本發(fā)明涉及修復(fù)釩礦污染土壤的方法。
背景技術(shù)：
：釩(V)為過(guò)渡元素。釩主要伴生于釩鉀鈾礦、硫釩銅礦、釩鉛礦等礦物中，世界上金屬釩資源總量約為4130萬(wàn)噸，其中我國(guó)釩資源儲(chǔ)量居世界第三位。釩被廣泛應(yīng)用在鋼鐵、有色金屬、陶瓷、顏料、電子技術(shù)等行業(yè)中。雖然釩在很多行業(yè)中都有應(yīng)用，但是在提煉釩的過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣、廢水、廢氣等對(duì)環(huán)境造成的污染也是不容小覷。若土壤中釩含量超標(biāo)，通過(guò)食物鏈，釩將會(huì)對(duì)動(dòng)植物以及我們?nèi)祟愖约涸斐晌：Γ欢F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外針對(duì)于釩礦污染土壤修復(fù)的研究較少。目前關(guān)于土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)主要包括：物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)。近年來(lái)，生物修復(fù)重金屬污染土壤越來(lái)越受人們歡迎。而且，在生物修復(fù)技術(shù)中，微生物與植物聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤被廣泛關(guān)注。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供利用枯草芽孢桿菌強(qiáng)化蔊菜修復(fù)釩礦污染土壤的方法。本發(fā)明利用枯草芽孢桿菌強(qiáng)化蔊菜修復(fù)釩礦污染土壤的方法，包括以下步驟：一、將枯草芽孢桿菌菌劑和水按照質(zhì)量比1:1000混合配成菌液，選取蔊菜(Rorippaindica(L)Hiern.)種子，將蔊菜種子浸泡于菌液中10～24h；或者將枯草芽孢桿菌菌劑和水按照質(zhì)量比1:100混合配成菌液，將蔊菜種子浸泡于菌液中0.5～3h；二、然后將蔊菜種子取出，自然風(fēng)干，然后播種于釩礦污染的土壤中，修復(fù)一定時(shí)間后，即將蔊菜整體從土壤中移除。所述枯草芽孢桿菌菌劑購(gòu)買自啟明生物工程有限公司。進(jìn)一步的，所述蔊菜種子的籽粒飽滿，發(fā)芽率為85％以上。進(jìn)一步的，在蔊菜種子播種前還要對(duì)釩礦污染土壤進(jìn)行常規(guī)的整地，土壤翻耕深度為10～30cm。種子采用條播的方式播種，播種量為每畝6～15kg；肥料的用量為種子重量的0～5倍。進(jìn)一步的，所述釩礦污染的土壤中，釩的濃度小于750mg/kg。進(jìn)一步的，所述的蔊菜種子自春末或夏初播種于土壤后，在其萌發(fā)至秋季移除期間，對(duì)其進(jìn)行包括殺蟲、松土、除草、澆水在內(nèi)的田間管理。進(jìn)一步的，步驟二中的修復(fù)時(shí)間為70～100d。所述修復(fù)時(shí)間為從蔊菜播種至將蔊菜移除整個(gè)過(guò)程所需要的時(shí)間。可以根據(jù)污染土壤所處的地理位置，合理調(diào)整修復(fù)時(shí)長(zhǎng)。進(jìn)一步的，對(duì)于從土壤中移除的蔊菜，進(jìn)行集中灰化處理，然后將灰燼安全填埋或者作為原料進(jìn)行釩及釩的伴生重金屬的提取。有些情況下，適合對(duì)浸種，可以采用以下的方法修復(fù)釩礦污染土壤。本發(fā)明利用枯草芽孢桿菌強(qiáng)化蔊菜修復(fù)釩礦污染土壤的方法，包括以下步驟：在蔊菜發(fā)芽后5～14d，將枯草芽孢桿菌菌劑和水混合配成菌液，向釩礦污染土壤中噴灑，土壤中枯草芽孢桿菌菌劑添加量為0.5～1.5kg/畝，修復(fù)一定時(shí)間后，即將蔊菜整體從土壤中移除。所述枯草芽孢桿菌菌劑購(gòu)買自啟明生物工程有限公司。進(jìn)一步的，在蔊菜種子播種前要對(duì)釩礦污染土壤進(jìn)行常規(guī)的整地，土壤翻耕深度為10～30cm。