本發(fā)明涉及土壤污染治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種土壤重金屬污染修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
近年來，由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，“三廢”和各種化學(xué)產(chǎn)品、農(nóng)藥、化肥、除草劑的恣意施用，重金屬對(duì)土壤、水體的污染越來越嚴(yán)重。我國(guó)污灌農(nóng)田面積達(dá)1000多萬hm2，其中30%的土壤遭受不同程度的重金屬如鎘、汞、鉛、銅等的污染，造成上千萬噸糧食的減產(chǎn)。其中鎘（cd）污染問題最為突出，全國(guó)約有1.3萬hm2耕地受到鎘的污染。
鎘是一種對(duì)動(dòng)、植物均具有很強(qiáng)毒性的重金屬，是ia級(jí)致癌物，具有致癌、致畸和致突變作用。由于工業(yè)廢物管理不善和使用高含量鎘的城市廢棄物與肥料等，造成了土壤的鎘污染，并通過作物生產(chǎn)而進(jìn)入食物鏈，進(jìn)而威脅人們的健康。因此，土壤重金屬鎘污染的修復(fù)治理勢(shì)在必行。
目前，常采用的物理及物理化學(xué)的方法時(shí)熱解吸法、
電化學(xué)法和提取法治理土壤中金屬污染。對(duì)于揮發(fā)性的重金屬可用加熱方法從土壤中解吸出來；若重金屬滲透性不高且傳導(dǎo)性差則可用電化學(xué)法除去；提取法可利用試劑和土壤中的重金屬作用，形成溶解性的重金屬離子或金屬試劑絡(luò)合物，回收再利用。但是，利用以上各類傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法治理土壤重金屬污染，不但耗資巨大，而且治理過程比較繁瑣。
當(dāng)前植物修復(fù)因治理過程原位的優(yōu)勢(shì)而日益受到重視。植物修復(fù)措施是以植物忍耐和超量積累某種或某些化學(xué)元素理論為基礎(chǔ)，一些重金屬污染區(qū)存在著對(duì)重金屬具耐性的植物，這些植物通過排斥或在局部使重金屬富集，使重金屬在植株根部細(xì)胞壁沉淀而“束縛”其跨膜吸收，或與某些蛋白質(zhì)、有機(jī)酸結(jié)合生成不具生物活性的解毒形式，從而提高了對(duì)重金屬傷害的忍耐度。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，植物修復(fù)技術(shù)也存在這周期長(zhǎng)、對(duì)重金屬深層污染修復(fù)困難，超積累植物通常生物量低，生長(zhǎng)緩慢，效果不顯著，植株成活率低等方面的問題。
因此，亟需一種成本低，管理與操作簡(jiǎn)易且環(huán)境美學(xué)兼容的植物修復(fù)方法取代傳統(tǒng)治理重金屬的方法，以期提高植物重金屬的吸收，為土壤重金屬修復(fù)提供了技術(shù)支撐，同時(shí)也進(jìn)一步為減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染，提高環(huán)境質(zhì)量提供科技支撐。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種土壤重金屬污染修復(fù)方法，以解決當(dāng)前植物修復(fù)過程中周期長(zhǎng)，效果不顯著，重金屬深層污染修復(fù)困難的技術(shù)問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
設(shè)計(jì)一種土壤重金屬污染修復(fù)方法，包括以下步驟：
（1）對(duì)待修復(fù)的重金屬鎘污染土壤進(jìn)行疏松透氣；
（2）向上述疏松透氣后的土壤中添加下述營(yíng)養(yǎng)成分的同時(shí)調(diào)節(jié)土壤含水量至20～30%：
n90～110mg·kg-1土，p90～110mg·kg-1土，k90～110mg·kg-1土，微量元素鐵、銅、錳、鋅、鉬、硼酸均為4～6mg·kg-1土；
（3）對(duì)經(jīng)步驟（2）處理的土壤進(jìn)行射線滅菌或施用氯化苦；
