CN115382901B - 一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用植物‑微生物联合的镉污染土壤修复方法，包括S1、向待修复土壤中施加农家肥，并喷洒柠檬酸溶液，得到改良土壤；S2、筛选耐镉的富集植物并收获耐镉植物种子，然后将耐镉植物种子播种在营养土表面，得到耐镉植物幼苗，最后将耐镉植物幼苗移栽到重金属污染的土壤中，并向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液；S3、待步骤S2中耐镉植物幼苗成熟后进行收割，并进行重金属镉的提取，然后对成熟的耐镉植物进行无害化处理；重复步骤S2和S3直至镉污染土壤检测结果符合国家标准规定的允许值，修复完成；本发明工艺设计合理，利用植物‑微生物的协同作用实现对土壤镉的有效修复，具有广泛的应用前景。

Description

一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体是涉及一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法。
背景技术
土壤既是人类赖以生存的主要的自然资源之一，又是人类生态环境的重要组成部分。土壤对于外来污染物具有自净能力，但是当外来的污染物超过土壤的自净能力时，就会使土壤的正常机能遭到破坏，失去自然生态平衡，随着快速增长的全球人口、不断扩大的工业生产规模和快速发展的城市化进程，土壤所承受的压力也越来越大。
镉是重金属中生物毒性最强的元素，它不被植物所必须，具有蓄积性的潜在毒性，植物对土壤中的镉胁迫会通过排斥、沉淀和螯合等相应抗性对策而使自身避开或耐受重金属污染而继续生存；但是，当土壤中镉浓度超过植物对镉的耐受度时就会对植物产生能危害；镉不仅会影响植物种子的萌发与生长、光合作用及生长代谢，对植物的细胞分裂，细胞结构及酶的产生与活性等也会造成影响，而且对人体健康、生态安全等都造成了极大的伤害；因此，合理的土壤镉限值对预防土壤镉污染、控制土壤镉污染风险至关重要。
然而，现有技术中多采用植物或土壤微生物对镉污染土壤进行单一修复，植物，但是用于重金属污染土壤修复的植物一般生长缓慢，生物量低，限制了其在实际中的应用，而一些微生物可通过其代谢活动，使土壤中固定的重金属活化为可溶解态，或者是促进植物营养吸收，从而提高植物对于重金属的吸收；因此，通过植物-微生物的联合作用修复镉污染土壤势在必行。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法。
本发明的技术方案为：一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1、土壤改良
向待修复土壤中按照580～960kg/亩的施加量施加农家肥，并进行翻耕整平处理，静置15～30天；然后向土壤中均匀喷洒质量浓度为15～45％wt的柠檬酸溶液，并进行覆膜处理3～5天，得到改良土壤；其中，柠檬酸溶液的喷洒量为5～8kg/亩；
S2、联合修复
S2-1、筛选耐镉的富集植物并收获耐镉植物种子，将耐镉菌株按照1.2～3.5％的接种量接种到牛肉膏液体培养基中，并于22～25℃、90～150r/min条件下振荡培养3～7天，得到菌株液体，然后将耐镉植物种子置于菌株液体中常温培养2～5天；然后将腐殖土、风化沙、硅藻土和豆渣按照体积比5:3:2:1搅拌混合均匀，得到营养土，最后将经过菌株液体培养后的耐镉植物种子均匀播种在营养土表面，并间隔3～5天进行一次喷水处理，直至种子发芽，得到耐镉植物幼苗；其中，耐镉植物种子的播种量为0.8～1.5kg/亩；
S2-2、将步骤S2-1所得耐镉植物幼苗移栽到重金属污染的土壤中，控制移栽株距为2～5cm，然后向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液，待耐镉植物幼苗株高达到8～12cm时，再次向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液；微生物菌液由丁香假单胞杆菌、克雷伯氏菌、黄孢原毛平革菌和去离子水按照体积比2:3:1:50复配而成，微生物菌液的注射量为5～12L/亩；
