CN114700362A - 一种利用微生物菌剂防治土壤重金属污染的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农业和环境中重金属污染处理技术领域，具体涉及一种利用微生物菌防治土壤重金属污染的方法，步骤包括：将巨大芽孢杆菌培养成有效活菌数为1×109cfu/ml的菌液，得到微生物菌液；将上述菌液进行浓缩同时对菌体进行洗涤处理后，然后对其进行冷冻干燥处理，得到微生物菌剂；本发明通过一定量微生物菌剂的发酵混合物与待修复土壤的配比，让重金属进行缓慢氧化或化合，使重金属不在以离子状态减少，缓解作物的吸收，同时还可提高土壤保肥与保水的效果，以及残留少，改良了土壤，能够达到国家土壤环境质量标准，提高土壤肥力的同时也提高了农作物品质，产量也得到了保证，适合大规模推广应用。
Description
技术领域
本发明属于农业和环境中重金属污染处理技术领域，具体涉及一种利 用微生物菌防治土壤重金属污染的方法。
背景技术
土壤是经济社会可持续发展的物质基础，关系人们的身体健康，以及 土壤资源建设，维护好土壤环境是推进生态文明建设和维护生态安全的关 键。当前，我国土壤环境总体状况堪忧，其中重金属污染日益严重，其中 镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Si)、汞(Hg)、砷(As)、镍(Ni)等 是较常见的重金属污染。造成农业土壤被污染不断加重、城市污泥其大多 都含有毒性较大的重金属元素，对人类的食品安全、生态环境构成严重危 害。因此，降低或去除土壤和污泥中超标重金属元素成为有效处置和利用 土壤和污泥的关键。
现在重金属污染土壤的修复主要有工程治理修复、物理化学修复、化 学修复、农业修复及生物修复五种方法。而前三种方法是比较传统的治理 方法，虽然在实际应用中取得了一定成效，但存在人力与财力耗费大、实 施复杂、治理费用高、易引起土壤肥力降低等缺陷，不利于大规模的推广 应用。现有技术中，金属加工企业多使用化学试剂对污水中的重金属离子 进行吸附，但是用于吸附的化学试剂在水中会造成二次污染，如不进行二 次处理仍然会影响水质；为了解决二次污染的问题，人们开始使用多菌种 菌剂治理土壤污水时，然而，现有技术中的多菌种菌剂处理重金属污染的 效果不佳，残留较多，并且在制备时，需要对各菌种分别发酵培养，步骤 繁琐，操作不便。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种利用微生物菌剂防治土壤重金属污染的 方法，其通过制备工艺的改进解决了现有微生物菌剂在处理土壤重金属污 染时效果不好、残留多、操作步骤繁琐的问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
实施例1
一种利用微生物菌剂防治土壤重金属污染的方法，步骤包括：
步骤一：将巨大芽孢杆菌培养成有效活菌数为1×109cfu/ml的菌液， 得到微生物菌液；
步骤二：将上述菌液进行浓缩同时对菌体进行洗涤处理后，然后对其 进行冷冻干燥处理，得到微生物菌剂；
步骤三：取发酵污泥60份、发酵秸秆80份、脒基硫脲0.3份、发酵 牛粪450份、聚丙烯酰胺15份，混合得到菌剂载体，将所述菌剂和菌剂载 体的重量比设为1:150；
步骤四：将上述微生物菌剂和菌剂载体均匀混合，在含水率为58％， 通气量为0.5的条件下，进行发酵，搅拌，曝气，自然升温，控制温度为 26℃、氧含量为8％、pH值为6的条件下发酵2天后得到发酵混合物；
步骤五：将步骤四得到的发酵混合物与含重金属的待修复土壤混合， 且质量比为1：1；
步骤六：对所述步骤五中的土壤进行发酵修复，发酵的时间为35天， 自然发酵中，调节pH值为中性，保持温度为55℃；
步骤七：对上述得到修复得到的土壤进行重金属含量检测。
作为本发明的进一步优化方案，所述微生物菌选自枯草芽孢杆菌、巨 大芽孢杆菌、胶胨样芽孢杆菌、金属还原地杆菌、酵母菌、无色杆菌中的 一种或多种。
作为本发明的进一步优化方案，所述菌剂载体中各组份含量为：发酵 污泥60-200份，发酵秸秆80-210份，硝化抑制剂0.3-0.7份，发酵牛粪 450-600份，保水剂15-18份。
