CN110883084A - 一种利用菌渣与苜蓿原位修复土壤酞酸酯污染的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用菌渣与苜蓿原位修复土壤酞酸酯污染的方法，包括以下步骤：（1）菌渣处理：香菇菌渣的原材料组成为：木屑75~85%，麦麸10~15%，玉米粉5~10%，石膏粉0.5~1%，过磷酸钙1~1.5%，糖0.5~1%，香菇采收后的废弃菌渣风干，粉碎，过1~2cm筛。本发明利用香菇生产后产生的废弃菌渣为主要原料，利用其中残存的真菌菌丝对污染物的分解能力以及紫花苜蓿属于豆科植物，易于形成根瘤共生体，从而形成独特的根际微域环境的特点，共同加速土壤中酞酸酯的生物降解。同时废弃菌渣本身施用于污染土壤也有助于土壤有机质含量的提升，改善了土壤微生物生活环境，也增强了土著微生物对污染物的降解能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种修复土壤方法，特别涉及一种利用菌渣与苜蓿原位修复土壤酞酸酯污染的方法。
背景技术
酞酸酯（Phthalate Esters PAEs）作为一类重要的人工合成化合物，广泛应用于多种行业。据中国塑料加工工业协会报道，我国酞酸酯年均消费量已经达到2200万吨以上。随着土壤中人工化学品的大量投入以及设施农业的迅猛发展，尤其是塑料农膜广泛应用，在广州、深圳、哈尔滨、邯郸等多地均有农田土壤受到酞酸酯污染的报道，目前酞酸酯已经成为农田土壤中常见的有机污染物之一，对农产品安全以及人体健康带来较大风险。美国已将包括DBP，DEHP等在内的6种酞酸酯列为“优控污染物黑名单”，我国也将DBP等三种污染物列为“优控污染物”。
目前对酞酸酯污染土壤的原位生物修复虽然受到环境界的持续关注，但受制于技术、成本等诸多因素的考虑，加之野外环境的诸多不确定性，尤其是对大面积农田土壤的痕量污染，仍然缺少有效的修复手段，因此发明一种能对土壤酞酸酯进行有效降解的方法是降低酞酸酯类污染物污染土壤生态风险的有效手段。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种利用菌渣与苜蓿原位修复土壤酞酸酯污染的方法，能有效地降低了土壤中酞酸酯的残留量，降低土壤中酞酸酯对农产品品质和人体健康带来的安全风险，可以有效解决背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种利用菌渣与苜蓿原位修复土壤酞酸酯污染的方法，包括以下步骤：
（1）菌渣处理：香菇菌渣的原材料组成为：木屑75~85%，麦麸10~15%，玉米粉5~10%，石膏粉0.5~1%，过磷酸钙1~1.5%，糖0.5~1%，香菇采收后的废弃菌渣风干，粉碎，过1~2cm筛；
（2）取菌渣、干牛粪、过磷酸钙和生石灰，按重量比例分别为70~80%，15~20%，5~10%和1~2%组成混料，搅拌混匀；
（3）将步骤（2）形成的混料以5~10t/hm2均匀施用于酞酸酯污染的农田土壤中，翻耕拌匀，翻耕深度15~20cm，土壤含水量为田间最大持水量的60～70%；
（4）选取个头饱满无病虫害的紫花苜蓿种子，然后用5%乙醇溶液消毒15~20min，再次用清水冲洗后浸泡于35-45℃的温水中，保持12h，最后置于20-30℃的恒温培养箱中催芽，在恒温培养箱中催芽5-7天，催芽后播种于湿沙，同时按1-2%施加多元复合肥。
（5）将生长至15-20 cm高的紫花苜蓿以行距30-50cm，株距20-40 cm，移栽到步骤（3）所形成的污染土壤中，移栽深度为5-8cm，继续保持土壤含水量为田间最大持水量的60～70%，培养60天以上采收。
进一步地，所述步骤（1）中糖为红糖或白糖。
进一步地，所述木屑为杨树木屑或柳树木屑。
进一步地，所述步骤（4）中湿沙的含水量为45%-60%，
进一步地，所述多元复合肥由磷酸一铵、硝酸钾以及磷酸二氢钾制成的混合肥料，其比例为1:1:1或1:0.5:1。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