種子采用條播的方式播種，播種量為每畝6～15kg；肥料的用量為種子重量的0～5倍。進(jìn)一步的，所述釩礦污染的土壤中，釩的濃度小于750mg/kg。進(jìn)一步的，蔊菜種子自春末或夏初播種于土壤后，在其萌發(fā)至秋季移除期間，對(duì)其進(jìn)行包括殺蟲、松土、除草、澆水在內(nèi)的田間管理。進(jìn)一步的，所述修復(fù)時(shí)間為70～100d。所述修復(fù)時(shí)間為從蔊菜播種至將蔊菜移除整個(gè)過(guò)程所需要的時(shí)間?？梢愿鶕?jù)污染土壤所處的地理位置，合理調(diào)整修復(fù)時(shí)長(zhǎng)。進(jìn)一步的，對(duì)于從土壤中移除的蔊菜，進(jìn)行集中灰化處理，然后將灰燼安全填埋或者作為原料進(jìn)行釩及釩的伴生重金屬的提取。本發(fā)明的原理：在蔊菜生長(zhǎng)過(guò)程中，土壤中的釩及釩的伴生重金屬逐步轉(zhuǎn)移至蔊菜植物體內(nèi)，然后通過(guò)將成熟的蔊菜整體從土壤中移除，最終實(shí)現(xiàn)土壤中超標(biāo)的釩及釩的伴生重金屬的去除?？莶菅挎邨U菌能夠促進(jìn)蔊菜富集土壤中重金屬，其原因可能有3個(gè)：1)枯草芽孢桿菌會(huì)促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)，有利于蔊菜對(duì)土壤中重金屬的富集；2)枯草芽孢桿菌可以分泌多種酶和抗生素，具有一定的抗逆能力，可以在釩濃度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值的土壤中生長(zhǎng)；3)枯草芽孢桿菌可能改變了土壤中重金屬的存在形式，增加了重金屬有效態(tài)的含量，使得蔊菜根系對(duì)其更易吸收。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:1、蔊菜生長(zhǎng)范圍廣，與種植其他植物物種相比，種植蔊菜不僅不會(huì)引起物種入侵等問題，而且在蔊菜開花期間，對(duì)外開放，供人們來(lái)此修復(fù)區(qū)域賞花，可帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，降低修復(fù)成本。2、本發(fā)明使用的枯草芽孢桿菌為市售產(chǎn)品，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化，相比其他微生物強(qiáng)化植物修復(fù)重金屬污染土壤技術(shù)，此發(fā)明能夠節(jié)省培養(yǎng)微生物的過(guò)程中所需的人力和物力。3、本發(fā)明提供的利用枯草芽孢桿菌強(qiáng)化蔊菜修復(fù)釩礦污染土壤的方法，操作簡(jiǎn)單、成本低、能將資源有效利用，而且收獲之后便于集中處理不易造成二次污染，便于推廣。本發(fā)明方法與其他修復(fù)重金屬污染土壤的方法相比，一方面，本方法為生物修復(fù)方法，對(duì)修復(fù)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境影響較小；另一方面，在較重的釩污染土壤中，枯草芽孢桿菌不僅能夠促進(jìn)蔊菜的生長(zhǎng)，還能夠增加蔊菜體內(nèi)重金屬的富集量。在蔊菜成熟時(shí)，其地上部分富集釩的含量可達(dá)50±2mg/kg，地下部分富集釩的含量可達(dá)216±3mg/kg，每畝可收獲大約750kg的蔊菜，種植一茬蔊菜大概可吸收143g的釩。具體實(shí)施方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式利用枯草芽孢桿菌強(qiáng)化蔊菜修復(fù)釩礦污染土壤的方法，包括以下步驟：一、將枯草芽孢桿菌菌劑和水按照質(zhì)量比1:1000混合配成菌液，選取蔊菜(Rorippaindica(L)Hiern.)種子，將蔊菜種子浸泡于菌液中10～24h；或者將枯草芽孢桿菌菌劑和水按照質(zhì)量比1:100混合配成菌液，將蔊菜種子浸泡于菌液中0.5～3h；二、然后將蔊菜種子取出，自然風(fēng)干，然后播種于釩礦污染的土壤中，修復(fù)一定時(shí)間后，即將蔊菜整體從土壤中移除。