S3、后处理
S3-1、待步骤S2-2中耐镉植物幼苗成熟后进行收割，并进行重金属镉的提取，然后对成熟的耐镉植物进行无害化处理；
S3-2、重复步骤S2-2和S3-1，直至镉污染土壤检测结果符合国家标准规定的允许值，修复完成。
进一步地，步骤S1进行之前，在待修复土壤中开挖间隔为30～50cm的沟槽，沟槽的开挖深度等于土壤污染深度，然后向沟槽内底部均匀铺设改性木粉，最后向改性木粉表面进行覆土处理，通过向待修复土壤中铺设改性木粉，有利于提高不仅能够提高土壤的疏松程度，同时能够起到固定土壤中重金属镉的效果，有利于提高土壤中重金属镉的修复效果。
进一步地，改性木粉的制备方法为：将废弃木材粉碎成粒径为0.8～1.5mm的木粉，然后将木粉浸泡在体积浓度为6～9％的氢氧化钠溶液中3～5h，取出后在30～50℃条件下烘干处理1～2h；最后将烘干后的木粉浸泡在二苯基甲烷二异氰酸酯水溶液和丙酮溶液按照体积比3:1复配而成的改性液中，并在25～45℃条件下搅拌反应2～4h，即可得到改性木粉；其中，二苯基甲烷二异氰酸酯水溶液的质量浓度为20～45％，丙酮溶液的质量浓度为10～30％；本发明以废弃木材作为改性木粉的原材料，具有成本低的优势；同时利用改性木粉不仅能够对土壤中浸出的重金属镉进行阻挡和吸附，而且改性木粉在土壤微生物的作用下分解后能够提高土壤的肥力。
进一步地，步骤S2-1中，耐镉植物种子收获后，将耐镉植物种子浸泡在体积浓度为15～20％的H2O2中消毒处理3～6h；利用H2O2对耐镉植物种子进行消毒处理，能够将耐镉植物种子常携带的病菌、病毒和虫卵等进行杀灭，提高耐镉植物的成活率，从而提高耐镉植物对于土壤中重金属镉的修复效果。
进一步地，步骤S2-1中，耐镉的富集植物选自香根草、印度芥菜、大白菜、油菜中的一种。
进一步地，步骤S2-2中，微生物菌液使用时，向微生物菌液中加入相对于其体积0.5～1.2％的促进剂，促进剂包括以下重量份的原料：氯化铁1.2～2.6份、柠檬酸1～5份、木聚糖酶3～7份、亚硒酸钠维生素E0.5～1.2份；通过向微生物菌液中加入由氯化铁、柠檬酸、木聚糖酶和亚硒酸钠维生素E复配而成的促进剂，不仅能够提高微生物菌液促进土壤中有益微生物菌群的增加，提高土壤肥质，为植物提供良好的生长环境。
进一步地，步骤S1进行之前，向待修复土壤中铺撒熟石灰，并将土壤与熟石灰拌匀，调整土壤pH值至5～9；通过调整土壤pH能够促进植物对于土壤中镉的吸收作用。
进一步地，步骤S2-1中，耐镉植物种子播种前利用温度15～21℃的纯净水浸泡12～19h；通过对耐镉植物种子进行浸泡处理，有利于提高耐镉植物种子的出牙率，从而提高耐镉植物的成活率。
进一步地，步骤S3-1中，无害化处理的具体操作为：首先将成熟的耐镉植物粉碎成粒径为0.7～1.5mm的粉末，然后将粉末在90～120℃条件下干燥至含水率为7～13％，最后将干燥后的粉末在450～550℃条件下炭化处理35～55min；通过对成熟的耐镉植物进行炭化处理，不仅能够避免耐镉植物对土壤造成二次污染，同时炭化后的耐镉植物能够作为生物炭二次利用，提高了经济效益。
进一步地，步骤S1中，农家肥的制备方法为：分别称取作物秸秆15～45份、锯木屑20～30份、生物炭10～20份、腐熟干淤泥8～15份、泡沫珍珠粉5～15份和微量元素0.8～1.5份，然后将上述物料搅拌混合均匀后在15～25℃条件下堆沤30～45天；最后调节堆沤完成后的物料pH值至中性，并利用去离子水调节物料相对持水量为50～70％即可；通过本发明的农家肥具有肥效持久的优势，有效促进了耐镉植物的生长，对于镉污染土壤的修复具有促进作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几点：