一、本发明利用香菇生产后产生的废弃菌渣为主要原料，利用其中残存的真菌菌丝对污染物的分解能力以及紫花苜蓿属于豆科植物，易于形成根瘤共生体，从而形成独特的根际微域环境的特点，共同加速土壤中酞酸酯的生物降解。同时废弃菌渣本身施用于污染土壤也有助于土壤有机质含量的提升，改善了土壤微生物生活环境，也增强了土著微生物对污染物的降解能力。
二、本发明利用的材料安全可靠，不仅对环境无污染，而且解决了香菇菌渣对环境的负面影响，提升有机质含量，改善土壤结构；
三、本发明对实施的环境条件无特殊要求，适宜大面积污染土壤的修复改良；
四、本发明对其它疏水性有机污染物污染土壤有较强的借鉴作用。
五、在制备香菇菌渣的过程中采用玉米粉，玉米粉中含有的硫胺素，能促进紫花苜蓿的生长；同时硫胺素本身对香菇等生长具有促进作用，使两者的配合协同作用发挥的更好；另紫花苜蓿属于十字花科的，因此紫花苜蓿根系分泌物也能促进香菇菌丝体的生长，能够增强土壤中其他真菌对酞酸酯的生物降解，以及增强土壤生物学活性，共同促进了酞酸酯的降解。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
以下实施例涉及的菌渣制备方法：香菇菌渣的原材料组成为：柳树木屑80%，麦麸12%，玉米粉6%，石膏粉0.5%，过磷酸钙1.0%，红糖0.5%，香菇采收后的废弃菌渣风干，粉碎，过1~2cm筛。
紫花苜蓿的培育方法：选取个头饱满无病虫害的紫花苜蓿种子，然后用5%乙醇溶液消毒15~20min，再次用清水冲洗后浸泡于35-45℃的温水中，保持12h，最后置于20-30℃的恒温培养箱中催芽，在恒温培养箱中催芽5-7天，催芽后播种于50%的湿沙，同时按1.5%施加多元复合肥，多元复合肥由比例为1：1：1的磷酸一铵、硝酸钾以及磷酸二氢钾制成的混合肥料。
实施例1：
以DBP与DEHP为PAEs代表，配制人工污染土壤，两种酞酸酯在土壤中的含量均为50mg/kg（干土）。调节土壤含水量至田间最大持水量的70%，室温下稳定1周。
按重量比，将香菇生产后形成的菌渣（74%），辅以干牛粪（20%）、过磷酸钙（5%），生石灰（1%）等搅拌均匀，然后以7.5t/hm2均匀施用于上述含酞酸酯污染土壤，并保持田间含水量为最大持水量的65%。常温下保持65天。以未加任何处理，仅调节水分为最大持水量65%的同样污染土壤为对照。
实施例2：
将上述的人工配制的污染土壤调节含水量为田间最大持水量的65%，常温下保持2周。
将生长至15-20 cm高的紫花苜蓿以行距50 cm，株距30 cm移栽到上述的污染土壤中，继续保持土壤含水量为田间最大持水量的65%，常温下培养50天采收。以未加任何处理，仅调节水分为最大持水量65%的同样污染土壤为对照。
实施例3：
菌渣施用污染土壤的方法是：按照重量比，将香菇生产后形成的菌渣（74%），辅以干牛粪（20%）、过磷酸钙（5%），生石灰（1%）等搅拌均匀，然后以7.5t/ t/hm2均匀施用于酞酸酯污染的农田土壤，并保持田间含水量为最大持水量的65%，维持2周。
紫花苜蓿移栽方法是：将生长至15-20 cm高的紫花苜蓿以行距50 cm，株距30 cm移栽到以上菌渣施用过的污染土壤中，继续保持土壤含水量为田间最大持水量的65%，常温培养50天采收。以未加任何处理，仅调节水分为最大持水量65%的同样污染土壤为对照。对照就是指在没有酞酸酯的土壤中人工添加DBP和DEHP，使其在土壤中的浓度均为50mg/kg）。
实施例4
菌渣施用污染土壤的方法是：按照重量比，将香菇生产后形成的菌渣（65%），辅以干牛粪（25%）、过磷酸钙（6%），生石灰（4%）等搅拌均匀，然后以5.0 t/hm2均匀施用于酞酸酯污染的农田土壤，并保持田间含水量为最大持水量的65%，维持2周。
紫花苜蓿移栽方法同实施例3。
实施例5
菌渣施用污染土壤的方法是：按照重量比，将香菇生产后形成的菌渣（82%），辅以干牛粪（12%）、过磷酸钙（4%），生石灰（2%）等搅拌均匀，然后以10.0t/hm2均匀施用于酞酸酯污染的农田土壤，并保持田间含水量为最大持水量的65%，维持2周。
紫花苜蓿移栽方法同实施例3。
反应实施例：
分别于培养结束后测定土壤DBP与DEHP残留量，以此表征该方法对土壤中酞酸酯的消解效果。
