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一种化学-微 生物联合作用修复重金属污染 土壤的方法

阅读：579发布：2020-05-18

专利汇可以提供一种化学-微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种化学- 微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法，其步骤为：选取农闲时段，喷淋质量浓度1mol/L的有机酸类化学修复剂，化学修复剂的喷淋量为5-10m3/亩,2-4h后喷淋生物修复剂，生物修复剂的喷淋量为15-30m3/亩,对室外温度小于18℃的地区，覆膜后并加盖保温材料，保持密闭性10-30天；通过治理后，土壤中多种重金属的可交换态大幅下降，重金属不再被作物吸收。本发明能有效改善生物修复法修复时间较长的问题，绿色环保，工艺简单，易于推广。，下面是一种化学-微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种化学-微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）选取农闲时段，喷淋质量浓度1mol/L的有机酸类化学修复剂，化学修复剂的喷淋量为5-10m3/亩；
2）喷淋2-4h后喷淋生物修复剂，生物修复剂的喷淋量为15-30m3/亩；所述生物修复剂的配方为：酵母膏0.1-1.0g/L、Na2SO4 0.1-0.5g/L、C3H5O3Na 0.1-1.0g/L，并且修复剂中异养厌氧微生物的生物量大于1.0×107个/mL；所述异养厌氧微生物指利用硫酸盐为电子受体，以有机物为电子供体，以硫化氢为还原产物的硫酸盐还原菌；
3）当步骤2）的喷淋完成后：
对室外温度大于18℃的地区，喷淋完成后0-2h在土壤表层覆膜；
对室外温度小于18℃的地区，喷淋完成后0-2h在土壤表层覆膜，并加盖保温材料；
4）步骤3）的处理后保持密闭性10-30天；
5）揭开密闭膜，取样，检测土壤中重金属可交换态；
6）若土壤中重金属可交换态含量降低未达到50%以上，重复以上1）至5）步骤。
2.根据权利要求1所述的化学-微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：步骤1）中对于重金属污染土壤选取农闲时段进行操作，所述农闲时段根据作物时间而确定，选择室外温度在5-35℃时进行。
3.根据权利要求1所述的化学-微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：步骤1）中所述有机酸类化学修复剂为草酸、丙酸、柠檬酸或者苹果酸。
4.根据权利要求1所述的化学-微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：步骤2）中所述硫酸盐还原菌为脱硫管状菌属。
5.根据权利要求1所述的化学-微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：步骤3）中所述膜的颜色为深色。
6.根据权利要求1所述的化学-微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述膜为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或者其他树脂制成的塑料膜。
7.根据权利要求1或5或6所述的化学-微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述膜的厚度为0.05-0.20mm。
8.根据权利要求1所述的化学-微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：步骤3）中所述保温材料均选择稻草。

说明书全文

一种化学-微 生物联合作用修复重金属污染 土壤的方法

技术领域

[0001] 本发明属于污染土壤修复治理技术，是一种降低土壤中重金属可交换态的方法，特别是一种化学-微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法。

背景技术

[0002] 土壤污染是一个全球性污染问题，直接关系到人类的健康发展。2014年环境保护部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》表明：全国耕地土壤点位超标率达到19.4%，矿区周围土壤超标点位占33.4%。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%，主要为重金属污染。

[0003] 土壤中重金属积累到一定程度，不仅会导致土壤退化，农作物产量和品质下降，而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体健康。目前，世界各国对土壤重金属污染修复技术进行广泛研究，取得相应进展，包括物理法、化学法、生物法等。