第一、本发明设计合理，利用植物和微生物的协同作用使得土壤中重金属镉向耐镉植物转移，并最终得到永久性去除，降低了重金属镉对于农作物的毒害作用，提高了农作物的使用安全性，具有广泛的应用前景；
第二、本发明利用由丁香假单胞杆菌、克雷伯氏菌、黄孢原毛平革菌和去离子水复配而成的复合微生物菌液，相较于单一微生物菌株具有土壤环境适应能力强的优势，从而有效促进了耐镉植物对于重金属镉的吸收能力，提高了镉污染土壤的修复治理效果；
第三、本发明利用植物和微生物联合修复镉污染土壤，修复过程中避免了化学制剂的应用，从而避免了二次污染的产生，从而具有修复效果持久、安全性高的优势。
具体实施方式
实施例1
一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1、土壤改良
向待修复土壤中按照580kg/亩的施加量施加农家肥，并进行翻耕整平处理，静置1天；然后向土壤中均匀喷洒质量浓度为15％wt的柠檬酸溶液，并进行覆膜处理3天，得到改良土壤；其中，柠檬酸溶液的喷洒量为5kg/亩；
S2、联合修复
S2-1、筛选耐镉的富集植物并收获耐镉植物种子，将耐镉菌株按照1.2％的接种量接种到牛肉膏液体培养基中，并于22℃、90r/min条件下振荡培养3天，得到菌株液体，然后将耐镉植物种子置于菌株液体中常温培养2天；然后将腐殖土、风化沙、硅藻土和豆渣按照体积比5:3:2:1搅拌混合均匀，得到营养土，最后将经过菌株液体培养后的耐镉植物种子均匀播种在营养土表面，并间隔3天进行一次喷水处理，直至种子发芽，得到耐镉植物幼苗；其中，耐镉植物种子的播种量为0.8kg/亩；耐镉的富集植物为香根草；
S2-2、将步骤S2-1所得耐镉植物幼苗移栽到重金属污染的土壤中，控制移栽株距为2cm，然后向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液，待耐镉植物幼苗株高达到8cm时，再次向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液；微生物菌液由丁香假单胞杆菌、克雷伯氏菌、黄孢原毛平革菌和去离子水按照体积比2:3:1:50复配而成，微生物菌液的注射量为5L/亩；
S3、后处理
S3-1、待步骤S2-2中耐镉植物幼苗成熟后进行收割，并进行重金属镉的提取，然后对成熟的耐镉植物进行无害化处理，具体操作为：首先将成熟的耐镉植物粉碎成粒径为0.7～1.1mm的粉末，然后将粉末在90℃条件下干燥至含水率为7％，最后将干燥后的粉末在450℃条件下炭化处理35min；
S3-2、重复步骤S2-2和S3-1，直至镉污染土壤检测结果符合国家标准规定的允许值，修复完成。
实施例2
一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1、土壤改良
在待修复土壤中开挖间隔为30cm的沟槽，沟槽的开挖深度等于土壤污染深度，然后向沟槽内底部均匀铺设改性木粉，最后向改性木粉表面进行覆土处理，然后向待修复土壤中按照790kg/亩的施加量施加农家肥，并进行翻耕整平处理，静置23天；最后向土壤中均匀喷洒质量浓度为33％wt的柠檬酸溶液，并进行覆膜处理4天，得到改良土壤；其中，柠檬酸溶液的喷洒量为6kg/亩；
S2、联合修复
S2-1、筛选耐镉的富集植物并收获耐镉植物种子，将耐镉菌株按照2.5％的接种量接种到牛肉膏液体培养基中，并于24℃、110r/min条件下振荡培养5天，得到菌株液体，然后将耐镉植物种子置于菌株液体中常温培养4天；然后将腐殖土、风化沙、硅藻土和豆渣按照体积比5:3:2:1搅拌混合均匀，得到营养土，最后将经过菌株液体培养后的耐镉植物种子均匀播种在营养土表面，并间隔4天进行一次喷水处理，直至种子发芽，得到耐镉植物幼苗；其中，耐镉植物种子的播种量为1.2kg/亩；耐镉的富集植物为印度芥菜；