实施例1的结果表明：仅添加香菇菌渣、干牛粪为主要原料的污染土壤，65天后DBP与DEHP残留量较对照低16.3%和11.9%；
实施例2的结果表明：仅移栽紫花苜蓿的污染土壤，处理后土壤中DBP与DEHP残留量分别较对照降低11.5%和5.6%；
实施例3的结果表明：添加菌渣与移栽苜蓿处理后，土壤中DBP与DEHP残留量分别较对照下降22.7%和19.5%。
实施例4的结果表明：添加菌渣与移栽苜蓿处理后，土壤中DBP与DEHP残留量分别较对照下降18.9%和17.6%。
实施例5的结果表明：添加菌渣与移栽苜蓿处理后，土壤中DBP与DEHP残留量分别较对照下降5.7%和4.5%。
以上实施例1-3结果说明：利用菌渣与牛粪为主要原料，配以过磷酸钙与生石灰，与酞酸酯污染土壤进行预培养2周，在此基础上移栽紫花苜蓿，常温培养能有效消解土壤中酞酸酯残留量，对原位修复酞酸酯污染的农田土壤是行之有效的方法。
实施例3-5结果表明：菌渣和牛粪的所占重量比例，在5~10t/hm2的用量下，总体促进土壤中酞酸酯的消解，如果比例下降或者施用量下降，可能促进消解的作用不能充分发挥；相反如果所在比例加大，或者施用量加大，可能对土壤中酞酸酯消解的阻碍作用大于其促进作用，也同样起不到最终促进酞酸酯生物降解的目的。
综上，根据实验结果，找到菌渣和牛粪所占重量比例，菌渣70~80%，牛粪15~20%，基于的原理：
无论菌渣还是牛粪，施用于土壤中都提升土壤有机质含量，由此带来两个方面的后果：一方面为酞酸酯功能降解菌提供了丰富的营养，无形中强化降解菌其对酞酸酯污染物的生物降解，同时也促进了紫花苜蓿的生长，增强了其对土壤中酞酸酯的生物富集；另一方面酞酸酯本身属于疏水性有机污染物，土壤有机质对其具有较强的吸附能力，降低了酞酸酯的生物可利用性，阻碍了土壤中降解菌对酞酸酯的生物降解。所以需要找到平衡点。
以上测定土壤DBP与DEHP残留量的检测方法参照ISO 13913-2014。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种利用菌渣与苜蓿原位修复土壤酞酸酯污染的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）菌渣处理：香菇菌渣的原材料组成为：木屑75~85%，麦麸10~15%，玉米粉5~10%，石膏粉0.5~1%，过磷酸钙1~1.5%，糖0.5~1%，香菇采收后的废弃菌渣风干，粉碎，过1~2cm筛；
（2）取菌渣、干牛粪、过磷酸钙和生石灰，按重量比例分别为70~80%，15~20%，5~10%和1~2%组成混料，搅拌混匀；
（3）将步骤（2）形成的混料以5~10t/hm2均匀施用于酞酸酯污染的农田土壤中，翻耕拌匀，翻耕深度15~20cm，土壤含水量为田间最大持水量的60～70%；
（4）选取个头饱满无病虫害的紫花苜蓿种子，然后用5%乙醇溶液消毒15~20min，再次用清水冲洗后浸泡于35-45℃的温水中，保持12h，最后置于20-30℃的恒温培养箱中催芽，在恒温培养箱中催芽5-7天，催芽后播种于湿沙，同时按1-2%施加多元复合肥；
（5）将生长至15-20 cm高的紫花苜蓿以行距30-50cm，株距20-40 cm，移栽到步骤（3）所形成的污染土壤中，移栽深度为5-8cm，继续保持土壤含水量为田间最大持水量的60～70%，培养60天以上采收。
2.根据权利要求1所述的一种利用菌渣与苜蓿原位修复土壤酞酸酯污染的方法，其特征在于：所述步骤（1）中糖为红糖或白糖。
3.根据权利要求1所述的一种利用菌渣与苜蓿原位修复土壤酞酸酯污染的方法，其特征在于：所述木屑为杨树木屑或柳树木屑。
4.根据权利要求1所述的一种利用菌渣与苜蓿原位修复土壤酞酸酯污染的方法，其特征在于：所述步骤（4）中湿沙的含水量为45%-60%。
5.根据权利要求1所述的一种利用菌渣与苜蓿原位修复土壤酞酸酯污染的方法，其特征在于：所述多元复合肥由磷酸一铵、硝酸钾以及磷酸二氢钾制成的混合肥料，其比例为1:1:1或1:0.5:1。
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