（4）在經(jīng)步驟（3）處理的土壤中種植玉米，其余耕作管理措施同當(dāng)?shù)剞r(nóng)田習(xí)慣方法；
（5）在玉米植株生長(zhǎng)至生物量最大時(shí)，收獲全部玉米植株。
優(yōu)選的，在所述步驟（3）中：所述射線滅菌采用伽馬射線。
進(jìn)一步的，所述伽馬射線照射的劑量控制為35～45kgy。
優(yōu)選的，在所述步驟（3）中：所述氯化苦的施用量控制為60～70mg·kg-1土。
優(yōu)選的，在所述步驟（3）中：氯化苦施用后密閉土壤2周，每隔2～3天混土1次。
另一種土壤重金屬污染修復(fù)方法，包括以下步驟：
1）對(duì)待修復(fù)的重金屬鎘污染土壤進(jìn)行疏松透氣；
2）向上述疏松透氣后的土壤中添加下述營(yíng)養(yǎng)成分的同時(shí)調(diào)節(jié)土壤含水量至20～30%：
n90～110mg·kg-1土，p90～110mg·kg-1土，k90～110mg·kg-1土，微量元素鐵、銅、錳、鋅、鉬、硼酸均4～6mg·kg-1土；
3）在經(jīng)步驟2）處理后的土壤上種植玉米；
4）待玉米長(zhǎng)至兩葉一心時(shí)，向玉米植株施用阿泰靈，其余耕作管理措施同當(dāng)?shù)剞r(nóng)田習(xí)慣方法；
5）在玉米植株生長(zhǎng)至生物量最大時(shí)，收獲全部玉米植株。
優(yōu)選的，在所述步驟4）中：所述阿泰靈的施用量控制為0.2～0.4mg·kg-1土。
優(yōu)選的，在所述步驟4）中：所述阿泰靈的施用方法為噴施玉米植株，每周噴施1次，共噴施2～3次。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：
1.本發(fā)明通過射線輻照或施用氯化苦、阿泰靈等措施改變土壤微生物多樣性，進(jìn)而提高植物對(duì)重金屬的吸收，解決當(dāng)前植物修復(fù)過程中周期長(zhǎng)，重金屬深層污染修復(fù)困難，具有巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。
2.本發(fā)明方法通過調(diào)控微生物的多樣性以促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高重金屬吸收，為土壤重金屬修復(fù)提供了新的技術(shù)支撐，同時(shí)也進(jìn)一步為減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染，提高環(huán)境質(zhì)量提供科技支撐。
3.本發(fā)明通過改變微生物多樣性進(jìn)而加快作物生長(zhǎng)，聯(lián)合了微生物修復(fù)技術(shù)以輔助植物修復(fù)，在植物修復(fù)中發(fā)揮著重要的作用。
4.本發(fā)明中選用了生物量大、種植成本低的玉米為修復(fù)植物，能夠達(dá)到更好的修復(fù)效果。
附圖說明
圖1為不同微生物調(diào)控處理下玉米株高對(duì)比圖；
圖2為不同微生物調(diào)控處理下玉米生物量對(duì)比圖；
圖3為不同微生物調(diào)控處理下玉米鎘含量對(duì)比圖；
圖4為不同微生物調(diào)控處理下玉米鎘累積量對(duì)比圖；
圖5為不同微生物調(diào)控處理下土壤有效鎘含量對(duì)比圖；
圖6為不同微生物調(diào)控處理下土壤細(xì)菌豐度的對(duì)比圖；
圖7為不同微生物調(diào)控處理下土壤真菌豐度的對(duì)比圖。
圖8為不同微生物調(diào)控處理下土壤細(xì)菌群落的對(duì)比圖。
圖9為不同微生物調(diào)控處理下土壤真菌群落的對(duì)比圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但以下實(shí)施例只是用來詳細(xì)說明本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
在以下實(shí)施例中所涉及的儀器設(shè)備如無特別說明，均為常規(guī)儀器設(shè)備；所涉及的試劑如無特別說明，均為市售常規(guī)試劑；所涉及的試驗(yàn)方法，如無特別說明，均為常規(guī)方法。
實(shí)施例中重度鎘污染土壤的有效鎘含量為2mg·kg-1。
