CN110340122A

CN110340122A - 一种污染后盐碱地土壤的修复方法

Info

Publication number: CN110340122A
Application number: CN201910571133.7A
Authority: CN
Inventors: 王胜
Original assignee: Shandong Sunway Saline Alkali Soil Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Sunway Saline Alkali Soil Technology Co Ltd
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2019-10-18

Abstract

本发明公开了一种污染后盐碱地土壤的修复方法，该方法利用盐碱地修复复混肥和种植羽叶鬼针草来对化工生产及农业种植造成污染后的盐碱地进行改良和修复。有效的改良了盐碱地的土壤结构、降低盐碱度、提高土壤中营养成分含量，降低土壤中的重金属含量，治理效果显著。

Description

一种污染后盐碱地土壤的修复方法

技术领域

本发明属于盐碱地改良技术领域，具体的说，涉及一种污染后盐碱地土壤的修复方法。

背景技术

随着大量的化工厂为避开生活区和工作区，陆续搬迁到海边滩涂上，其生产过程中产生的废弃物、人们平时生活产生的垃圾及种植中使用的农药等会排放并随河流入海，从而沉积到沿途的滩涂、湿地和潮滩等地，严重加剧了这些土壤的恶化，影响了该地区的植物生长，对这些地区的生态回复带来了毁灭性的打击。

目前，对于重金属和有机物联合污染的治理普遍采用以下几种方法：物理与化学联合修复法、化学与生物联合修复法、植物与微生物联合修复法和土壤淋洗修复技术。其中的化学修复是加入改良剂降低污染物的生物有效性。植物修复是指利用植物来提取、吸收、分解、容纳、转移或转化污染土地或地下水中的污染物，通过植物自身生化反应或根系微生物作用，净化土壤或水体中的污染物，达到净化环境的目的。植物修复分为5种类型：植物提取、植物挥发、植物稳定、根际圈生物降解和根系过滤。其中植物提取是目前研究最多且最有发展前景的植物修复方式，其研究的重点是适合于植物提取的理想植物，即超富集植物。超富集植物的典型特点有：吸收能力较强、具有根系向茎叶的转移能力、叶片的解毒和固定能力。微生物修复技术通常使用两种方法来净化土壤中的重金属和有机质。一种是通过微生物的生物作用改变土壤中重金属和有机质的化学形态，达到消化或降解的目的。这种方式能够大大降低土壤环境中有毒物质的流动性和有效性，对控制土壤污染具有重要意义；二是微生物可以通过吸收和代谢重金属和有机质，也可以达到控制土壤污染的目的。

发明内容

本发明目的是提供一种污染后盐碱地土壤的修复方法。该方法利用盐碱地修复复混肥和种植羽叶鬼针草来对化工生产及农业种植造成污染后的盐碱地进行改良和修复，达到绿色环保可持续治理的效果。

本发明技术方案如下：

一种污染后盐碱地土壤的修复方法，包括以下步骤：

a.整理地块：选择地块，治理前先每亩施加修复复混肥1500～2500公斤，经过犁耕和旋耕后整平土地；深翻20～25厘米，把地耙匀整平；

b.鬼针草种植：于每年3～4月穴播，将鬼针草种子用20～30度温水浸种2～4小时后进行播种，按行距33厘米、株距24厘米开穴，穴深3～4厘米，播后覆土；

c.田间管理：种植后10～15天出苗，苗高6～8厘米时，进行间苗、补苗，每穴留苗3～4株；并进行松土除草、追施修复复混肥中的有机肥；生长旺盛时再施1次修复复混肥中的有机肥；

d.每年8～10月份为结实期采收期，将采收的鬼针草集中销毁；

其中，所述修复复混肥包括重量比为29～33:10～14:15～19:28～32:4～6:3～5:0.5～1.5的纳米腐殖酸、微粉蛇纹石、微粉硅藻土、有机肥、复合保水剂、盐碱地改良剂和微生物粉剂。

