基于植物、土壤、微生物的重金属污染土壤修复效果综合评价方法技术

本发明专利技术具体公开了基于植物、土壤、微生物的重金属污染土壤修复效果综合评价方法，该方法包括以下步骤：步骤(1)构建污染土壤修复效果评价体系；步骤(2)评价指标测定；步骤(3)评价指标归一化处理；步骤(4)确定各评价指标权重；步骤(5)计算修复后的土壤的评价得分，结合评价标准，对比得到经不同修复手段处理后的重金属污染土壤的修复效果。本发明专利技术的评价方法中，评价指标共包含准则层因子3个、要素层因子9个及指标层因子14个，覆盖了化学、微生物及植物方面的内容，综合考虑农田功能及污染修复实际情况，适用于全面评价污染修复工作及大范围的修复工作评价，相比于现有的评价方法更加全面、准确和科学。

【技术实现步骤摘要】
基于植物、土壤、微生物的重金属污染土壤修复效果综合评价方法
本专利技术属于污染安全评价
，特别是涉及一种基于植物、土壤、微生物的重金属污染土壤修复效果综合评价方法。
技术介绍
近年来，由于工农业的急速发展，以及产品生产、消费、遗弃过程的加快导致越来越大面积的土壤受到重金属及有机污染物的污染。目前，我国10％以上耕地受到重金属污染，污染面积达上千万公顷，全国每年因重金属污染导致的粮食减产及相关经济损失达200亿元。与此同时，由于土壤中重金属元素不能通过物理、化学、生物途径分解，易于积累并通过生物富集、生物累积等途径危害人类的健康。因此，如何有效地修复重金属污染土壤受到社会及科学界的广泛关注。目前，重金属污染土壤修复方法主要分为物理化学修复及植物修复两类。传统的物理化学修复方法，如化学淋洗、客土翻耕等，具有周期短、成效快的优点，但存在成本高及潜在二次污染的问题(崔德杰、张玉龙,土壤重金属污染现状与修复技术研究进展.土壤通报,2004.35(3)：366-370)。而植物修复虽然需要时间较长，但由于植物修复具有投入较低、环境友好等优点，受到广泛的关注。如近年来，仇荣亮等科研工作者主导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于植物、土壤、微生物的重金属污染土壤修复效果综合评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)构建污染土壤修复效果评价体系：将评价体系划分为：指标层(A)、要素层(B)及准则层(C)三层，所述准则层(C)包括理化性质(C1)、土壤微生物响应(C2)和农作物响应(C3)三个方面，所述理化性质(C1)对应的要素层(B)包括污染修复程度(B1)、修复作物修复能力(B2)和土壤pH(B3)三个部分，其中，所述污染修复程度(B1)采用指标层(A)中的相对去除率或有效态百分比(A1&A2&A3)作为评价指标，所述修复作物修复能力(B2)采用指标层(A)中的重金属富集系数或根系滞...

