一种修复和改良重金属污染土壤的方法技术

本发明专利技术提供了一种修复和改良重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：（1）向重金属污染土壤中添加改良剂，翻耕均匀，保持10～20天；（2）在改良后的土壤中种植1～2个周期的桑树，以1年为一个周期；（3）将步骤（2）中的桑树从土壤中整体移除，添加活化剂，活化10～20天；（4）在步骤（3）中活化后的土壤中种植2～3个周期的油菜，以1年为一个周期；（5）将步骤（2）和步骤（3）中的桑树和油菜中的重金属进行回收；（6）循环步骤（1）～（5），直到土壤中重金属含量达标。采用本发明专利技术的方法，经过一次循环，土壤中的重金属含量能够达到土壤环境质量二级标准，而且土壤中的有机质也有很大的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种修复和改良重金属污染土壤的方法
本专利技术涉及污染土壤治理领域，特别涉及一种修复和改良重金属污染土壤的方法。
技术介绍
土壤重金属污染具有毒性，容易通过食物链在植物、动物和人体内累积，对人类健康和生态环境构成严重的威胁。导致土壤污染的重金属主要包括As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn等，土壤重金属污染的主要来源是人类在生活以及工农业生产中排放的废弃物，如生活污水和生活垃圾中所含的重金属深入土壤，农业中农药和化肥的滥用以及不合理的灌溉，工业上采矿、冶炼以及化工行业废弃物的排放等，都加重了土壤重金属污染的现状。重金属进入土壤之后，都会与土壤中的有机态和无机态等组分持续发生作用，比如溶解-沉淀、吸附-解吸、络合-离解等作用，从而产生空间位置的迁移和存在形态的转化。目前治理土壤重金属污染主要采用物理化学方法和植物修复方法，根据其作用过程和机理，物理化学技术主要包括化学固化法、土壤淋洗法以及电化学修复法；植物修复主要包括植物稳定法、植物挥发法以及植物提取法。使用化学固化方法只能暂时将重金属固定在土壤中，减少重金属通过植物进入人体，但是不能彻底将重金属从土壤中清除掉，还存在隐患；土壤淋洗法可以减少重金属的植物可利用性，但是同时会使土壤中损失大量的营养成分，同时使用化学淋洗的方法还有可能会导致土壤的酸化或者是碱化；而电化学修复的成本比较高，实施条件比较苛刻；而采用植物修复的方法是通过植物系统吸取、积累、挥发而将重金属从土壤中除去从而来减少重金属污染，该方法的成本比较低廉，而且绿色环保；根据植物对土壤中的重金属吸收的难易程度，将土壤中的重金属分为可吸收态、交换态和难吸收态，处于难吸收状态的重金属是不能被植物吸收，而且不同的植物对不同的重金属有不一样的积累量。另外在修复土壤重金属污染的同时，可能会破坏土壤结构和理化性质，从而导致土壤退化。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种能够高效的除去土壤中的重金属并且改良土壤的修复和改良重金属污染土壤的方法。为达到上述技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种修复和改良重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：（1）向重金属污染土壤中添加改良剂，翻耕均匀，保持10～20天；（2）在改良后的土壤中种植1～2个周期的桑树，以1年为一个周期；（3）将步骤（2）中的桑树从土壤中整体移除，添加活化剂，活化10～20天；（4）在步骤（3）中活化后的土壤中种植2～3个周期的油菜，以1年为一个周期；（5）将步骤（2）和步骤（4）中的桑树和油菜中的重金属进行回收；（6）循环步骤（1）～（5），直到土壤中重金属含量达标；所述步骤（1）中的改良剂包括以下重量份的原料：草木灰30～50份、锯末20～30份、麦糠30～50份、秸秆20～30份和食物残渣30～50份；所述步骤（3）中的活化剂包括以下重量份的原料：果蔬废弃物30～50份、风化煤30～50份和有机肥20～30份。优选的，所述步骤（1）中的改良剂的添加量为15～20g/m2，所述步骤（3）中活化剂的添加量10～16g/m2。优选的，所述改良剂的制备方法为：将原料混合后粉碎至粒径≤5mm，添加0.1～0.2重量份的生物肥发酵剂，控制水分含量为40%～50%，发酵10～20天，发酵结束后干燥至含水量为10%～15%，粉碎至30～50目，即制备得到改良剂。所述生物肥发酵剂是将枯草芽孢杆菌2～3重量份、乳酸乳球菌10～15重量份、放线菌4～5重量份、巨大芽孢杆菌2～3重量份、植物乳酸菌5～10重量份、纤维素酶6～12重量份以及蛋白酶5～10重量份，混合制备而成的。优选的，所述活化剂的制备方法包括以下步骤：称取果蔬废弃物和风化煤，在温度为20～30℃，水分含量为50～60%的条件下沤制20～30天后，干燥至含水量为10%～15%，粉碎后过30～50目筛，与有机肥混合均匀，即制备得到活化剂。优选的，所述有机肥为畜禽粪便经沤制制成的有机肥。优选的，所述步骤（2）中种植桑树的方法为幼苗栽种，选择高度≥40cm的幼苗，埋入土壤表层25～35cm，株距为15～25cm，行距为80～100cm。优选的，所述步骤（4）中种植油菜的方法为幼苗栽种，埋入土壤表层20～30cm，株距为25～35cm，行距为35～45cm。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种修复和改良重金属污染土壤的方法，首先使用改良剂改良土壤的环境，改良土壤的理化性质，然后在改良后的土壤中种植桑树，通过桑树对土壤中的可吸收态的重金属进行吸收，移去桑树之后，使用活化剂活化土壤中的重金属，使处于不可吸收状态的重金属转化成可以被植物吸收的可吸收状态，继续种植油菜，油菜积累一定量的土壤重金属后，移去油菜，循环上述步骤，直到土壤中的重金属含量达到标准。重金属进入土壤之后，都会与土壤中的有机态和无机态等组分持续发生作用，比如溶解-沉淀、吸附-解吸、络合-离解等作用，从而产生空间位置的迁移和存在形态的转化，根据植物对重金属吸收的难易程度，将土壤中的重金属的存在形态分为可吸收态，交换态和难吸收态，土壤的酸碱性质、氧化还原性质、胶体的含量和组成以及气候、水文、生物等条件是土壤中重金属存在形态的重要影响因素。而被重金属污染的土壤的理化性质会影响植物的生长，从而影响植物对土壤中重金属的积累量。首先需要对重金属污染的土壤进行改良，使用的改良剂为草木灰、锯末、麦糠、秸秆以及食物残渣经过生物肥发酵剂发酵制备而成，制备的改良剂能够改善土壤的理化性状，增加土壤的透气性和持水量，增加土壤中的有机质，调节土壤的酸碱度，增加土壤中微生物的数量，提高酶的活性以及土壤的肥力，进一步可以提高作物的产量。改良土壤后，种植桑树，桑树的适应能力比较强，抗酸碱，耐瘠薄，在pH4.5～9.0的范围内都能生长，而且桑树的对重金属具有很强的富集作用，可将土壤中的处于可吸收态的重金属转移到桑树中。移去桑树之后，土壤中处于可吸收状态的重金属减少，需要活化剂来活化土壤中处于难吸收状态的重金属，使其变成可以被植物吸收的状态。本专利技术中使用的活化剂是采用果蔬废弃物和风化煤沤制后与有机肥混合而成，果蔬废弃物是使用日常生活中的水果和蔬菜的废弃物，如苹果、柠檬、葡萄以及橙子等的果皮以及蔬菜的废弃物，这些果蔬废弃物中含有大量的有机质，纤维素以及N、P、K等元素，而且是无毒无害的；风化煤中则含有大量的腐植酸；将果蔬废弃物和风化煤沤制发酵之后，风化煤中的腐植酸将会被活化，而腐植酸是土壤的调理剂，可以改善土壤的理化性质，增加土壤养肥，活化土壤中的金属元素；而发酵后的果蔬废弃物中含有大量的有机酸，而有机酸可以在土壤中解离成质子和低分子的有机酸根，质子能引起环境中的pH值以及氧化还原电位的变化，促进土壤中重金属原生矿物的风化溶解过程。而活化剂中使用的有机肥是畜禽粪便在20℃～30℃以及水分含量为40%～50%的条件下沤制20～30天，干燥至含水量为10%～15%，粉碎后制备而成的，该有机肥中含有多种有机酸、肽类以及包括氮、磷、钾在内的丰富的营养元素，不仅能为农作物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质和生物活性。活化土壤后，栽种油菜，而油菜也是重金属的超级累植物，能够继续转移土壤中的被活化的处于可吸收态的重金属。积累重金属之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种修复和改良重金属污染土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）向重金属污染土壤中添加改良剂，翻耕均匀，保持10～20天；（2）在改良后的土壤中种植1～2个周期的桑树，以1年为一个周期；（3）将步骤（2）中的桑树从土壤中整体移除，添加活化剂，活化10～20天；（4）在步骤（3）中活化后的土壤中种植2～3个周期的油菜，以1年为一个周期；（5）将步骤（2）和步骤（4）中的桑树和油菜中的重金属进行回收；（6）循环步骤（1）～（5），直到土壤中重金属含量达标；所述步骤（1）中的改良剂包括以下重量份的原料：草木灰30～50份、锯末20～30份、麦糠30～50份、秸秆20～30份和食物残渣30～50份；所述步骤（3）中的活化剂包括以下重量份的原料：果蔬废弃物30～50份、风化煤30～50份和有机肥20～30份。