S2-2、将步骤S2-1所得耐镉植物幼苗移栽到重金属污染的土壤中，控制移栽株距为4cm，然后向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液，待耐镉植物幼苗株高达到11cm时，再次向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液；微生物菌液由丁香假单胞杆菌、克雷伯氏菌、黄孢原毛平革菌和去离子水按照体积比2:3:1:50复配而成，微生物菌液的注射量为9L/亩；
S3、后处理
S3-1、待步骤S2-2中耐镉植物幼苗成熟后进行收割，并进行重金属镉的提取，然后对成熟的耐镉植物进行无害化处理，具体操作为：首先将成熟的耐镉植物粉碎成粒径为1.1～1.5mm的粉末，然后将粉末在110℃条件下干燥至含水率为11％，最后将干燥后的粉末在510℃条件下炭化处理46min；
S3-2、重复步骤S2-2和S3-1，直至镉污染土壤检测结果符合国家标准规定的允许值，修复完成。
实施例3
一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1、土壤改良
在待修复土壤中开挖间隔为50cm的沟槽，沟槽的开挖深度等于土壤污染深度，然后向沟槽内底部均匀铺设改性木粉，最后向改性木粉表面进行覆土处理，然后向待修复土壤中按照960kg/亩的施加量施加农家肥，并进行翻耕整平处理，静置30天；最后向土壤中均匀喷洒质量浓度为45％wt的柠檬酸溶液，并进行覆膜处理5天，得到改良土壤；
其中，柠檬酸溶液的喷洒量为8kg/亩；
改性木粉的制备方法为：将废弃木材粉碎成粒径为0.8～1.1mm的木粉，然后将木粉浸泡在体积浓度为6％的氢氧化钠溶液中3h，取出后在30℃条件下烘干处理1h；最后将烘干后的木粉浸泡在二苯基甲烷二异氰酸酯水溶液和丙酮溶液按照体积比3:1复配而成的改性液中，并在25℃条件下搅拌反应2h，即可得到改性木粉；其中，二苯基甲烷二异氰酸酯水溶液的质量浓度为20％，丙酮溶液的质量浓度为10％；
S2、联合修复
S2-1、筛选耐镉的富集植物并收获耐镉植物种子，将耐镉菌株按照3.5％的接种量接种到牛肉膏液体培养基中，并于25℃、150r/min条件下振荡培养7天，得到菌株液体，然后将耐镉植物种子置于菌株液体中常温培养5天；然后将腐殖土、风化沙、硅藻土和豆渣按照体积比5:3:2:1搅拌混合均匀，得到营养土，最后将经过菌株液体培养后的耐镉植物种子均匀播种在营养土表面，并间隔5天进行一次喷水处理，直至种子发芽，得到耐镉植物幼苗；其中，耐镉植物种子的播种量为1.5kg/亩；耐镉的富集植物为大白菜；
S2-2、将步骤S2-1所得耐镉植物幼苗移栽到重金属污染的土壤中，控制移栽株距为5cm，然后向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液，待耐镉植物幼苗株高达到12cm时，再次向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液；微生物菌液由丁香假单胞杆菌、克雷伯氏菌、黄孢原毛平革菌和去离子水按照体积比2:3:1:50复配而成，微生物菌液的注射量为12L/亩；
S3、后处理
S3-1、待步骤S2-2中耐镉植物幼苗成熟后进行收割，并进行重金属镉的提取，然后对成熟的耐镉植物进行无害化处理，具体操作为：首先将成熟的耐镉植物粉碎成粒径为0.7～1.2mm的粉末，然后将粉末在120℃条件下干燥至含水率为13％，最后将干燥后的粉末在550℃条件下炭化处理55min；
S3-2、重复步骤S2-2和S3-1，直至镉污染土壤检测结果符合国家标准规定的允许值，修复完成。
实施例4
一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1、土壤改良
向待修复土壤中按照580kg/亩的施加量施加农家肥，并进行翻耕整平处理，静置1天；然后向土壤中均匀喷洒质量浓度为15％wt的柠檬酸溶液，并进行覆膜处理3天，得到改良土壤；其中，柠檬酸溶液的喷洒量为5kg/亩；
