CN114918243A - 一种修复土壤重金属污染的修复剂以及修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种修复土壤重金属污染的修复剂以及修复方法，属于土壤修复技术领域，包括将定量EM菌与红糖进行混合，并兑入水进行稀释成浑浊液，EM菌、红糖与水的比例为：1:100:1000，利用密封罐进行培养激活菌种，得到活性菌液，将定量的膨润土以及壳聚糖进行充分混合得到复合改良剂，将活性菌液喷洒在木质素中，并进行搅拌，覆盖地膜进行二次发酵，得到活性有机聚合物，将活性有机聚合物与复合改良剂进行混合，得到土壤改良剂，土壤改良剂抛洒到重金属土壤中，并进行旋耕，通过在修复剂中添加膨润土以解决土壤的板结性问题同时膨润土又能够吸附土壤中的重金属，通过添加木质素增加土壤中的有机物含量，改善土壤的理化性状，促进土壤团粒结构的形成。
Description
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，具体地说，涉及一种修复土壤重金属污染的修复剂以及修复方法。
背景技术
随着土壤作为自然和农业生态系统的基础，自工业革命以来，生物圈中有毒金属污染含量急剧增加，土壤重金属污染是指人类活动将重金属物质带入土壤，致使土壤中重金属含量明显高于其自然背景含量，生态系统遭到破坏，环境质量恶化的现象。
现有的对重金属土壤的修复都存在单一的问题，即现有的修复方法只针对土壤的重金属残留进行修复，但是在一些区域特别是缺水的地区土壤在重金属污染的同时伴随着土壤板结以及吸水性差的问题，因此在对土壤进行修复的同时需要解决上述问题，采用单一的修复方法不能满足实际的生产需求。
发明内容
针对现有的对重金属土壤的修复都比较单一问题，本发明提供一种修复土壤重金属污染的修复剂以及修复方法，通过活性菌液以及复合改良剂进行混合的得到活性有机聚合物从而能够将土壤中的重金属进行吸附同时活菌可以改善土壤中的菌落种类和数量起到作用提高土壤肥力以及蓬松问题。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
一种修复土壤重金属污染的修复剂，其特征在于：土壤修复剂由如下材料构成：
膨润土
木质素
EM菌
壳聚糖
红糖；
优选地，所述EM菌液至少由双岐菌、乳酸菌、芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌、放线菌、醋酸菌等单一种复合发酵提纯而成，且每克EM菌液有益菌总菌数≥500亿CFU。
优选地，所述膨润土由膨润原土通过湿法制备而成，其具体制备过程如下：
步骤1：取土粉碎，将开采的原土利用粉碎设备进行破碎得到初级膨润土；
步骤2：制浆，将膨润土加水充分分散，并除去沙粒和杂质，为使膨润土很好分散，可边加料，边搅拌，同时加入分散剂；
步骤3：改型或活化，为提高原土的阳离子交换容量，对于钙基膨润土和阳离子交换容量较低的钠基膨润土，必须首先进行改型处理，为了增强膨润土与有机覆盖剂的作用，在覆盖之前，一般用无机酸或氢离子交换树脂对膨润土进行活化预处理；
步骤4：有机覆盖，将矿浆加热到38-80℃，在不断搅拌下，缓缓加入有机覆盖剂，再连续搅拌30-60min，使其充分反应；
步骤5：反应完毕，停止加热和搅拌，将悬浮液洗涤过滤、干燥和打散解聚，得有机膨润土。
优选地，所述木质素由稻草通过制浆黑液法制备而成，其具体步骤如下：
步骤1：原料粉碎，将稻草通过闸刀机进行切碎；
步骤2：原料蒸煮，用浓烧碱液高温蒸煮切碎的稻草，此时稻草木质素溶解成碱木质素；
步骤3：原浆黑液，经过沉淀纤维素析出，滤出纤维素，剩得到黑液
步骤4：黑液处理，通过酸处理即能沉析出木质素。
优选地，所述壳聚糖由β-1,4糖苷键连接的2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖的高分子线性聚合物，所述壳聚糖通过甲壳素在碱性条件下脱乙酰得到。
本发明另一个目的是利用上述原材料进行合成修复剂，修复剂采用如下方案对土壤进行修复，具体步骤如下：
步骤1：将定量EM菌与红糖进行混合，并兑入水进行稀释成浑浊液，EM菌、红糖与水的比例为：1:100:1000，利用密封罐进行培养激活菌种，得到活性菌液；
步骤2：将定量的膨润土以及壳聚糖进行充分混合得到复合改良剂；
步骤3：将步骤1中的活性菌液喷洒在木质素中，并进行搅拌，覆盖地膜进行二次发酵，得到活性有机聚合物；
步骤4：将活性有机聚合物与复合改良剂进行混合，得到土壤改良剂；