實(shí)施例1：一種土壤重金屬污染修復(fù)方法
具體步驟如下：
（1）將重金屬鎘污染土壤過2mm篩，把過篩好的土壤分別裝于帶有海綿通氣蓋的塑料袋中，每袋2kg；
（2）配置營(yíng)養(yǎng)液把土壤養(yǎng)分調(diào)節(jié)到過量，同時(shí)把土壤含水量調(diào)節(jié)到20%；
其中，所述養(yǎng)分過量的添加量為n90～110mg·kg-1土，p90～110mg·kg-1土，k90～110mg·kg-1土，微量元素鐵、銅、錳、鋅、鉬、硼酸均4～6mg·kg-1土；
（3）把裝好的土壤采用40kgy伽馬滅菌；
（4）種玉米苗，其余耕作管理措施同農(nóng)田習(xí)慣方法。
實(shí)施例2：一種土壤重金屬污染修復(fù)方法
具體步驟如下：
（1）取重金屬鎘污染土壤過2.5mm篩，把過篩好的土壤分別裝于帶有海綿通氣蓋的塑料袋中，每袋2kg；
（2）配置營(yíng)養(yǎng)液把土壤養(yǎng)分調(diào)節(jié)到過量，同時(shí)把土壤含水量調(diào)節(jié)到25%；
其中，所述養(yǎng)分過量的添加量為n90～110mg·kg-1土，p90～110mg·kg-1土，k90～110mg·kg-1土，微量元素鐵、銅、錳、鋅、鉬、硼酸均4～6mg·kg-1土；
（3）把裝好的土壤采用氨水滅菌，施用量為0.54ml·kg-1土，處理后密封2周，每隔3天混均1次；
（4）種玉米苗，其余耕作管理措施同農(nóng)田習(xí)慣方法。
實(shí)施例3：一種土壤重金屬污染修復(fù)方法
具體步驟如下：
（1）取重金屬鎘污染土壤過2mm篩，把過篩好的土壤分別裝于帶有海綿通氣蓋的塑料袋中，每袋2kg；
（2）配置營(yíng)養(yǎng)液把土壤養(yǎng)分調(diào)節(jié)到過量，同時(shí)把土壤含水量調(diào)節(jié)到25%；
其中，所述養(yǎng)分過量的添加量為n90～110mg·kg-1土，p90～110mg·kg-1土，k90～110mg·kg-1土，微量元素鐵、銅、錳、鋅、鉬、硼酸均4～6mg·kg-1土；
（3）把裝好的土壤采用氯化苦滅菌，施用量為65mg·kg-1土，處理后密封2周，每隔3天混均1次；
（4）種玉米苗，其余耕作管理措施同農(nóng)田習(xí)慣方法。
實(shí)施例4：一種土壤重金屬污染修復(fù)方法
具體步驟如下：
（1）取重金屬鎘污染土壤過1.5mm篩，把過篩好的土壤分別裝于帶有海綿通氣蓋的塑料袋中，每袋2kg；
（2）配置營(yíng)養(yǎng)液把土壤養(yǎng)分調(diào)節(jié)到過量，同時(shí)把土壤含水量調(diào)節(jié)到30%；
其中，所述養(yǎng)分過量的添加量為n90～110mg·kg-1土，p90～110mg·kg-1土，k90～110mg·kg-1土，微量元素鐵、銅、錳、鋅、鉬、硼酸均4～6mg·kg-1土；
（3）把處理的土壤裝入塑料桶中種苗；
（4）在玉米長(zhǎng)至兩葉一心時(shí)，噴施阿泰靈，施用量為0.3mg·kg-1土，每周噴施1次，共噴施3次，同時(shí)避免噴施過程中噴灑在土壤表面。
實(shí)施例5：檢測(cè)不同微生物調(diào)控處理下玉米生長(zhǎng)及土壤鎘含量的變化
（1）試驗(yàn)處理土壤
把裝好的重金屬鎘污染土壤分別采取不同的改變微生物多樣性的方法進(jìn)行處理，每組5個(gè)重復(fù)，共25袋；處理分別為：
a.未處理（ns）
b.實(shí)施例1采用40kgy伽馬滅菌（s）；
c.實(shí)施例2采用氨水滅菌（ah）；
d.實(shí)施例3采用氯化苦滅菌（nc）；
e.實(shí)施例4葉片噴施安泰靈（as）。
（2）通過不同微生物調(diào)控處理后，開展盆栽試驗(yàn)，玉米生長(zhǎng)2個(gè)月后收獲，采集植物和土壤樣品進(jìn)行重金屬及微生物分析，檢測(cè)植物生物量、全鎘含量，土壤有效鎘含量，并計(jì)算地上部鎘的累積量。
試驗(yàn)結(jié)果如下：
如圖1所示：與對(duì)照（ns）處理相比，不同改變微生物多樣性處理中除ah處理株高降低，n、as和nc處理玉米株高都有增加的趨勢(shì)，特別是nc處理，其株高顯著增加21.89%。