S2、联合修复
S2-1、筛选耐镉的富集植物并收获耐镉植物种子，将耐镉菌株按照1.2％的接种量接种到牛肉膏液体培养基中，并于22℃、90r/min条件下振荡培养3天，得到菌株液体，然后将耐镉植物种子置于菌株液体中常温培养2天；然后将腐殖土、风化沙、硅藻土和豆渣按照体积比5:3:2:1搅拌混合均匀，得到营养土，最后将经过菌株液体培养后的耐镉植物种子均匀播种在营养土表面，并间隔3天进行一次喷水处理，直至种子发芽，得到耐镉植物幼苗；其中，耐镉植物种子的播种量为0.8kg/亩，耐镉的富集植物为油菜；
S2-2、将步骤S2-1所得耐镉植物幼苗移栽到重金属污染的土壤中，控制移栽株距为2cm，然后向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液，待耐镉植物幼苗株高达到8cm时，再次向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液；微生物菌液由丁香假单胞杆菌、克雷伯氏菌、黄孢原毛平革菌和去离子水按照体积比2:3:1:50复配而成，微生物菌液的注射量为5L/亩；微生物菌液使用时，向微生物菌液中加入相对于其体积0.5％的促进剂，促进剂包括以下重量份的原料：氯化铁1.2份、柠檬酸1份、木聚糖酶3份、亚硒酸钠维生素E0.5份；
S3、后处理
S3-1、待步骤S2-2中耐镉植物幼苗成熟后进行收割，并进行重金属镉的提取，然后对成熟的耐镉植物进行无害化处理，具体操作为：首先将成熟的耐镉植物粉碎成粒径为1.2～1.5mm的粉末，然后将粉末在120℃条件下干燥至含水率为11％，最后将干燥后的粉末在450℃条件下炭化处理55min；
S3-2、重复步骤S2-2和S3-1，直至镉污染土壤检测结果符合国家标准规定的允许值，修复完成。
实施例5
一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1、土壤改良
向待修复土壤中铺撒熟石灰，并将土壤与熟石灰拌匀，调整土壤pH值至5；，然后向待修复土壤中按照790kg/亩的施加量施加农家肥，并进行翻耕整平处理，静置23天；最后向土壤中均匀喷洒质量浓度为33％wt的柠檬酸溶液，并进行覆膜处理4天，得到改良土壤；其中，柠檬酸溶液的喷洒量为6kg/亩；
S2、联合修复
S2-1、筛选耐镉的富集植物并收获耐镉植物种子，将耐镉菌株按照1.2％的接种量接种到牛肉膏液体培养基中，并于25℃、150r/min条件下振荡培养7天，得到菌株液体，然后将耐镉植物种子置于菌株液体中常温培养2天；然后将腐殖土、风化沙、硅藻土和豆渣按照体积比5:3:2:1搅拌混合均匀，得到营养土，最后将经过菌株液体培养后的耐镉植物种子均匀播种在营养土表面，并间隔3天进行一次喷水处理，直至种子发芽，得到耐镉植物幼苗；其中，耐镉植物种子的播种量为0.8kg/亩；耐镉的富集植物为香根草；
S2-2、将步骤S2-1所得耐镉植物幼苗移栽到重金属污染的土壤中，控制移栽株距为4cm，然后向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液，待耐镉植物幼苗株高达到11cm时，再次向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液；微生物菌液由丁香假单胞杆菌、克雷伯氏菌、黄孢原毛平革菌和去离子水按照体积比2:3:1:50复配而成，微生物菌液的注射量为9L/亩；
S3、后处理
S3-1、待步骤S2-2中耐镉植物幼苗成熟后进行收割，并进行重金属镉的提取，然后对成熟的耐镉植物进行无害化处理，具体操作为：首先将成熟的耐镉植物粉碎成粒径为0.7～0.9mm的粉末，然后将粉末在120℃条件下干燥至含水率为7％，最后将干燥后的粉末在550℃条件下炭化处理55min；
S3-2、重复步骤S2-2和S3-1，直至镉污染土壤检测结果符合国家标准规定的允许值，修复完成。
实施例6