將蔊菜種子自然風(fēng)干是為了避免在陽(yáng)光下暴曬以免曬傷或曬死種子。所述枯草芽孢桿菌菌劑購(gòu)買自啟明生物工程有限公司。植物蔊菜在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中能夠富集土壤中的釩及釩的伴生重金屬，待生長(zhǎng)成熟后將其整體從土壤中移除，土壤中的釩及釩的伴生重金屬也將被移除。具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：在蔊菜種子播種前還要對(duì)釩礦污染土壤進(jìn)行常規(guī)的整地，土壤翻耕深度為10～30cm，種子采用條播的方式播種，播種量為每畝6～15kg；肥料的用量為種子重量的0～5倍。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：所述釩礦污染的土壤中，釩的濃度小于750mg/kg。其它與具體實(shí)施方式一或二相同。具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：步驟二中的修復(fù)時(shí)間為70～100d。其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同。具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：對(duì)于從土壤中移除的蔊菜，進(jìn)行集中灰化處理，然后將灰燼安全填埋或者作為原料進(jìn)行釩及伴生重金屬的提取。其它與具體實(shí)施方式一至四之一相同。具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式利用枯草芽孢桿菌強(qiáng)化蔊菜修復(fù)釩礦污染土壤的方法，包括以下步驟：在蔊菜發(fā)芽后5～14d，將枯草芽孢桿菌菌劑和水混合配成菌液，向釩礦污染土壤中噴灑，土壤中枯草芽孢桿菌菌劑添加量為0.5～1.5kg/畝，修復(fù)一定時(shí)間后，即將蔊菜整體從土壤中移除。植物蔊菜在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中能夠富集土壤中的釩及伴生重金屬，待生長(zhǎng)成熟后將其整體從土壤中移除，土壤中的釩及釩的伴生重金屬也將被移除。所述枯草芽孢桿菌菌劑購(gòu)買自啟明生物工程有限公司。具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式六不同的是：在蔊菜種子播種前要對(duì)釩礦污染土壤進(jìn)行常規(guī)的整地，土壤翻耕深度為10～30cm，種子采用條播的方式播種，播種量為每畝6～15kg，肥料的用量為種子重量的0～5倍。其它與具體實(shí)施方式六相同。具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式六或七不同的是：所述釩礦污染的土壤中，釩的濃度小于750mg/kg。其它與具體實(shí)施方式六或七相同。具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式六至八之一不同的是：所述修復(fù)時(shí)間為70～100d。其它與具體實(shí)施方式六至八之一相同。具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式六至九之一不同的是：對(duì)于從土壤中移除的蔊菜，進(jìn)行集中灰化處理，然后將灰燼安全填埋或者作為原料進(jìn)行釩及伴生重金屬的提取。其它與具體實(shí)施方式六至九之一相同。下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方案和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1：本方法試驗(yàn)區(qū)位于湖北省某釩礦污染場(chǎng)地，采用枯草芽孢桿菌強(qiáng)化蔊菜修復(fù)釩礦污染土壤方法的修復(fù)區(qū)面積為120m2，通過(guò)手持式礦石土壤分析儀XRF(ThermoFisherNitonXL3t500)對(duì)土壤重金屬含量進(jìn)行測(cè)定。