如圖2所示：與株高相比，不同改變微生物多樣性處理玉米生物量變化趨勢(shì)和株高一致，但幅度不同。n、as和nc處理玉米生物量都有增加的趨勢(shì)，特別是nc處理，其生物量顯著增加91.03%。
如圖3所示：重金屬鎘污染下，與ns處理相比，ah處理植物鎘全量有降低的趨勢(shì)，但s，as和nc處理顯著提高了植物鎘全量，其增加比例分別是：86.51%，9.89%和41.08%。
如圖4所示：植物鎘累積量的變化趨勢(shì)與植物鎘全量一致，但幅度不同，如ah，as處理植物鎘累積量與ns相比差異不顯著，但s和nc處理卻顯著增加了植物鎘累積量，其增加比例分別是121.41%和160.63%。
如圖5所示：土壤有效鎘含量變化趨勢(shì)與ns處理相比，s，ah，as和nc處理都不同程度降低了土壤有效鎘含量，特別是as處理，其含量顯著低于ns處理，降低幅度為16.11%。
如圖6和圖7所示，土壤細(xì)菌豐度的變化與ns處理相比，s、ah處理細(xì)菌豐度變化差異不顯著，as和nc處理細(xì)菌的豐度顯著降低；土壤真菌豐度的變化與ns處理相比，s和as處理真菌豐度變化不顯著，ah、nc處理顯著增加了真菌豐度。
如圖8所示，根際土壤和根內(nèi)細(xì)菌群落的（pcoa）分析，與ns處理相比，s、nc處理改變微生物多樣性細(xì)菌群落發(fā)生了明顯的變化，而ah、as處理改變微生物多樣性細(xì)菌群落未發(fā)生顯著的變化。
如圖9所示，根際土壤和根內(nèi)真菌群落的（pcoa）分析，與ns處理相比，s、nc、ah處理改變微生物多樣性細(xì)菌群落發(fā)生了明顯的變化，而as處理改變微生物多樣性細(xì)菌群落未發(fā)生顯著的變化。
上面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)的說明，但是，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下，還可以對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)具體參數(shù)進(jìn)行變更，形成多個(gè)具體的實(shí)施例，均為本發(fā)明的常見變化范圍，在此不再一一詳述。
技術(shù)特征：
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種土壤重金屬污染修復(fù)方法，其方法為：對(duì)污染土壤疏松透氣；向土壤中添加營(yíng)養(yǎng)成分并調(diào)節(jié)土壤含水量至20～30%：對(duì)土壤進(jìn)行射線滅菌或施用氯化苦；種植玉米，其余耕作管理措施同當(dāng)?shù)剞r(nóng)田習(xí)慣方法；在玉米植株生長(zhǎng)至生物量最大時(shí)，收獲全部玉米植株；或，對(duì)污染土壤疏松透氣；向土壤中添加營(yíng)養(yǎng)成分并調(diào)節(jié)土壤含水量至20～30%：種植玉米；待玉米長(zhǎng)至兩葉一心時(shí)，向玉米植株施用阿泰靈，其余耕作管理措施同當(dāng)?shù)剞r(nóng)田習(xí)慣方法；在玉米植株生長(zhǎng)至生物量最大時(shí)，收獲全部玉米植株。本發(fā)明的方法解決了當(dāng)前植物修復(fù)過程中周期長(zhǎng)，重金屬深層污染修復(fù)困難，可提高重金屬吸收，為土壤重金屬修復(fù)提供了技術(shù)支撐。
技術(shù)研發(fā)人員：范分良;宋阿琳;盧玉秋;李艷玲;張亞磊;蔣勝勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所
技術(shù)研發(fā)日：2018.06.26
技術(shù)公布日：2019.01.04
聲明：
“土壤重金屬污染修復(fù)方法與流程” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
351
編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所
分享 0
舉報(bào) 0
收藏 0
反對(duì) 0
點(diǎn)贊 0
中冶有色技術(shù)平臺(tái)
2024年10月25日 ~ 27日 
京公網(wǎng)安備 11010702002294號(hào)
