一种治理农田镉污染土壤的复合修复剂及修复方法技术

本发明专利技术涉及土壤修复技术领域，具体公开一种治理农田镉污染土壤的复合修复剂及修复方法。所述复合修复剂包括质量比为100:(5‑50):(1‑50):(1‑10):(1‑10)的农牧业有机废弃物、腐植质、菌液、矿物质肥和络合剂；所述菌液由菌种浓度比为1:(1‑6)的芽孢杆菌和固氮溶磷解钾菌组成。本发明专利技术的复合修复剂及修复方法可实现对农田土壤镉金属污染的生物修复、兼治土壤病害的双重目的，其修复效果好、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染，具有很高的田间使用价值。

A compound remediation agent and remediation method for cadmium contaminated soil in farmland

【技术实现步骤摘要】
一种治理农田镉污染土壤的复合修复剂及修复方法
本专利技术涉及土壤修复
，尤其涉及一种治理农田镉污染土壤的复合修复剂及修复方法。
技术介绍
随着工业化、城市化及农业现代化的快速发展，多种来源的有毒重金属以污水、大气降尘、废渣等多种形式进入农田环境，尤其是污水灌溉。上世纪50年代起，公众普遍认为污灌可为农业增加水肥资源，同时给工业废水找到出路，而从70年代起则开始对污灌造成的水体、土壤和粮食污染产生怀疑。但因污水排放量日益增多、农业用水日渐紧张，许多大中城市近郊和工矿区附近的农田仍在越来越多地利用污水灌溉。全国污水灌溉面积90％以上集中在北方水资源严重短缺的黄、淮、海、辽河流域，造成了大面积农田遭受重金属污染。镉在农田中蓄积性强、迁移能力强，能通过食物链进入人和动物体内并积累富集，对人体骨骼、肾、肝、免疫系统和生殖系统产生毒害作用。因此，需要根据北方区域农田镉污染现状和污染特征，开展有效的修复和治理。目前，镉污染农田修复方法有物理法(客土法、电动修复法、电热修复法)、化学法(土壤淋洗法、化学固定法)和生物法(植物修复法、微生物修复法)。物理法和化学法修复时间短、效果好，但修复期间农田无法耕种作物，成本较高，且易造成二次污染，不适合大面积的农田修复。生物法是以超积累植物为主体的植物修复技术，目前已经是国内外公认且被广泛应用的农田绿色修复方法。但当植物中累积的重金属浓度过高则会对植物组织产生不可逆转的伤害，造成植物生长能力下降，影响其对土壤镉污染的修复能力。因此，在土壤镉污染修复过程中，如何改善农田土壤的肥力和提升修复植物的生长能力，是研究农田镉污染土壤修复的关键技术。
技术实现思路
针对现有治理农田镉污染土壤的技术存在修复成本高、修复效果不理想以及生物法修复过程会对修复植物组织产生不可逆转的伤害而影响其对土壤的修复能力的问题，本专利技术提供一种治理农田镉污染土壤的复合修复剂及修复方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：一种治理农田镉污染土壤的复合修复剂，包括质量比为100:(5-50):(1-50):(1-10):(1-10)的农牧业有机废弃物、腐植质、菌液、矿物质肥和络合剂；所述菌液由菌种浓度比为1:(1-6)的芽孢杆菌和固氮溶磷解钾菌组成。相对于现有技术，本专利技术提供的治理农田镉污染土壤的复合修复剂中加入的农牧业有机废弃物，其来源广泛、成本低，富含植物所需的碳、氮、磷及各种微量元素，可以改善土壤的理化性质，提高植物修复镉污染农田的效果同时，还能提高肥料利用率，促进养分吸收。芽孢杆菌和固氮溶磷解钾菌的结合，一方面可以和土壤中其他微生物共同作用，分解农牧业有机废弃物和腐植质中的有机质，促进土壤中有益微生物的繁殖，产生丰富的代谢活性物质，多种代谢活性物质可有效提高植物体内酶的活性，促进植物生长发育，刺激根系分生组织细胞的分裂与增长，使幼苗发根快，次生根增多，根的数量增加和根系伸长可显著增强植物根系对重金属镉的吸收能力，提高修复植物对镉的富集转化。另一方面固氮溶磷解钾菌通过固氮、溶磷和释钾来分解土壤有机质，释放土壤中的无效态磷，平衡土壤酸碱性，且固氮溶磷解钾菌增殖时会释放出高活性的分解酵素及多种促进因子，提高肥料的利用率，减少肥料用量，其与芽孢杆菌协同作用可以充分分解产生恶臭气体的有机物质、有机硫化物、有机氮等，两者共同作用具有占据空间优势，抑制有害菌、病原菌等有害微生物的生长繁殖的作用，为植物的快速生提供良好的土壤环境。农牧业有机废弃物和腐植质在芽孢杆菌和固氮溶磷解钾菌的共同作用下还可以产生多种带活性基团(羧基、酚羟基、醇羟基、甲氧基等)的有机质，这些带活性基团的有机质具有较高的阳离子交换能力、络合能力及吸附能力，提高矿物质肥中矿物质成分的溶解度并络合其中的钙，利于有机质中磷、钾等元素的充分释放，再配合络合剂的使用，大大增加矿物质成分的螯合率，促进植物对矿物质成分的吸收。