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微生物、植物、生物炭協(xié)同修復(fù)土壤重金屬污染

2017-10-31 01:53:35 156 編輯:admin 來(lái)源:本站
  為了更好地治理重金屬金屬污染土壤,急需解決以下技術(shù)問(wèn)題 :
  1.確定合適的耐性作物,其具有種植難度低、易于管理、適用于大面積污染土壤、生長(zhǎng)迅速、生物量大的特點(diǎn)。
  2. 克服耐性作物的重金屬吸收效率低下、重金屬修復(fù)元素單一、修復(fù)時(shí)間太長(zhǎng)、存活率低的難題。
  3. 避免重金屬污染土壤修復(fù)治理過(guò)程中改變和破壞土壤結(jié)構(gòu)的情況。
  本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是,針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種可回收形趨磁細(xì)菌微生物和種植難度低、耐受性強(qiáng)、不進(jìn)入食物鏈的植物及能夠提高土壤肥力、改善土壤結(jié)構(gòu)的生物炭聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法。
  一、為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 :
  一種微生物、植物、生物炭協(xié)同修復(fù)土壤重金屬污染的方法,包括以下步驟 :
  1) 將趨磁細(xì)菌液體培養(yǎng)基添加到重金屬污染的土壤中,接種趨磁細(xì)菌,翻耕重金屬污染土壤的表層厚 10~12cm 的土壤,使趨磁細(xì)菌培養(yǎng)基、趨磁細(xì)菌和重金屬污染土壤充分混合 ;
  2) 培養(yǎng) 45~50 天,在重金屬污染土壤表層 3~5cm 厚的土壤里添加趨磁細(xì)菌培養(yǎng)基,并灌溉該土壤,使重金屬污染土壤保持淹水狀態(tài),并在所述重金屬污染的土壤上面設(shè)置磁場(chǎng),保持 29~34 天 ;
  3) 收集步驟 2)所述重金屬污染土壤表層厚 4~6cm 的土壤 ;并用水淋洗收集的重金屬污染土壤,使趨磁細(xì)菌與重金屬污染土壤分離進(jìn)入水溶液中,重復(fù)淋洗 2~4 次,填回 ;
  4) 選擇禾本科植物種植在步驟 3)重金屬污染土壤中,禾本科植物包括玉米和 / 或小麥 ;
  5) 當(dāng)植物的植株開(kāi)始抽穗時(shí),及時(shí)拔除幼穗,當(dāng)植株出現(xiàn)分蘗時(shí),對(duì)分蘗的幼穗同時(shí)拔除,并在植物生長(zhǎng)的拔節(jié)期、抽穗期及灌漿期施入灌溉和肥料 ;
  6) 當(dāng)植物的生長(zhǎng)季結(jié)束,將含重金屬的植株莖稈及根系全部移除 ;
  7) 將生物炭基肥施入步驟 4)種植過(guò)禾本科植物的重金屬污染土壤中,混合均勻,陳化70~80 天 ;
  8) 循環(huán)重復(fù)執(zhí)行步驟 1)~ 步驟 7),直至土壤中重金屬的含量達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。
  優(yōu)選的,所述步驟 1)中趨磁細(xì)菌的接種比例為每平方米重金屬污染的土壤中接種7.0×108~5.0×109個(gè)趨磁細(xì)菌。
  優(yōu)選的,所述步驟 1)中液體培養(yǎng)基添加量每平方米重金屬污染土壤噴施 50 ~80ml 液體培養(yǎng)基。
  優(yōu)選的,所述步驟 2)液體培養(yǎng)基添加量為每平方米重金屬污染土壤噴施 30 ~50ml 液體培養(yǎng)基。
  優(yōu)選的,所述步驟 2)磁場(chǎng)方向背離地面向上,磁場(chǎng)強(qiáng)度為 200~300 高斯。
  優(yōu)選的,所述生物炭基肥由 75~79 重量份生物炭與 1~1.5 重量份的氯化鈉、2~2.8重量份的硫酸鎂、3~4 重量份的硝酸鉀、3~3.6 重量份的硫酸鈣、5~8 重量份的尿素和 6~7 重量份的煤渣混合到一起并攪拌均勻獲得。