作为本发明的进一步优化方案，述硝化抑制剂为脒基硫脲和双氰胺中 的一种。
作为本发明的进一步优化方案，所述保水剂为聚丙烯酰胺。
作为本发明的进一步优化方案，所述发酵操作为：在含水率为58％ -65％，通气量为0.5-0.9vvm的条件下，进行发酵，搅拌，曝气，自然升 温，控制温度为26-31℃、氧含量为8-15％、pH值为6-8的条件下发酵2-3d。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过一定量的微生物菌剂和菌剂载体的配比，从而增加土 壤中的有益微生物直接参与土壤肥力的形成，提高对土壤重金属的钝化效 果，纯自然状态下有益微生物数量不够，作用力也有限。因此，可采用施 加菌肥并加入一定量的菌剂载体能提高土壤中的微生物数量和活性，从而 提高钝化作用；
(2)本发明一定量微生物菌剂的发酵混合物与待修复土壤的配比，让 重金属进行缓慢氧化或化合，使重金属不在以离子状态减少，缓解作物的 吸收，同时还可提高土壤保肥与保水的效果，以及残留少，改良了土壤， 能够达到国家土壤环境质量标准，提高土壤肥力的同时也提高了农作物品 质，产量也得到了保证，适合大规模推广应用。
具体实施方式
下面对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实 施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围 的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本 质的改进和调整。
实施例1
一种利用微生物菌剂防治土壤重金属污染的方法，步骤包括：
步骤一：将巨大芽孢杆菌培养成有效活菌数为1×109cfu/ml的菌液， 得到微生物菌液；
步骤二：将上述菌液进行浓缩同时对菌体进行洗涤处理后，然后对其 进行冷冻干燥处理，得到微生物菌剂；
步骤三：取发酵污泥60份、发酵秸秆80份、脒基硫脲0.3份、发酵 牛粪450份、聚丙烯酰胺15份，混合得到菌剂载体，将所述菌剂和菌剂载 体的重量比设为1:150；
步骤四：将上述微生物菌剂和菌剂载体均匀混合，在含水率为58％， 通气量为0.5vvm的条件下，进行发酵，搅拌，曝气，自然升温，控制温度 为26℃、氧含量为8％、pH值为6的条件下发酵2天后得到发酵混合物；
步骤五：将步骤四得到的发酵混合物与含重金属的待修复土壤混合， 且质量比为1：1；
步骤六：对所述步骤五中的土壤进行发酵修复，发酵的时间为35天， 自然发酵中，调节pH值为中性，保持温度为55℃；
步骤七：对上述得到修复得到的土壤进行重金属含量检测。
实施例2
步骤一：将巨大芽孢杆菌培养成有效活菌数为1×109cfu/ml的菌液， 得到微生物菌液；
步骤二：将上述菌液进行浓缩同时对菌体进行洗涤处理后，然后对其 进行冷冻干燥处理，得到微生物菌剂；
步骤三：取发酵污泥200份、发酵秸秆210份、脒基硫脲0.7份、发 酵牛粪600份、聚丙烯酰胺18份，混合得到菌剂载体，将所述菌剂和菌剂 载体的重量比设为1.8:150；
步骤四：将上述微生物菌剂和菌剂载体均匀混合，在含水率为65％， 通气量为0.8vvm的条件下，进行发酵，搅拌，曝气，自然升温，控制温度 为30℃、氧含量为15％、pH值为8的条件下发酵3天后得到发酵混合物；
步骤五：将步骤四得到的发酵混合物与含重金属的待修复土壤混合， 且质量比为1.2：1；
步骤六：对所述步骤五中的土壤进行发酵修复，发酵的时间为35天， 自然发酵中，调节pH值为中性，保持温度为70℃；
步骤七：对上述得到修复得到的土壤进行重金属含量检测。
对比例1
一种利用微生物菌剂防治土壤重金属污染的方法，其步骤与实施例1 基本相同，唯一区别在于：将菌剂和菌剂载体的重量改为2:150。
对比例2
一种利用微生物菌剂防治土壤重金属污染的方法，其步骤与实施例2 基本相同，唯一区别在于：将步骤三得到的发酵混合物与含重金属的待修 复土壤混合，质量比改为2：1。
为了研究上述各实施例利用微生物菌防治重金属污染的效果，进行重 金属残留检测和防治后的土壤进行种植实验如下：(样品土壤为铬、铜含 量超标)
一、重金属残留检测
取1kg修复得到的土壤做样品，检测重金属残留含量，检测方法为电 化学检测法，检测速度较快，数值准确：