[0004] 物理方法主要分为热处理法、隔离法、客土换土法、排土填埋法以及稀释法。但是无论哪种修复方法都不能很好的解决经济实用性和“二次破坏”、“二次污染”的问题。化学方法主要有化学固定法和土壤淋滤法等。用化学方法治理重金属污染土壤，其治理效果和费用都适中，对中轻度污染土壤特别适用，化学修复是在土壤原位上进行的修复技术，简单易行，但并不是一种永久修复措施，因该法只改变了重金属在土壤中存在的形态，金属元素仍保留在土壤中，容易再度活化导致“二次污染”。因此在实际应用此法进行土壤重金属污染的治理时，必须考虑如何监测土壤中重金属元素的生物有效性变化。生物法主要包括植物修复、微生物修复以及动物修复等三种方法。植物修复技术是一种以植物忍耐和超量富集某种污染物的理论为基础，利用自然生长或遗传工程培育的植物及其共存微生物体系，清除污染物的一种环境治理技术。存在治理普遍性弱，应用范围较小以及修复周期长等缺点。微生物法是利用土壤中某些微生物的生物活性对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用，把重金属离子转化为低毒产物，从而降低土壤中重金属的毒性。对于微生物修复来说，在科研和实验室水平，其修复效果较好，放入现场条件，干扰因素复杂，可能出现新问题。动物修复法是利用土壤中某些动物（如蚯蚓、鼠类等）能吸收重金属的特性，在一定程度上降低污染土壤中重金属含量，达到动物修复重金属污染土壤的目的。由此可见，需要有更大的投入来探索更为先进有效和更为经济的污染土壤治理和修复的各项技术与方法。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于针对现有重金属土壤修复技术问题，提出一种化学-微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法，该方法采用绿色化的修复技术，每年可实施治理1-2次，对环境造成零污染，在农闲时操作，不影响耕作，有效使土壤中重金属的可交换态下降，植物对重金属的生物可利用行降低，土壤实现安全利用。

[0006] 为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下：一种化学-微生物联合作用修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）选取农闲时段，喷淋质量浓度1mol/L的有机酸类化学修复剂，化学修复剂的喷淋量为5-10m3/亩；
2）喷淋2-4h后喷淋生物修复剂，生物修复剂的喷淋量为15-30m3/亩；
3）当步骤2）的喷淋完成后：
对室外温度大于18℃的地区，喷淋完成后0-2h在土壤表层覆膜；
对室外温度小于18℃的地区，喷淋完成后0-2h在土壤表层覆膜，并加盖保温材料；
4）步骤3）的处理后保持密闭性10-30天；
5）揭开密闭膜，取样，检测土壤中重金属可交换态；
6）若土壤中重金属可交换态含量降低未达到50%以上，重复以上1）至5）步骤。

[0007] 本发明优选的，步骤1）中对于重金属污染土壤选取农闲时段进行操作，所述的农闲时段根据作物时间而确定，主要选择室外温度在5-35℃时进行。

[0008] 本发明优选的，步骤1）中所述有机酸类化学修复剂为常见的草酸、丙酸、柠檬酸或者苹果酸等物质。

[0009] 本发明优选的，步骤2）中所述生物修复剂的配方为：酵母膏0.1-1.0g/L、Na2SO4 7
0.1-0.5g/L、C3H5O3Na 0.1-1.0g/L，并且修复液中异养厌氧微生物的生物量大于1.0×10个/mL。这里所指的异养厌氧微生物指利用硫酸盐为电子受体，以有机物为电子供体，以硫化氢为还原产物的硫酸盐还原菌，如脱硫管状菌属（Desulforhopalus）。

[0010] 本发明优选的，步骤3）所述的膜为密封性能好的优质膜，颜色为深色。

[0011] 本发明优选的，步骤3）所述的膜为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或者其他树脂制成的塑料膜，膜的厚度为0.05-0.20mm。