络合剂的加入还可以将与土壤固相结合的镉金属释放出来，打破重金属在土壤液相和固相之间的平衡，减弱金属-土壤键合常数，使大量的重金属进入土壤溶液，并以金属螯合物形式存在，避免重金属被土壤重新吸收，成为植物吸收的有效态金属，有效提高植物修复效率。在本专利技术的复合修复剂的作用下，部分镉以利于植物吸收的有效态螯合物的形式进入植物根细胞中，降低镉对植物的毒害作用，增加植物对镉的富集能力，显著促进植物修复镉污染农田的效果和改善农田土壤的肥力，实现农田镉污染土壤的绿色修复、避免二次污染。优选的，所述农牧业有机废弃物为酒糟、醋糟、木薯渣、糖渣、糠醛渣、豆粕、棉粕、花生壳粉和禽畜粪便中的至少一种。优选的，所述农牧业有机废弃物中的碳氮比为(5-20):1。优选的，所述农牧业有机废弃物的粒径≤50mm。将有机废弃物的粒径控制在上述范围内，能够使芽孢杆菌和固氮溶磷解钾菌以及土壤中的其他细菌充分混合，使得土壤中的细菌可以充分分解其中的有机质。优选的，所述腐植质为泥炭。泥炭(草炭)为天然泥炭藓和乌拉草植物残体经万年而形成的，有机质含量高达75％-85％，其具有巨大持水、吸水性能，适量泥炭的加入可恢复并提高土壤的持水、通气和保肥的能力，又能增加土壤的营养成份。优选的，所述腐植质腐植质的碳氮比为(60-120):1。优选的，所述菌液由菌种浓度比为1:(1.5-3)的芽孢杆菌和固氮溶磷解钾菌组成。上述优选的芽孢杆菌和固氮溶磷解钾菌的比例，可以进一步芽孢杆菌和固氮溶磷解钾菌的协同增效作用，提高菌体对农牧业有机废弃物和腐植质中有机质的分解，有效提升植物修复镉污染农田的效果和改善农田土壤的肥力。优选的，所述菌液中的活菌数量为(1-8)×104/ml。优选的，所述矿物质肥为磷矿粉、钾矿粉、白云石粉和云母粉中的至少一种。优选的，所述络合剂为EDTA、DBSS、TX和CTAB中的至少一种。上述络合剂的选择，可进一步提高土壤中镉金属的螯合率，显著提高螯合强化修复效果。本专利技术还提供利用所述的治理农田镉污染土壤的复合修复剂进行土壤修复的方法，该修复方法，至少包括以下步骤：a、将所述农牧业有机废弃物、腐植质、菌液和矿物质肥混合均匀得到混合物，对所述混合物进行发酵处理，得到发酵产物，将所述发酵产物与所述络合剂混合，得到活化的复合修复剂腐植质；b、将步骤a所得的活化的修复剂均匀洒在待处理土壤表面，对土壤进行翻耕；c、在翻耕后的土壤中种植镉富集植物。相对于现有技术，本专利技术提供的土壤修复方法属于农田土壤原位修复技术，联合微生物、络合剂与植物的共同作用，促进土壤中有益微生物的繁殖，产生丰富代谢产物活性物质，增强植物根系吸收能力，提高植物对土壤中镉的富集和转化能力，实现对农田土壤重金属污染的生物修复兼治病害的双重目的，其修复效果好、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染，因此具有很高的田间使用价值。本专利技术的土壤修复方法在农田重金属镉污染土壤应用中，促进植物生长和镉的富集转移效果突出，经过两年的修复，土壤中镉含量可以降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种治理农田镉污染土壤的复合修复剂，其特征在于：包括质量比为100:(5-50):(1-50):(1-10):(1-10)的农牧业有机废弃物、腐植质、菌液、矿物质肥和络合剂；/n所述菌液由菌种浓度比为1:(1-6)的芽孢杆菌和固氮溶磷解钾菌组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种治理农田镉污染土壤的复合修复剂，其特征在于：包括质量比为100:(5-50):(1-50):(1-10):(1-10)的农牧业有机废弃物、腐植质、菌液、矿物质肥和络合剂；
所述菌液由菌种浓度比为1:(1-6)的芽孢杆菌和固氮溶磷解钾菌组成。


2.如权利要求1所述的治理农田镉污染土壤的复合修复剂，其特征在于：所述农牧业有机废弃物为酒糟、醋糟、木薯渣、糖渣、糠醛渣、豆粕、棉粕、花生壳粉和禽畜粪便中的至少一种。


3.如权利要求1所述的治理农田镉污染土壤的复合修复剂，其特征在于：所述农牧业有机废弃物中的碳氮比为(5-20):1；和/或
所述农牧业有机废弃物的粒径≤50mm。


4.如权利要求1所述的治理农田镉污染土壤的复合修复剂，其特征在于：所述腐植质为泥炭；和/或
所述腐植质的碳氮比为(60-120):1。


5.如权利要求1所述的治理农田镉污染土壤的复合修复剂，其特征在于：所述菌液由菌种浓度比为1:(1.5-3)的芽孢杆菌和固氮溶磷解钾菌组成。


6.如权利要求1所述的治理农田镉污染土壤的复合修复剂，其特征在于：所述菌液中的活菌数量为(1-8)×104/ml。


7.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟雪娇，陈辉霞，刘星海，黄涛，魏鹏鹏，徐红彬，宋庆赟，
申请(专利权)人：煜环环境科技有限公司，中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13