优选的，所述的修复复混肥包括重量比为31:12:17:30:5:4:1的纳米腐殖酸、微粉蛇纹石、微粉硅藻土、有机肥、复合保水剂、盐碱地改良剂和微生物粉剂。

优选的，所述的有机肥包括重量比为20～40:10～20:15～25:10～20:4～8粪肥、植物秸秆、花生粕、腐叶、醋糟(以上成分均为干燥状态)。

优选的，所述的复合保水剂由重量份为70～80:10～20:4～6:1～2:1～2:0.5～1.5的丙烯酸、麦麸、电气石、羧甲基纤维素钠、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸钾制成。其制备过程为：称取丙烯酸用NaOH进行中和，充分混合溶解形成丙烯酸单体溶液；称取羧甲基纤维素钠完全溶解于蒸馏水中，向其中加入适量的电气石和麦麸，分散均匀后加入交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸钾，形成麦麸混合溶液；在恒温、机械搅拌下，将丙烯酸单体溶液加入到麦麸混合液中，至出现凝胶化现象后停止搅拌，在恒温下反应3小时；反应结束后，将聚合产物切成边长1厘米的小块，浸泡于95％乙醇溶液中，12小时后将产物取出并放于红外灯下烘干、粉碎，过40～60目筛，备用。

优选的，所述的盐碱地改良剂包括重量比为3:3:2:2的木醋液、氨基酸液、木质素钠、海泡石粉。

优选的，所述的微生物粉剂包括重量份为3:2:2:1.5:1:1:1.5:2的黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、链霉菌、产氮假单胞菌、诺卡氏菌、根际促生菌和内生细菌。

优选的，所述的微生物粉剂中黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、产氮假单胞菌、根际促生菌和内生细菌的含量分别为每克还有0.5×10⁹～1.5×10⁹CFU、0.5×10⁹～1.5×10⁹CFU、1.0×10⁹～5.0×10⁹CFU、1.0×10⁹～5.0×10⁹CFU、1.0×10⁹～5.0×10⁹CFU、2.0×10⁹～6.0×10⁹CFU、4.0×10⁹～8×10⁹CFU和4.0×10⁹～8×10⁹CFU。

优选的，所述的纳米腐殖酸的粒径为60纳米，微粉蛇纹石的细度为100～200目，微粉硅藻土的细度为500目。

优选的，所述的步骤d中鬼针草采收后进行集中填埋或风干后焚烧。以防止二次污染。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1)本发明修复复混肥中的纳米腐殖酸、微粉蛇纹石和微粉硅藻土具有重金属钝化材料和盐碱地改良材料的双重作用，它们的颗粒更细小，因此比表面积更大，能够在土壤中可以增加土壤团粒结构、改善土壤空隙状况，提高土壤对阳离子吸附性能，增加土壤保肥能力和土壤有益微生物活动，促进养分释放，调控作物生长。其中的纳米腐殖酸和微粉硅藻土具有公知的肥效外，微粉蛇纹石也具有一定的肥效，特别适用于玉米、薯类、豆类以及块根、块茎作物；上述三种材料能够直接与重金属(特别是铅、镉等)发生化学、物理吸附，降低有效态重金属含量。

2)本发明修复复混肥中有机肥经微生物分解而成的营养元素能迅速并持久的提供给土壤养分，并通过产酸、降解或转化土壤中的金属离子而降低土壤pH值，改变土壤结构，保了植物营养均衡，补充植物养分、促进根系发育，从而促进根际微生物的生长繁殖，进一步加速对重金属和有机污染物的转化降解。

3)本发明修复复混肥中复合保水剂应用于土壤中，可以显著的提高土壤的持水性和成孔性，对改善土壤物理性质产生积极的促进作用；该保水剂与肥料混合还可以制备成保水缓释肥料。

4)本发明修复复混肥中盐碱地改良剂中的木醋液和氨基酸液能有效降低盐碱地pH值，增加土壤养分，木质素钠和海泡石粉能有效调节土壤结构，吸附重金属等，有利于植物的生长。