【技术特征摘要】
1.一种基于植物、土壤、微生物的重金属污染土壤修复效果综合评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)构建污染土壤修复效果评价体系：将评价体系划分为：指标层(A)、要素层(B)及准则层(C)三层，所述准则层(C)包括理化性质(C1)、土壤微生物响应(C2)和农作物响应(C3)三个方面，所述理化性质(C1)对应的要素层(B)包括污染修复程度(B1)、修复作物修复能力(B2)和土壤pH(B3)三个部分，其中，所述污染修复程度(B1)采用指标层(A)中的相对去除率或有效态百分比(A1&A2&A3)作为评价指标，所述修复作物修复能力(B2)采用指标层(A)中的重金属富集系数或根系滞留率(A4&A5&A6)作为评价指标，所述土壤pH(B3)采用指标层中的土壤pH(A7)作为评价指标；所述土壤微生物响应(C2)对应的要素层(B)包括微生物群落多样性(B4)、微生物活力(B5)及微生物量(B6)三个部分，其中，微生物群落多样性(B4)采用指标层中的Chao1指数和香农指数(A8)作为评价指标，微生物活力(B5)采用指标层(A)中的酶活性指数(A9)作为评价指标，微生物量(B6)采用指标层(A)中的微生物量(A10)作为评价指标；所述农作物响应(C3)对应的要素层(B)包括农作物生长(B7)、农作物生理响应(B8)和农作物种子萌发(B9)三个部分，其中，农作物生长(B7)采用指标层中的根指标(A11)和植物生物量(A12)作为评价指标，农作物生理响应(B8)采用指标层(A)中的叶绿素含量(A13)作为评价指标，农作物种子萌发(B9)采用指标层(A)中的发芽率(A14)作为评价指标；步骤(2)评价指标测定：采集修复后的土壤、修复后土壤种植的农作物样品，确定理化性质相关指标、土壤微生物响应相关指标和农作物响应相关指标的计算方法，并通过实验测定和计算获得指标层中各相应指标的值，采用植物提取修复时，所述指标层(A)中各相应指标为：相对去除率(A1&A2&A3)、重金属富集系数(A4&A5&A6)、土壤pH(A7)、Chao1指数和香农指数(A8)、酶活性指数(A9)、微生物量(A10)、根指标(A11)、植物生物量(A12)、叶绿素含量(A13)和发芽率(A14)，采用植物固定修复时，所述指标层(A)中各相应指标为：有效态百分比(A1&A2&A3)、根系滞留率(A4&A5&A6)、土壤pH(A7)、Chao1指数和香农指数(A8)、酶活性指数(A9)、微生物量(A10)、根指标(A11)、植物生物量(A12)、叶绿素含量(A13)和发芽率(A14)；步骤(3)评价指标归一化处理：通过归一化处理消除步骤(2)中所述各相应指标的量纲、量级差别，将所述各相应指标转化为[0，1]区间内的值；步骤(4)确定各评价指标权重：采用层次分析法结合主成分分析法进行权重分配，确定准则层(C)中的理化性质(C1)、土壤微生物响应(C2)和农作物响应(C3)的权重，要素层(B)中的污染修复程度(B1)、修复作物修复能力(B2)、土壤pH(B3)、微生物群落多样性(B4)、微生物活力(B5)、微生物量(B6)、农作物生长(B7)、农作物生理响应(B8)和农作物种子萌发(B9)的权重，指标层(A)中相对去除率或有效态百分比(A1&A2&A3)、植物提取效率或根系滞留率(A4&A5&A6)、土壤pH(A7)、Chao1指数和香农指数(A8)、酶活性指数(A9)、微生物量(A10)、根指标(A11)、植物生物量(A12)、叶绿素含量(A13)、发芽率(A14)的权重；步骤(5)计算修复后的土壤的指标得分得出评价结果：加权平均法计算修复后的土壤的指标理化性质(C1)评价得分、土壤微生物响应(C2)评价得分、农作物响应(C3)评价得分和体系整体综合评价得分，结合评价标准，对比得到经不同修复手段处理后的重金属污染土壤的修复效果。2.根据权利要求1所述的基于植物、土壤、微生物的重金属污染土壤修复效果综合评价方法，其特征在于，所述重金属为Cd、Cu或Pb，其中，所述步骤(1)中的所述相对去除率，具体计算公式为：式(1)中：x”为相对去除率(％)，x0为苗期土壤中重金属浓度(mg/kg)，x为不同生长期土壤中重金属浓度(mg/kg)，xstd为土壤重金属浓度标准值(mg/kg)；所述有效态百分比的计算公式为：式(2)中：Aeffect为重金属有效态百分含量(％)，Ceffect为土壤重金属NH4NO3提取态浓度(mg/kg)，C为土壤重金属总量(mg/kg)，Aeffect’为相对固定有效态百分比(％)，Aeffect-CK为对照处理有效态百分含量(％)；所述重金属富集系数，其计算公式为：式(3)中，BCF为重金属生物富集系数，Cplant为植物体中重金属浓度(mg/kg)；C为土壤重金属总量(mg/kg)；所述根系滞留率，其计算公式为：式(5)中：RRR为根系滞留率，Croot为植物根部重金属浓度(mg/kg)，Cshoot为植物地上部重金属浓度(mg/kg)；所述Chao1指数和香农指数(A8)的计算公式如下：式(7)和式(8)中：Chaol为Chao1指数，Shannon为香农指数，SOTU为观测到的OTU数，F1为只有一条序列的OTU数目，F2为只有两条序列的OTU数目；Fi为含有i条系列的OTU数目，N为所有序列数目；所述酶活性指数(A9)，其计算公式为：式(10)中：SEIi为第i个酶的酶活性指数，xi为第i个酶一个活性值，xmin为第i个酶活性值最小值，xmax为第i个酶活性值最大值；SEI为样品总酶活性指数，wi为第i个酶权重，各wi为等权。3.根据权利要求2所述的基于植物、土壤、微生物的重金属污染土壤修复效果综合评价方法，其特征在于，所述步骤(3)评价指标归一化处理，是将不属于[0,1]之间的指标进行归一化，转化为[0，1]区间内的值，具体如下：所述重金属富集系数用式(4)的隶属函数进行归一化：式(4)中：BCF’为归一化后的指标；所述有效态百分比采用改进离差法作隶属函数式(23)进行归一化，具体函数如下：式(23)中：x为各重金属有效态/总量百分比，即金属有效态百分比；xCK为不施加改良剂空白处理各重金属有效态/总量百分比；所述土壤pH(A7)采用式(6)的隶属函数进行归一化：

【专利技术属性】
技术研发人员：王诗忠，林庆祺，梁志锋，黄礼格，李元媛，仇荣亮，晁元卿，汤叶涛，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44