的顶部之间以及内圆筒的底部与外圆筒的底部之间分别设有环形顶片和环形底片，所述环形顶片和环形底片均由塑料薄膜制成，所述内圆筒和外圆筒均由硬质塑料制作而成，所述内圆筒、外圆筒、环形顶片和环形底片均设有多个穿孔，所述穿孔设有绳网；所述环保修复剂填充压实于填充腔内，填充腔内的环保修复剂压实之后，再将环形顶片和环形底片覆盖于固定器相应的位置；
S2：种植农作物之前或者田地空闲期间，翻耕田地土壤后挖坑，将固定器放置于坑内，再将土壤填回坑内，使土壤完全覆盖固定器，坑之间的间距为1-1.5m；固定器埋于土壤中的使用期限不长于一年，一年后通过翻耕田地而将固定器挖出，挖出后回收填充于固定器内的环保修复剂即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可吸附土壤中多种重金属，包括Pb、Cr、Cd、Cu和Zn，修复剂中的微生物菌剂还能减少农作物对重金属的吸收量，可富集和转化重金属离子；本发明的吸附剂在使用之后还可回收处理，不会与农田土壤混合在一起，降低了二次污染的风险，同时本发明的修复剂还能促进植物生长和发育，改良土壤。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的内部结构的俯视图；
其中：1、内圆筒；2、外圆筒；3、填充腔；4、环形顶片；5、环形底片；6、穿孔；7、绳网。
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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例：
本实施例提供一种土壤重金属污染环保修复剂，包括如下重量份数的组份：沸石15-25份，硅藻土30-45份，秸秆25-40份，畜禽粪便15-25份，微生物菌剂13-20份。
上述秸秆经过如下处理：将晒干的秸秆切成小段之后放入烘箱，于80℃条件下烘干之后粉碎成颗粒状，本实施例的颗粒状秸秆的大小为0.3cm-0.5cm，再将颗粒状秸秆倒入1mol/L H3PO4溶液中浸泡1h，过滤去除液体部分，再用水冲洗颗粒状秸秆，晾干秸秆之后再置于80℃烘箱中烘干即可。本实施例通过上述方法对秸秆进行改性处理，使得秸秆的重金属吸附率大大提高。本实施例的秸秆为玉米秸秆、大豆秸秆和棉花秆中的任意一种或多种，将这些秸秆回收利用，降低了农林废弃物的污染，促进了资源回收利用。本实施例做了秸秆改性前与改性后的对比试验，实验数据见表1，结果显示含有改性之后的秸秆的环保修复剂对Pb和Cr的吸附性更强。
表1秸秆改性前和改性后对重金属Pb和Cr的吸附量
改性前 改性后
Pb 0.8mg/g 1.6mg/g
Cr 0.4mg/g 1.1mg/g
本实施例对上述畜禽粪便经过了碳化处理，处理方法如下：烘干畜禽粪便之后进行碳化处理，温度为550℃，升温速率为10℃/min，保温时间为1.5h，其他操作方式与现有技术中的粪便碳化处理方法相同。本实施例的畜禽粪便包括猪粪、鸡粪、牛粪和羊粪中的任一种或多种，将粪便进行碳化处理便于后期产品加工、运输和使用，碳化之后的粪便对土壤中的Cu和Zn具有一定的吸附作用，同时可以为土壤提供更丰富的养分，促进植物发育生长，提高农作物的产量和品质。
本实施例所使用的微生物菌剂包括外生菌根真菌、酵母菌和芽孢杆菌，其中外生菌根真菌、酵母菌和芽孢杆菌的质量比为2：1：3，外生菌根真菌可阻碍重金属向植物体内转移，且能将重金属束缚在细胞壁的组成成分中，从而将重金属富集在自身体内，从而降低土壤中的重金属含量，根据栽培植物的不同，外生菌根真菌种类也不相同，对重金属的吸附种类也不相同，一般可吸附Cu、Zn、Cd等重金属。酵母菌既可丰富土壤营养成分，又能吸附一定的Zn；芽孢杆菌可吸附土壤中的Cd、Pb、Cu、Zn等重金属。
本实施例的修复剂中的沸石可高效吸附Cu和Zn，还能起到保肥、保水、防止病虫害的作用。所使用的硅藻土在本实施例的修复剂中既起到填充作用，又能改良土壤、保湿、延长药效肥效时间，助长农作物生长。
上述土壤重金属污染环保修复剂对土壤的修复方法，具体步骤如下：