【技术特征摘要】
1.一种修复和改良重金属污染土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）向重金属污染土壤中添加改良剂，翻耕均匀，保持10～20天；（2）在改良后的土壤中种植1～2个周期的桑树，以1年为一个周期；（3）将步骤（2）中的桑树从土壤中整体移除，添加活化剂，活化10～20天；（4）在步骤（3）中活化后的土壤中种植2～3个周期的油菜，以1年为一个周期；（5）将步骤（2）中的桑树和步骤（4）中的油菜中的重金属进行回收；（6）循环步骤（1）～（5），直到土壤中重金属含量达标；所述步骤（1）中的改良剂包括以下重量份的原料：草木灰30～50份、锯末20～30份、麦糠30～50份、秸秆20～30份和食物残渣30～50份；所述改良剂的制备方法为：将原料混合后粉碎至粒径≤5mm，添加0.1～0.2重量份的生物肥发酵剂，控制水分含量为40%～50%，发酵10～20天，发酵结束后干燥至含水量为10%～15%，粉碎至30～50目，即制备得到改良剂；所述步骤（3）中的活化剂包括以下重量份的原料：果蔬废弃物30～50份、风化煤30～50...

【专利技术属性】
技术研发人员：马新攀，
申请(专利权)人：河南行知专利服务有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41