步骤5：将土壤改良剂抛洒到重金属土壤中，并进行旋耕，旋耕深度不少于30公分。
有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明中，通过在修复剂中添加膨润土以解决土壤的板结性问题同时膨润土又能够吸附土壤中的重金属，从而减轻重金属对土壤的伤害，首先膨润土施入土壤后，能吸湿胀大，更改土壤中固态、液态、汽体的占比，使土壤构造松散、具有改进土壤物理学特性的功效，使土壤保水、固土又不环境污染土壤自然环境，在干旱气候是极其高效的土壤面包改良剂，其次膨润土具备较高的阳离子交换量、极强的保水工作能力及较好的黏结性，阳离子交换量是土壤固土供肥的一个主要指标值，膨润土用以改进土壤，除开具备很强的固土保水特性外，它可以提高土壤的抗震工作能力，吸咐土壤中的有毒原素。
(2)本发明中，通过添加木质素增加土壤中的有机物含量，有利于维持土壤有机质的稳定，改善土壤的理化性状，促进土壤团粒结构的形成，有机物中含有作物需要的各种养分,有机物的添加能明显提高耕层土壤中养分,尤其是钾的含量，同时木质素具有较好的吸附力，可以将土壤中的肥力进行吸附并随之木质素的降解而缓慢的释放，使得土壤中的肥力长效缓释，在后续土壤耕种中，木质素还能够为植物提供充足的养分，使得植株叶片和茎秆快速强劲，提高植物的抗倒伏能力。
(3)本发明中，通过添加壳聚糖提高土壤的吸水性以及肥力，同时还能够对土壤中的金属离子进行捕捉，并且能够疏松土壤，解后的壳聚糖呈凝胶状态，具有较强的吸附能力，壳聚糖中含有羟基、氨基等极性基团，吸湿性很强，甲壳素的吸湿率可达400％-500％，是纤维素的两倍多，壳聚糖的吸湿性比甲壳素更强，壳聚糖游离氨基的邻位为羟基，有螯合二价金属离子的作用，壳聚糖可以螯合重金属离子，作为重金属离子的排泄剂，是高性能的金属离子捕集剂，壳聚糖在农业生产应用中，不仅能使作物长势好,植株健壮，光合作用增强，而且在抗逆性、抗病虫害方面也表现出明显效果，并且甲壳素和壳聚糖及其衍生物可诱使植物在其受病菌侵染点周围木质化，形成一个物理屏障，从而阻止或延迟病原菌的生长和向周围正常组织扩散，增强植物的抗病力。
(4)本发明中，通过添加EM菌液可以对土壤进行改良，能使已经氧化的土壤重新回到抗氧化状态，土壤中的无机物被活化，并且能够疏松土壤，减少土壤板结，增加植株的根系、株高生长量和叶面积，可以使土壤有效微生物菌群有机质和营养物质含量显著增加，改善贫瘠土壤，培育出微型生态系统，提高土壤生物活性和缓冲能力，使其更适合作物生长，将EM菌剂用于发酵有机肥料，能够降低土壤中重金属铅和汞的含量，减少土壤重金属的污染。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步进行描述。
一种修复土壤重金属污染的修复剂，其特征在于：土壤修复剂由如下材料构成：
膨润土
木质素
EM菌
壳聚糖
红糖；
EM菌液至少由双岐菌、乳酸菌、芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌、放线菌、醋酸菌等单一种复合发酵提纯而成，且每克EM菌液有益菌总菌数≥500亿CFU。
膨润土由膨润原土通过湿法制备而成，其具体制备过程如下：
步骤1：取土粉碎，将开采的原土利用粉碎设备进行破碎得到初级膨润土；
步骤2：制浆，将膨润土加水充分分散，并除去沙粒和杂质，为使膨润土很好分散，可边加料，边搅拌，同时加入分散剂；
步骤3：改型或活化，为提高原土的阳离子交换容量，对于钙基膨润土和阳离子交换容量较低的钠基膨润土，必须首先进行改型处理，为了增强膨润土与有机覆盖剂的作用，在覆盖之前，一般用无机酸或氢离子交换树脂对膨润土进行活化预处理；
步骤4：有机覆盖，将矿浆加热到38-80℃，在不断搅拌下，缓缓加入有机覆盖剂，再连续搅拌30-60min，使其充分反应；
步骤5：反应完毕，停止加热和搅拌，将悬浮液洗涤过滤、干燥和打散解聚，得有机膨润土。
木质素由稻草通过制浆黑液法制备而成，其具体步骤如下：
步骤1：原料粉碎，将稻草通过闸刀机进行切碎；
步骤2：原料蒸煮，用浓烧碱液高温蒸煮切碎的稻草，此时稻草木质素溶解成碱木质素；
步骤3：原浆黑液，经过沉淀纤维素析出，滤出纤维素，剩得到黑液
步骤4：黑液处理，通过酸处理即能沉析出木质素。
壳聚糖由β-1,4糖苷键连接的2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖的高分子线性聚合物，壳聚糖通过甲壳素在碱性条件下脱乙酰得到。
本发明另一个目的是利用上述原材料进行合成修复剂，修复剂采用如下方案对土壤进行修复，具体步骤如下：