  優(yōu)選的,所述生物炭為步驟 6)移除的禾本科植物制成的,生物炭用質(zhì)量分?jǐn)?shù) 10%的稀鹽酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù) 5% 的稀硝酸以體積比 1~2.5 :1 的混合后酸洗 1~3h,再用去離子水反復(fù)浸洗至中性,然后烘干。
  優(yōu)選的,所述生物炭基肥的施入量為每平方米重金屬污染土壤加入 6-10g 生物炭基肥。
  優(yōu)選的,所述生物炭基肥用圓盤(pán)造粒機(jī)制成粒徑為 3~5mm 的顆粒。
  優(yōu)選的,所述禾本科植物采用播種的方式種植,所述禾本科植物的種子由 15%~20%的 H2O2消毒處理,然后蒸餾水洗滌浸泡 12h,選擇籽粒飽滿(mǎn)且不下沉的種子進(jìn)行播種。
  二、本發(fā)明的有益效果 :
  1. 趨磁細(xì)菌屬于革蘭氏陰性菌,是專(zhuān)性微好氧、兼性或?qū)P詤捬跫?xì)菌,具有負(fù)趨氧特性,細(xì)胞內(nèi)有沿菌體長(zhǎng)軸排列、由膜包被的磁小體顆粒鏈,在磁場(chǎng)的作用下可以定向運(yùn)動(dòng),而且對(duì)重金屬有較強(qiáng)的吸附能力 ;在地磁場(chǎng)的作用下趨磁細(xì)菌可以向地下深處移動(dòng),由于地磁場(chǎng)的作用力很弱,在土壤表面設(shè)置磁場(chǎng),并通過(guò)控制磁場(chǎng)的方向使趨磁細(xì)菌集中在小面積內(nèi),步驟 2)中灌溉重金屬污染土壤的目的是降低土壤表層的含氧量,創(chuàng)造有利于趨磁細(xì)菌生存的環(huán)境。
  2. 趨磁細(xì)菌對(duì)重金屬離子的吸附是以細(xì)胞表面的吸附為主,因此趨磁細(xì)菌對(duì)重金屬的吸附速度很快,在其移動(dòng)的過(guò)程中有效吸附土壤中的重金屬,大大降低了土壤中重金屬的積累量。
  3. 本發(fā)明步驟 3)得到的淋洗液回收重金屬,一方面防止重金屬在回到土壤或者水體,另一方面回收的重金屬具有很高的附加價(jià)值,可以增加收益。趨磁細(xì)菌的回收率達(dá)到90% 以上,淋洗液重金屬回收率達(dá)到 99% 以上,有利于重金屬污染土壤的修復(fù)。
  4. 禾本科植物對(duì)重金屬有較強(qiáng)的富集作用,對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng),適用于大面積種植,做為非食用性植物用于修復(fù)土壤有效避免了污染物再次進(jìn)入食物鏈,最大限度的減少了修復(fù)土壤中可引起的二次污染。
  5. 本發(fā)明采用治理過(guò)重金屬污染土壤的禾本科植物的莖葉、根等有機(jī)廢物制備生物炭,充分利用了植物廢棄有機(jī)體,成本低廉,所得生物炭均用酸洗一段時(shí)間后,通過(guò)去離子水的反復(fù)浸洗至中性,然后烘干,將炭化物質(zhì)與含有重金屬的溶液分離,可以對(duì)重金屬進(jìn)行回收再利用。
  6. 趨磁細(xì)菌、生物炭和植物三者聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法,能發(fā)揮趨磁細(xì)菌與生物炭的吸附和植物的修復(fù)作用,生物炭的施加可以維持和改良土壤理化性質(zhì)、吸附固定土壤中的各種重金屬,將土壤中的重金屬改性為可供趨磁細(xì)菌和植物吸收的可提取態(tài),而且在一定程度上可以增加農(nóng)作物產(chǎn)量,三者協(xié)同作用將極大的加速了重金屬污染土壤的生物修復(fù)進(jìn)程。
  總之,本發(fā)明趨磁細(xì)菌、生物炭和植物聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法與傳統(tǒng)的污染土壤治理方法相比,具有投資少、技術(shù)要求不高、種植難度低、易于管理、適用于大面積污染土壤的治理 、土壤治理效果好、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。

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