5)本发明修复复混肥中微生物粉剂中的菌可以转化、富集自然界中的金属离子(包括重金属)、降解有机质(包括有机污染物)，将营养成分供给植物利用，还降低重金属、有机污染物(农药等)对植物的胁迫作用，并协同增加植物的抗逆性；在分解有机质的时候还可以产酸，用来降低盐碱地的pH值；黑曲霉、诺卡氏菌可以有效降解农药中的DDT和敌百虫，其它菌对不同的农药或有机污染物都有不同的降解作用；黑曲霉还可以修复铜、镉、铅、锌等；内生细菌修复镉、铬等。

6)本发明利用种植鬼针草降解或去除污染土壤中的毒性物质，鬼针草利用其根部及其分泌物将重金属等污染物累积、沉淀和转化，降低重金属的活性和毒性，改善土壤微环境，特别是对铅和镉，具有较好的富集作用。并且改善后的根际附近土壤又有利于微生物的生长繁殖，进一步促进植物生长和土壤结构变化，消除污染物的活性。

总之，本发明采用施加修复复混肥，以及种植鬼针草来对化工生产及农业种植造成污染后盐碱地进行治理，有效的改良了盐碱地的土壤结构、降低盐碱度、提高土壤中营养成分含量，降低土壤中的重金属含量，治理效果显著。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步阐述本发明。

实施例一、修复复混肥中的制备之一

a.按重量比29:14:19将纳米腐殖酸、微粉蛇纹石和微粉硅藻土，并依次添加到混料机中混合；

b.将与步骤a中物料重量比为28的有机肥(以重量比为20:20:25:10:8的比例混合粪肥、植物秸秆、花生粕、腐叶和醋糟)，将其混合后添加水分至湿度65％～75％，在自然条件下堆肥15天，期间每隔3天翻堆一次；堆肥完成后进行晾晒、粉碎后备用；

c.准备与步骤a中物料重量比为4的复合保水剂：称取重量份为70的丙烯酸用NaOH中和(充分混合溶解)，形成丙烯酸单体溶液；称取重量份为2的羧甲基纤维素钠溶于蒸馏水中至充分溶解，向其中加入适量的重量份为6的电气石和重量份为20的麦麸，分散均匀后加入重量份为2的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和重量份为1.5的引发剂过硫酸钾，形成麦麸混合溶液；在恒温、机械搅拌下，将丙烯酸单体溶液加入麦麸混合液中，至出现凝胶化现象后停止搅拌，在恒温下反应3小时；反应结束后，将聚合产物切成边长1厘米的小块，浸泡于95％乙醇溶液中，12小时后将产物取出并放于红外灯下烘干、粉碎，过筛(40～60目)，备用；

d.准备重量比为3的盐碱地改良剂：按重量比为3:3:2:2将木醋液、氨基酸液、木质素钠和海泡石粉充分混合备用；

e.根据需要为各个菌(黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、链霉菌、产氮假单胞菌、诺卡氏菌、根际促生菌和内生细菌)配制相应的培养基，并设置培养条件，培养并制得各微生物菌剂，或者购买现有的商品；按比例(3:2:2:1.5:1:1:1.5:2)混合后，准备与步骤a中原料的重量比为0.5的量备用；

f.将步骤b至e中的产物添加到步骤a中的混合机中充分混合，即得复混肥。

实施例二、修复复混肥中的制备之二

a.按重量比33:10:15将纳米腐殖酸、微粉蛇纹石和微粉硅藻土，并依次添加到混料机中混合；

b.将与步骤a中物料重量比为32的有机肥(以重量比为40:10:15:20:4的比例混合粪肥、植物秸秆、花生粕、腐叶和醋糟)，将其混合后添加水分至湿度65％～75％，在自然条件下堆肥15天，期间每隔3天翻堆一次；堆肥完成后进行晾晒、粉碎后备用；

c.准备与步骤a中物料重量比为6的复合保水剂：称取重量份为80的丙烯酸用NaOH中和(充分混合溶解)，形成丙烯酸单体溶液；称取重量份为1的羧甲基纤维素钠溶于蒸馏水中至充分溶解，向其中加入适量的重量份为4的电气石和重量份为10的麦麸，分散均匀后加入重量份为2的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和重量份为0.5的引发剂过硫酸钾，形成麦麸混合溶液；在恒温、机械搅拌下，将丙烯酸单体溶液加入麦麸混合液中，至出现凝胶化现象后停止搅拌，在恒温下反应3小时；反应结束后，将聚合产物切成边长1厘米的小块，浸泡于95％乙醇溶液中，12小时后将产物取出并放于红外灯下烘干、粉碎，过筛(40～60目)，备用；