一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1、土壤改良
向待修复土壤中按照960kg/亩的施加量施加农家肥，并进行翻耕整平处理，静置30天；然后向土壤中均匀喷洒质量浓度为45％wt的柠檬酸溶液，并进行覆膜处理5天，得到改良土壤；
其中，柠檬酸溶液的喷洒量为8kg/亩；
农家肥的制备方法为：分别称取作物秸秆15份、锯木屑20份、生物炭10份、腐熟干淤泥8份、泡沫珍珠粉5份和微量元素0.8份，然后将上述物料搅拌混合均匀后在15℃条件下堆沤30天；最后调节堆沤完成后的物料pH值至中性，并利用去离子水调节物料相对持水量为50％即可；
S2、联合修复
S2-1、筛选耐镉的富集植物并收获耐镉植物种子，利用温度15℃的纯净水浸泡12h，将耐镉菌株按照3.5％的接种量接种到牛肉膏液体培养基中，并于22℃、150r/min条件下振荡培养7天，得到菌株液体，然后将耐镉植物种子置于菌株液体中常温培养5天；然后将腐殖土、风化沙、硅藻土和豆渣按照体积比5:3:2:1搅拌混合均匀，得到营养土，最后将经过菌株液体培养后的耐镉植物种子均匀播种在营养土表面，并间隔4天进行一次喷水处理，直至种子发芽，得到耐镉植物幼苗；其中，耐镉植物种子的播种量为1.5kg/亩；耐镉的富集植物为香根草；
S2-2、将步骤S2-1所得耐镉植物幼苗移栽到重金属污染的土壤中，控制移栽株距为5cm，然后向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液，待耐镉植物幼苗株高达到12cm时，再次向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液；微生物菌液由丁香假单胞杆菌、克雷伯氏菌、黄孢原毛平革菌和去离子水按照体积比2:3:1:50复配而成，微生物菌液的注射量为12L/亩；
S3、后处理
S3-1、待步骤S2-2中耐镉植物幼苗成熟后进行收割，并进行重金属镉的提取，然后对成熟的耐镉植物进行无害化处理，具体操作为：首先将成熟的耐镉植物粉碎成粒径为0.9～1.5mm的粉末，然后将粉末在90℃条件下干燥至含水率为9％，最后将干燥后的粉末在515℃条件下炭化处理48min；
S3-2、重复步骤S2-2和S3-1，直至镉污染土壤检测结果符合国家标准规定的允许值，修复完成。
实施例7
一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1、土壤改良
向待修复土壤中铺撒熟石灰，并将土壤与熟石灰拌匀，调整土壤pH值至9，然后在待修复土壤中开挖间隔为50cm的沟槽，沟槽的开挖深度等于土壤污染深度，然后向沟槽内底部均匀铺设改性木粉，最后向改性木粉表面进行覆土处理，然后向待修复土壤中按照960kg/亩的施加量施加农家肥，并进行翻耕整平处理，静置30天；最后向土壤中均匀喷洒质量浓度为45％wt的柠檬酸溶液，并进行覆膜处理5天，得到改良土壤；
其中，柠檬酸溶液的喷洒量为8kg/亩；
改性木粉的制备方法为：将废弃木材粉碎成粒径为1.2～1.5mm的木粉，然后将木粉浸泡在体积浓度为9％的氢氧化钠溶液中5h，取出后在50℃条件下烘干处理2h；最后将烘干后的木粉浸泡在二苯基甲烷二异氰酸酯水溶液和丙酮溶液按照体积比3:1复配而成的改性液中，并在45℃条件下搅拌反应4h，即可得到改性木粉；其中，二苯基甲烷二异氰酸酯水溶液的质量浓度为45％，丙酮溶液的质量浓度为30％；
农家肥的制备方法为：分别称取作物秸秆45份、锯木屑30份、生物炭20份、腐熟干淤泥15份、泡沫珍珠粉15份和微量元素1.5份，然后将上述物料搅拌混合均匀后在25℃条件下堆沤45天；最后调节堆沤完成后的物料pH值至中性，并利用去离子水调节物料相对持水量为70％即可；
S2、联合修复