[0012] 本发明优选的，步骤3）中所述保温材料均选择稻草。

[0013] 本发明的有益效果如下：本发明通过加入有机酸类化学物质，首先使土壤中较易被植物吸收的可交换态重金属迅速与有机酸类物质发生螯合或者络合作用，其次加入生物修复剂，修复剂中的硫酸盐还原菌以有机酸类物质为电子供体，产生的硫化氢直接与螯合或者络合的重金属形成硫化金属沉淀，从而不被作物吸收，土壤重金属污染问题得到治理。修复结束后，揭膜，多余的H2S逸出，失去厌氧环境，土壤恢复正常，残余营养液继续为深层土壤中的厌氧微生物所利用，对土壤及作物无害。该修复法为化学-微生物联合修复，改善生物修复法修复时间较长的问题，绿色环保，治理重金属土壤过程中对环境不构成污染，工艺简单，易于推广。

具体实施方式

[0014] 实施例1取某一中度污染土壤（Cd总量为1.39mg/kg，pH5.44）为治理对象。治理期内，室外温度为20-28℃，喷淋有机酸为丙酸（1mol/L），喷淋量为5m3/亩，喷淋结束4h后，喷淋生物修复剂，喷淋量为15m3/亩，在土壤表层覆膜，保持密闭性30天，揭开密闭膜，取样，检测土壤中重金属Cd的可交换态。

[0015] 经测定，治理前土壤中重金属Cd的可交换态为0.13mg/kg，治理后土壤中Cd的可交换态降为0.049mg/kg，下降62.31%。结束修复。

[0016] 实施例2取某一轻度污染土壤（Cd总量为0.42mg/kg，pH6.87）为治理对象。治理期内，室外温度为24-34℃，喷淋有机酸为草酸（1mol/L），喷淋量为8m3/亩，喷淋结束2h后，喷淋生物修复剂，喷淋量为25m3/亩，在土壤表层覆膜，保持密闭性20天，揭开密闭膜，取样，检测土壤中重金属Cd的可交换态。

[0017] 经测定，治理前土壤中重金属Cd的可交换态为0.058mg/kg，治理后土壤中Cd的可交换态降为0.014mg/kg，下降75.86%。结束修复。

[0018] 实施例3取某一中重度污染土壤（Pb总量为478 mg/kg，pH6.02）为治理对象。治理期内，室外温度为12-21℃，喷淋有机酸为柠檬酸（1mol/L），喷淋量为10m3/亩，喷淋结束3h后，喷淋生物修复剂，喷淋量为20m3/亩，在土壤表层覆膜并加盖保温材料，保持密闭性25天，揭开密闭膜，取样，检测土壤中重金属Pb的可交换态。

[0019] 经测定，治理前土壤中重金属Pb的可交换态为3.08mg/kg，治理后土壤中Pb的可交换态降为1.47mg/kg，下降52.27%。土壤中Pb的可交换态含量下降幅度不高，重复喷淋柠檬酸，喷淋量为10m3/亩，喷淋结束3h后，喷淋生物修复剂，喷淋量为20m3/亩，在土壤表层覆膜并加盖保温材料，保持密闭性25天，揭开密闭膜，取样，检测土壤中重金属Pb的可交换态。经测定，治理前土壤中重金属Pb的可交换态为1.47mg/kg，治理后土壤中Pb的可交换态降为0.65mg/kg，下降55.78%。结束修复。

[0020] 实施例4取某一中度污染土壤（Cd总量为0.96mg/kg，Pb总量为105mg/kg，pH5.73）为治理对象。
治理期内，室外温度为25-37℃，喷淋有机酸为苹果酸（1mol/L），喷淋量为8m3/亩，喷淋结束
4h后，喷淋生物修复剂，喷淋量为30m3/亩，在土壤表层覆膜，保持密闭性10天，揭开密闭膜，取样，检测土壤中重金属Cd和Pb的可交换态。

[0021] 经测定，治理前土壤中重金属Cd的可交换态为0.089mg/kg，Pb的可交换态为0.35mg/kg，治理后土壤中Cd的可交换态降为0.023mg/kg，Pb的可交换态降为0.11mg/kg，分别下降74.16%和68.57%。结束修复。

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