步骤1：将定量EM菌与红糖进行混合，并兑入水进行稀释成浑浊液，EM菌、红糖与水的比例为：1:100:1000，利用密封罐进行培养激活菌种，得到活性菌液；
步骤2：将定量的膨润土以及壳聚糖进行充分混合得到复合改良剂；
步骤3：将步骤1中的活性菌液喷洒在木质素中，并进行搅拌，覆盖地膜进行二次发酵，得到活性有机聚合物；
步骤4：将活性有机聚合物与复合改良剂进行混合，得到土壤改良剂；
步骤5：在抛洒前对土壤进行漫灌，并投入测量土壤初始酸碱度，根据酸碱度对土壤进行初次调节，若土壤碱性较高可以首先抛洒生石灰进行中和，若土壤酸性较高可以在漫灌时添加沼液，等待土壤中水含量为30％时对土壤进行初次旋耕，旋耕后静置一周，再将土壤改良剂抛洒到重金属土壤中，并进行二次旋耕，旋耕深度不少于30公分，旋耕后有对土壤进行喷灌，使土壤含水量为60％即可，在此过程中EM菌对木质素进行发酵，使得木质素熟化，同时EM菌的菌丝在土壤中生长，使土壤有效微生物菌群有机质和营养物质含量显著增加，改善贫瘠土壤，培育出微型生态系统，提高土壤生物活性和缓冲能力，使其更适合作物生长，修复剂中的能够对土壤中的金属离子进行捕捉，并且能够疏松土壤，并且甲壳素和壳聚糖及其衍生物可诱使植物在其受病菌侵染点周围木质化，形成一个物理屏障，从而阻止或延迟病原菌的生长和向周围正常组织扩散，增强植物的抗病力。
以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。
Claims (6)
1.一种修复土壤重金属污染的修复剂，其特征在于：土壤修复剂由如下材料构成：
膨润土
木质素
EM菌
壳聚糖
红糖。
2.根据权利要求1所述的一种修复土壤重金属污染的修复剂，其特征在于：所述EM菌液至少由双岐菌、乳酸菌、芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌、放线菌、醋酸菌等单一种复合发酵提纯而成，且每克EM菌液有益菌总菌数≥500亿CFU。
3.根据权利要求1所述的一种修复土壤重金属污染的修复剂，其特征在于：所述膨润土由膨润原土通过湿法制备而成，其具体制备过程如下：
步骤1：取土粉碎，将开采的原土利用粉碎设备进行破碎得到初级膨润土；
步骤2：制浆，将膨润土加水充分分散，并除去沙粒和杂质，为使膨润土很好分散，可边加料，边搅拌，同时加入分散剂；
步骤3：改型或活化，为提高原土的阳离子交换容量，对于钙基膨润土和阳离子交换容量较低的钠基膨润土，必须首先进行改型处理，为了增强膨润土与有机覆盖剂的作用，在覆盖之前，一般用无机酸或氢离子交换树脂对膨润土进行活化预处理；
步骤4：有机覆盖，将矿浆加热到38-80℃，在不断搅拌下，缓缓加入有机覆盖剂，再连续搅拌30-60min，使其充分反应；
步骤5：反应完毕，停止加热和搅拌，将悬浮液洗涤过滤、干燥和打散解聚，得有机膨润土。
4.根据权利要求1所述的一种修复土壤重金属污染的修复剂，其特征在于：所述木质素由稻草通过制浆黑液法制备而成，其具体步骤如下：
步骤1：原料粉碎，将稻草通过闸刀机进行切碎；
步骤2：原料蒸煮，用浓烧碱液高温蒸煮切碎的稻草，此时稻草木质素溶解成碱木质素；
步骤3：原浆黑液，经过沉淀纤维素析出，滤出纤维素，剩得到黑液
步骤4：黑液处理，通过酸处理即能沉析出木质素。
5.根据权利要求1所述的一种修复土壤重金属污染的修复剂，其特征在于：所述壳聚糖由β-1,4糖苷键连接的2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖的高分子线性聚合物，所述壳聚糖通过甲壳素在碱性条件下脱乙酰得到。
6.一种土壤重金属污染的修复方法，根据如权利要求1所述的一种修复土壤重金属污染的修复剂进行修复，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1：将定量EM菌与红糖进行混合，并兑入水进行稀释成浑浊液，EM菌、红糖与水的比例为：1:100:1000，利用密封罐进行培养激活菌种，得到活性菌液；
步骤2：将定量的膨润土以及壳聚糖进行充分混合得到复合改良剂；
步骤3：将步骤1中的活性菌液喷洒在木质素中，并进行搅拌，覆盖地膜进行二次发酵，得到活性有机聚合物；
步骤4：将活性有机聚合物与复合改良剂进行混合，得到土壤改良剂；
步骤5：将土壤改良剂抛洒到重金属土壤中，并进行旋耕，旋耕深度不少于30公分。
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