S2-1、筛选耐镉的富集植物并收获耐镉植物种子，将耐镉植物种子浸泡在体积浓度为20％的H2O2中消毒处理6h，然后利用温度21℃的纯净水浸泡19h，然后将耐镉菌株按照3.5％的接种量接种到牛肉膏液体培养基中，并于25℃、150r/min条件下振荡培养7天，得到菌株液体，然后将耐镉植物种子置于菌株液体中常温培养5天；然后将腐殖土、风化沙、硅藻土和豆渣按照体积比5:3:2:1搅拌混合均匀，得到营养土，最后将经过菌株液体培养后的耐镉植物种子均匀播种在营养土表面，并间隔3天进行一次喷水处理，直至种子发芽，得到耐镉植物幼苗；其中，耐镉植物种子的播种量为1.5kg/亩，耐镉的富集植物为香根草；
S2-2、将步骤S2-1所得耐镉植物幼苗移栽到重金属污染的土壤中，控制移栽株距为5cm，然后向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液，待耐镉植物幼苗株高达到12cm时，再次向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液；微生物菌液由丁香假单胞杆菌、克雷伯氏菌、黄孢原毛平革菌和去离子水按照体积比2:3:1:50复配而成，微生物菌液的注射量为12L/亩；其中，微生物菌液使用时，向微生物菌液中加入相对于其体积1.2％的促进剂，促进剂包括以下重量份的原料：氯化铁2.6份、柠檬酸5份、木聚糖酶7份、亚硒酸钠维生素E1.2份；
S3、后处理
S3-1、待步骤S2-2中耐镉植物幼苗成熟后进行收割，并进行重金属镉的提取，然后对成熟的耐镉植物进行无害化处理，具体操作为：首先将成熟的耐镉植物粉碎成粒径为0.7～1.3mm的粉末，然后将粉末在120℃条件下干燥至含水率为7％，最后将干燥后的粉末在550℃条件下炭化处理55min；
S3-2、重复步骤S2-2和S3-1，直至镉污染土壤检测结果符合国家标准规定的允许值，修复完成。
试验例
分别利用本发明实施例1-7的方法对我国南方某化工污染场地进行修复治理，修复完成后，检测耐镉植物鲜重以及富集镉含量，检测结果如表1所示：
表1不同修复方法对耐镉植物鲜重以及富集镉含量的影响；
Figure BDA0003834046010000131
Figure BDA0003834046010000141
通过表1数据可知，实施例2与实施例1相比，通过向待修复土壤中铺设改性木粉，有利于提高不仅能够提高土壤的疏松程度，同时能够起到固定土壤中重金属镉的效果，有利于提高土壤中重金属镉的修复效果；
实施例3与实施例1相比，以废弃木材作为改性木粉的原材料，具有成本低的优势；同时利用改性木粉不仅能够对土壤中浸出的重金属镉进行阻挡和吸附，而且改性木粉在土壤微生物的作用下分解后能够提高土壤的肥力，从而提高耐镉植物对于土壤中重金属镉的吸收效果；
实施例4与实施例1相比，利用H2O2对耐镉植物种子进行消毒处理，能够将耐镉植物种子常携带的病菌、病毒和虫卵等进行杀灭，提高耐镉植物的成活率，从而提高耐镉植物对于土壤中重金属镉的修复效果；通过向微生物菌液中加入由氯化铁、柠檬酸、木聚糖酶和亚硒酸钠维生素E复配而成的促进剂，不仅能够提高微生物菌液促进土壤中有益微生物菌群的增加，提高土壤肥质，为植物提供良好的生长环境；
实施例5与实施例1相比，通过调整土壤pH能够促进植物对于土壤中镉的吸收作用；
实施例6与实施例1相比，通过对耐镉植物种子进行浸泡处理，有利于提高耐镉植物种子的出牙率，从而提高耐镉植物的成活率；通过本发明的农家肥具有肥效持久的优势，有效促进了耐镉植物的生长，对于镉污染土壤的修复具有促进作用；
实施例7与实施例1-6相比，通过将各有利条件进行了综合与优化，使得耐镉植物对于土壤中重金属镉的富集效果达到最佳，有效提高了镉污染土壤的修复治理效果。

Claims (6)

1.一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、土壤改良
向待修复土壤中按照580～960kg/亩的施加量施加农家肥，并进行翻耕整平处理，静置15～30天；然后向土壤中均匀喷洒质量浓度为15～45％wt的柠檬酸溶液，并进行覆膜处理3～5天，得到改良土壤；其中，所述柠檬酸溶液的喷洒量为5～8kg/亩；