d.准备重量比为5的盐碱地改良剂：按重量比为3:3:2:2将木醋液、氨基酸液、木质素钠和海泡石粉充分混合备用；

e.根据需要为各个菌(黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、链霉菌、产氮假单胞菌、诺卡氏菌、根际促生菌和内生细菌)配制相应的培养基，并设置培养条件，培养并制得各微生物菌剂，或者购买现有的商品；按比例(3:2:2:1.5:1:1:1.5:2)混合后，准备与步骤a中原料的重量比为1.5的量备用；

实施例三、修复复混肥中的制备之三

a.按重量比31:12:17将纳米腐殖酸、微粉蛇纹石和微粉硅藻土，并依次添加到混料机中混合；

b.将与步骤a中物料重量比为30的有机肥(以重量比为30:15:20:15:6的比例混合粪肥、植物秸秆、花生粕、腐叶和醋糟)，将其混合后添加水分至湿度65％～75％，在自然条件下堆肥15天，期间每隔3天翻堆一次；堆肥完成后进行晾晒、粉碎后备用；

c.准备与步骤a中物料重量比为5的复合保水剂：称取重量份为75的丙烯酸用NaOH中和(充分混合溶解)，形成丙烯酸单体溶液；称取重量份为1.5的羧甲基纤维素钠溶于蒸馏水中至充分溶解，向其中加入适量的重量份为5的电气石和重量份为15的麦麸，分散均匀后加入重量份为1.5的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和重量份为1.0的引发剂过硫酸钾，形成麦麸混合溶液；在恒温、机械搅拌下，将丙烯酸单体溶液加入到麦麸混合液中，至出现凝胶化现象后停止搅拌，在恒温下反应3小时；反应结束后，将聚合产物切成边长1厘米的小块，浸泡于95％乙醇溶液中，12小时后将产物取出并放于红外灯下烘干、粉碎，过筛(40～60目)，备用；

d.准备重量比为4的盐碱地改良剂：按重量比为3:3:2:2将木醋液、氨基酸液、木质素钠和海泡石粉充分混合备用；

e.根据需要为各个菌(黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、链霉菌、产氮假单胞菌、诺卡氏菌、根际促生菌和内生细菌)配制相应的培养基，并设置培养条件，培养并制得各微生物菌剂，或者购买现有的商品；按比例(3:2:2:1.5:1:1:1.5:2)混合后，准备与步骤a中原料的重量比为1.0的量备用；

实施例四、污染后盐碱地土壤的修复

a.整理地块：在山东潍坊滨海化工工业园区选择地块，治理前先每亩施加修复复混肥2000公斤，经过犁耕和旋耕后整平土地；深翻20～25厘米，把地耙匀整平；同时在附近选择对照地块，不施加修复复混肥，只进行犁耕和旋耕后整平土地；深翻20～25厘米，把地耙匀整平。

b.羽叶鬼针草种植：选择羽叶鬼针草品种进行种植，于2018年4月8日进行穴播，将鬼针草种子用25度温水浸种3小时后进行播种，按行距33厘米、株距24厘米开穴，穴深3～4厘米，播后覆土；对照地块以同样方式进行播种。

c.田间管理：种植后10～15天出苗，苗高6～8厘米时，进行间苗、补苗，每穴留苗3～4株；适时进行病虫害防治，主要防治斑驳病毒和蚜虫；7月中旬在生长旺盛时追施1次修复复混肥中的有机肥。对照地块不进行追施有机肥。

d.于9月底草未完全干枯时进行采收，将采收的羽叶鬼针草风干后焚烧，避免二次污染。对照地块采收的羽叶鬼针草做同样处理。

鬼针草采收后，对羽叶鬼针草及改良后的土壤进行检测，同时将对照做同样的检测。发现本发明种植的羽叶鬼针草亩产达到3937斤，对照亩产为1052斤。

将本发明处理后的土壤跟处理前的土壤(取0～10厘米土样混匀后检测)做对比，发现经处理后的土壤pH值由原来的9.1降低到7.5，沙质土容重降低32.24％，总孔隙度增加35.61％，田间持水能力提高55.39％，有机质含量提高10.77％，水解性氮含量增加41.36％，速效磷含量增加107.54％，速效钾含量增加110.48％。