S1：将环保修复剂混合均匀后装入固定器中，本实施例的固定器为圆筒状，见附图1、附图2和附图3，固定器包括内圆筒1和外圆筒2，内圆筒1和外圆筒2之间设有填充腔3，内圆筒1的顶部与外圆筒2的顶部之间以及内圆筒1的底部与外圆筒2的底部之间分别设有环形顶片4和环形底片5，环形顶片4和环形底片5均由塑料薄膜制成，环形顶片4和环形底片5均通过热融化的方式粘贴于内圆筒1和外圆筒2上；内圆筒1和外圆筒2均由硬质塑料制作而成，内圆筒1、外圆筒2、环形顶片4和环形底片5均设有多个穿孔6，所述穿孔6设有绳网7，穿孔6将填充腔3与外界连通，绳网7可防止填充腔3内的环保修复剂散落；将环保修复剂填充压实于填充腔3内，填充腔3内的环保修复剂压实之后，再将环形顶片4和环形底片5覆盖于固定器相应的位置，利用热熔法与内圆筒1和外圆筒2粘接；
S2：种植农作物之前或者田地空闲期间，翻耕田地土壤后挖坑，将固定器放置于坑内，再将土壤填回坑内，使土壤完全覆盖固定器，固定器的内圆筒1的内侧也填充满了回填的土壤，坑之间的间距为1-1.5m，具体间距也可根据种植的农作物的种类进行调整(缩短或是增加间距)，完成上述操作之后，可种植农作物，种植时，农作物也可种植于内圆筒1内，本实施例的固定器并不会影响土地的正常使用；固定器埋于土壤中的使用期限不长于一年，一年后通过翻耕田地而将固定器挖出，挖出后可直接扯掉环形顶片4和环形底片5，回收填充于固定器内的环保修复剂，后续进行重金属的回收处理或利用。
上述固定器的直径大小可根据栽种的农作物种类来定，内圆筒1与外圆筒2之间的间距不得大于10cm。发明人测定了本发明的环保修复剂对土壤中的重金属Pb、Cr、Cd、Cu、Zn的富集能力，具体见表2。
表2环保修复剂对土壤中的重金属Pb、Cr、Cd、Cu、Zn的吸收量
Figure BDA0003433659230000061
Figure BDA0003433659230000071
从表2可看出，本实施例的修复剂对Pb、Cr、Cd、Cu、Zn均具有比较好的富集能力，当内圆筒1与外圆筒2之间的间距大于10cm时，修复剂对重金属的吸附能力增长已不再明显。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种土壤重金属污染环保修复剂的修复方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1：将环保修复剂混合均匀后装入固定器中，所述环保修复剂包括如下重量份数的组份：沸石15-25份，硅藻土30-45份，秸秆25-40份，畜禽粪便15-25份，微生物菌剂13-20份；
所述秸秆经过如下处理：将晒干的秸秆切成小段之后放入烘箱，于80℃条件下烘干之后粉碎成颗粒状，所述秸秆烘干之后粉碎成的颗粒状大小为0.3cm-0.5cm，再将颗粒状秸秆倒入1mol/L H3PO4溶液中浸泡1h，过滤去除液体部分，再用水冲洗颗粒状秸秆，晾干秸秆之后再置于80℃烘箱中烘干即可；
所述畜禽粪便经过碳化处理，处理方法如下：烘干畜禽粪便之后进行碳化处理，温度为550℃，升温速率为10℃/min，保温时间为1.5h；
所述微生物菌剂包括外生菌根真菌、酵母菌和芽孢杆菌，所述微生物菌剂中的外生菌根真菌、酵母菌和芽孢杆菌的质量比为2：1：3；
所述固定器为圆筒状，所述固定器包括内圆筒(1)和外圆筒(2)，所述内圆筒(1)和外圆筒(2)之间设有填充腔(3)，所述内圆筒(1)的顶部与外圆筒(2)的顶部之间以及内圆筒(1)的底部与外圆筒(2)的底部之间分别设有环形顶片(4)和环形底片(5)，所述环形顶片(4)和环形底片(5)均由塑料薄膜制成，所述内圆筒(1)和外圆筒(2)均由硬质塑料制作而成，所述内圆筒(1)、外圆筒(2)、环形顶片(4)和环形底片(5)均设有多个穿孔(6)，所述穿孔(6)设有绳网(7)；所述环保修复剂填充压实于填充腔(3)内，填充腔(3)内的环保修复剂压实之后，再将环形顶片(4)和环形底片(5)覆盖于固定器相应的位置；
S2：种植农作物之前或者田地空闲期间，翻耕田地土壤后挖坑，将固定器放置于坑内，再将土壤填回坑内，使土壤完全覆盖固定器，坑之间的间距为1-1.5m；固定器埋于土壤中的使用期限不长于一年，一年后通过翻耕田地而将固定器挖出，挖出后回收填充于固定器内的环保修复剂即可。
2.根据权利要求1所述的一种土壤重金属污染环保修复剂的修复方法，其特征在于，所述秸秆为玉米秸秆、大豆秸秆和棉花秆中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种土壤重金属污染环保修复剂的修复方法，其特征在于，所述畜禽粪便包括猪粪、鸡粪、牛粪和羊粪中的任一种或多种。
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