S2、联合修复
S2-1、筛选耐镉的富集植物并收获耐镉植物种子，将耐镉菌株按照1.2～3.5％的接种量接种到牛肉膏液体培养基中，并于22～25℃、90～150r/min条件下振荡培养3～7天，得到菌株液体，然后将所述耐镉植物种子置于菌株液体中常温培养2～5天；然后将腐殖土、风化沙、硅藻土和豆渣按照体积比5:3:2:1搅拌混合均匀，得到营养土，最后将经过菌株液体培养后的耐镉植物种子均匀播种在所述营养土表面，并间隔3～5天进行一次喷水处理，直至种子发芽，得到耐镉植物幼苗；其中，耐镉植物种子的播种量为0.8～1.5kg/亩；
S2-2、将步骤S2-1所得耐镉植物幼苗移栽到重金属污染的土壤中，控制移栽株距为2～5cm，然后向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液，待耐镉植物幼苗株高达到8～12cm时，再次向耐镉植物幼苗根部注射微生物菌液；所述微生物菌液由丁香假单胞杆菌、克雷伯氏菌、黄孢原毛平革菌和去离子水按照体积比2:3:1:50复配而成，微生物菌液的注射量为5～12L/亩；
S3、后处理
S3-1、待步骤S2-2中耐镉植物幼苗成熟后进行收割，并进行重金属镉的提取，然后对成熟的耐镉植物进行无害化处理；
S3-2、重复步骤S2-2和S3-1，直至镉污染土壤检测结果符合国家标准规定的允许值，修复完成；
步骤S1进行之前，在待修复土壤中开挖间隔为30～50cm的沟槽，所述沟槽的开挖深度等于土壤污染深度，然后向沟槽内底部均匀铺设改性木粉，最后向所述改性木粉表面进行覆土处理；所述改性木粉的制备方法为：将废弃木材粉碎成粒径为0.8～1.5mm的木粉，然后将所述木粉浸泡在体积浓度为6～9％的氢氧化钠溶液中3～5h，取出后在30～50℃条件下烘干处理1～2h；最后将烘干后的木粉浸泡在二苯基甲烷二异氰酸酯水溶液和丙酮溶液按照体积比3:1复配而成的改性液中，并在25～45℃条件下搅拌反应2～4h，即可得到改性木粉；其中，所述二苯基甲烷二异氰酸酯水溶液的质量浓度为20～45％，所述丙酮溶液的质量浓度为10～30％；
步骤S2-2中，所述微生物菌液使用时，向微生物菌液中加入相对于其体积0.5～1.2％的促进剂，所述促进剂包括以下重量份的原料：氯化铁1.2～2.6份、柠檬酸1～5份、木聚糖酶3～7份、亚硒酸钠维生素E0.5～1.2份。
2.根据权利要求1所述的一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，其特征在于，步骤S2-1中，所述耐镉植物种子收获后，将耐镉植物种子浸泡在体积浓度为15～20％的H2O2中消毒处理3～6h。
3.根据权利要求1所述的一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，其特征在于，步骤S2-1中，所述耐镉的富集植物选自香根草、印度芥菜、大白菜、油菜中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，其特征在于，步骤S1进行之前，向待修复土壤中铺撒熟石灰，并将土壤与所述熟石灰拌匀，调整土壤pH值至5～9。
5.根据权利要求1所述的一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，其特征在于，步骤S2-1中，所述耐镉植物种子播种前利用温度15～21℃的纯净水浸泡12～19h。
6.根据权利要求1所述的一种利用植物-微生物联合的镉污染土壤修复方法，其特征在于，步骤S3-1中，所述无害化处理的具体操作为：首先将成熟的耐镉植物粉碎成粒径为0.7～1.5mm的粉末，然后将所述粉末在90～120℃条件下干燥至含水率为7～13％，最后将干燥后的粉末在450～550℃条件下炭化处理35～55min。
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