土壤中的重金属含量(取0～10厘米土样混匀后检测)变化及各元素在鬼针草中的含量见表1：

表1，土壤及鬼针草重金属含量(mg/kg)状况

	Pb	Cd	As	Hg	Cu	Zn	Te
								处理前	413	103.5	335.2	77.8	326	323	166
处理后	70.6	0.69	124.9	15.8	99.9	198	42.3
								鬼针草	814.4	338.5	251.7	101.2	156.8	284.3	211.9

由上表可知，经过处理后的土壤中铅、镉、汞、铜和锌离子的浓度达到了国家土壤环境质量标准GB15618-2008中农业用地旱地重金属含量的二级标准值。鬼针草整株(地上采收部分)中各个表1中检测的重金属元素的含量远高于非污染地区自然生长的鬼针草中的含量。

由此可见，本发明对受污染后的盐碱地的改良效果显著，本方法值得在受到化工污染的盐碱地地区推广使用。

应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种污染后盐碱地土壤的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的污染后盐碱地土壤的修复方法，其特征在于：所述有机肥包括重量比为20～40:10～20:15～25:10～20:4～8粪肥、植物秸秆、花生粕、腐叶、醋糟。

3.如权利要求1所述的污染后盐碱地土壤的修复方法，其特征在于：所述复合保水剂由重量份为70～80:10～20:4～6:1～2:1～2:0.5～1.5的丙烯酸、麦麸、电气石、羧甲基纤维素钠、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸钾制成。其制备过程为：称取丙烯酸用NaOH进行中和，充分混合溶解形成丙烯酸单体溶液；称取羧甲基纤维素钠完全溶解于蒸馏水中，向其中加入适量的电气石和麦麸，分散均匀后加入交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸钾，形成麦麸混合溶液；在恒温、机械搅拌下，将丙烯酸单体溶液加入到麦麸混合液中，至出现凝胶化现象后停止搅拌，在恒温下反应3小时；反应结束后，将聚合产物切成边长1厘米的小块，浸泡于95％乙醇溶液中，12小时后将产物取出并放于红外灯下烘干、粉碎，过40～60目筛，备用。

4.如权利要求1所述的污染后盐碱地土壤的修复方法，其特征在于：所述盐碱地改良剂包括重量比为3:3:2:2的木醋液、氨基酸液、木质素钠、海泡石粉。

5.如权利要求1所述的污染后盐碱地土壤的修复方法，其特征在于：所述微生物粉剂包括重量份为3:2:2:1.5:1:1:1.5:2的黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、链霉菌、产氮假单胞菌、诺卡氏菌、根际促生菌和内生细菌。

6.如权利要求5所述的污染后盐碱地土壤的修复方法，其特征在于：所述微生物粉剂中黑曲霉、哈茨木霉、球囊霉、产氮假单胞菌、根际促生菌和内生细菌的含量分别为每克还有0.5×10⁹～1.5×10⁹CFU、0.5×10⁹～1.5×10⁹CFU、1.0×10⁹～5.0×10⁹CFU、1.0×10⁹～5.0×10⁹CFU、1.0×10⁹～5.0×10⁹CFU、2.0×10⁹～6.0×10⁹CFU、4.0×10⁹～8×10⁹CFU和4.0×10⁹～8×10⁹CFU。

7.如权利要求1所述的污染后盐碱地土壤的修复方法，其特征在于：所述纳米腐殖酸的粒径为60纳米，微粉蛇纹石的细度为100～200目，微粉硅藻土的细度为500目。

8.如权利要求1所述的污染后盐碱地土壤的修复方法，其特征在于：所述步骤d中鬼针草采收后进行集中填埋或风干后焚烧。