土壤中釩含量的平均值為520±8mg/kg，土壤含水量為20％左右。將120m2平均分為6個(gè)區(qū)域，編號(hào)為K1、K2、K3、K4、K5、K6。K1和K2為對(duì)照組，不添加任何菌劑；在K3和K4區(qū)域種植用枯草芽孢桿菌浸種處理后的蔊菜種子；在K5和K6區(qū)域直接種植蔊菜種子，待蔊菜發(fā)芽后10d施加菌劑。具體做法如下：2016年4月上旬選擇籽粒飽滿，發(fā)芽率為85％以上的蔊菜種子，稱取6份種子，每份0.3kg。稱取10g的枯草芽孢桿菌菌劑，溶于1升水里，配成菌液。取一份之前稱取的0.3kg種子浸置菌液中1.5h，在自然情況下風(fēng)干，再取一份種子重復(fù)上述操作。2016年4月中旬對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行翻耕及除雜，翻耕深度為20cm左右，然后澆水使土壤濕潤(rùn)。之后將自然風(fēng)干后的2份種子分別播種于K3和K4區(qū)域。其余4份種子不經(jīng)過(guò)浸種處理，分別直接播種在余下的區(qū)域內(nèi)。種子均采用條播的方式播種，壟間距為10cm左右。K5和K6趨于內(nèi)蔊菜發(fā)芽10d后，稱取60g枯草芽孢桿菌菌劑，溶于10升水中，均勻噴播在K5和K6區(qū)域。其他區(qū)域噴播等量的水。2016年7月中上旬將其收獲，種植期間內(nèi)進(jìn)行常規(guī)的除草、殺蟲等田間管理。與種植在重金屬未超標(biāo)的土壤中的蔊菜相比，在整個(gè)種植期間蔊菜未表現(xiàn)出毒害作用。在種植期間內(nèi)，對(duì)該修復(fù)區(qū)域內(nèi)的蔊菜進(jìn)行了兩次抽樣調(diào)查，抽樣時(shí)間分別為2016年5月中下旬植物生長(zhǎng)期間和2016年7月中上旬植物收獲前，在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，第二次采集的蔊菜地上部分重金屬含量較比第一采集的蔊菜地上部分重金屬釩含量平均增加50％以上，其中一部分采集的蔊菜地上部分重金屬釩含量增加可達(dá)69.4％。采用梅花形布點(diǎn)法分別在6個(gè)區(qū)域進(jìn)行取樣，編號(hào)放入自封袋中，帶回后用自來(lái)水沖洗干凈，然后再用去離子水沖洗2～3次，放入烘箱內(nèi)烘干。稱量植物的生物量，然后采用微波消解法和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀對(duì)蔊菜地上部分的釩含量進(jìn)行測(cè)定。植物富集量＝植物重金屬含量×植物生物量。收獲時(shí)蔊菜對(duì)釩的富集量如表1所示。表1收獲時(shí)蔊菜對(duì)釩的富集量(μg/株)12345平均K146.5645.9841.3243.4741.6543.80K244.6740.4143.7242.1940.5242.30K343.8257.1255.4963.6861.0356.23K448.3659.0659.4854.1255.8555.37K549.7345.5760.5558.8147.8952.51K646.5657.0461.1243.9948.5751.46在不添加枯草芽孢桿菌的K1和K2區(qū)域生長(zhǎng)的蔊菜地上部分大約可吸附172.20mg的釩；在K3和K4區(qū)域生長(zhǎng)的蔊菜地上部分大約可吸附223.20mg的釩；在K5和K6區(qū)域生長(zhǎng)的蔊菜地上部分大約可吸附207.94mg的釩。對(duì)于從土壤中移除的蔊菜，進(jìn)行集中灰化處理，然后將灰燼安全填埋或者作為原料進(jìn)行釩及伴生重金屬的提取。該區(qū)域采用本發(fā)明的方法后，釩的含量有所降低，按照此操作進(jìn)行，可降低重金屬污染地下水的風(fēng)險(xiǎn)，還可降低重金屬對(duì)生活在該區(qū)域生物的危害。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3