二、防治后的土壤进行种植实验：
1、试验时间：
2021年7月01日至2021年9月01日。
2、试验地点：
山东省生态环境规划研究院试验地(济南)。
3、试验作物：
四季小白菜(叶菜类常见的食用蔬菜)。
4、试验方法：
划分出4块试验地，按行距15厘米，株距8-10厘米，播种上四季小 白菜，取上述实施例1-2和对比例1-2修复后得到的土壤样品，按照定期 施肥，每次浇水均以植株竖直投影覆盖面积内土壤完全浸润并产生表面流 为准。在生长60天后，观察各试验地小白菜的生长情况，并进行数据记录。
上表为各试验地小白菜的平均数据，从表中数据可以看出，采用本实 施例1-2修复后的土壤种植的的小白菜，长势良好，全株鲜重达到了26g 以上，不计根鲜重占比达到了95％左右，其他数据株高、叶片数、最大叶宽 也表现良好。而对比例1和对比例2分别因为提高了微生物菌剂与发酵混 合物比例，使得小白菜在长势上相对较差，说明采用微生物菌剂的发酵混 合物的占比均十分关键，采用菌剂和菌剂载体的重量比为1-1.8:150，发酵 混合物与含重金属的待修复土壤混合质量比为(1-1.2)：1得到的修复后的 土壤，种植农作物的长势会明显效果更佳，且重金属含量低，另外对比例1 只有发酵混合物与含重金属的待修复土壤混合质量比在(1-1.2)：1的范围 内，对比例2只有菌剂和菌剂载体的重量比在1-1.8:150的范围内，从表 中得到小白菜在长势上相对更差，重金属含量相对较高，说明微生物菌与 菌剂载体的重量比以及发酵混合物与含重金属的待修复土壤混合质量比均 在一定范围内才能发挥最佳效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和 详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以 做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种利用微生物菌剂防治土壤重金属污染的方法，其特征在于：步骤包括：
步骤一：将微生物菌培养成有效活菌数为1×109cfu/ml的菌液，得到微生物菌液；
步骤二：将上述菌液进行浓缩同时对菌体进行洗涤处理，然后对其进行冷冻干燥处理，得到微生物菌剂；
步骤三：取发酵污泥、发酵秸秆、硝化抑制剂、发酵牛粪、保水剂，混合得到菌剂载体，将所述菌剂和菌剂载体的重量比设为1-1.8:150；
步骤四：将上述微生物菌剂和菌剂载体均匀混合，一次发酵后得到发酵混合物；
步骤五：将步骤四得到的发酵混合物与含重金属的待修复土壤混合，且质量比为(1-1.2)：1；
步骤六：对所述步骤五中的土壤进行发酵修复，发酵的时间为35天，自然发酵中，调节pH值为中性，保持温度为55-70℃；
步骤七：对上述修复得到的土壤进行重金属含量检测。
2.根据权利要求1所述的一种利用微生物菌剂防治土壤重金属污染的方法，其特征在于：所述微生物菌选自枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶胨样芽孢杆菌、金属还原地杆菌、酵母菌、无色杆菌中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种利用微生物菌剂防治土壤重金属污染的方法，其特征在于：所述菌剂载体中各组份含量为：发酵污泥60-200份，发酵秸秆80-210份，硝化抑制剂0.3-0.7份，发酵牛粪450-600份，保水剂15-18份。
4.根据权利要求3所述的一种利用微生物菌剂防治土壤重金属污染的方法，其特征在于：所述硝化抑制剂为脒基硫脲和双氰胺中的一种。
5.根据权利要求3所述的一种利用微生物菌剂防治土壤重金属污染的方法，其特征在于：所述保水剂为聚丙烯酰胺。
6.根据权利要求1所述的一种利用微生物菌剂防治土壤重金属污染的方法，其特征在于：所述步骤四中的发酵操作为：在含水率为58％-65％，通气量为0.5-0.9vvm的条件下，进行发酵，搅拌，曝气，自然升温，控制温度为26-31℃、氧含量为8-15％、pH值为6-8的条件下发酵2-3d。
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