本發(fā)明涉及一種生物協(xié)同修復農田重金屬污染土壤的方法，屬于土壤修復
技術領域：
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背景技術：
：隨著礦產資源的大量開發(fā)利用，工業(yè)生產的迅猛發(fā)展和各種化學產品、農藥及化肥的廣泛使用，含重金屬的污染物通過各種途徑進入環(huán)境，造成土壤，尤其是農田土壤重金屬污染日益嚴重。重金屬污染物不能被化學或生物降解、易通過食物鏈途徑在植物，動物和人體內積累、毒性大，對生態(tài)環(huán)境、食品安全和人體健康構成嚴重威脅。因此，農田土壤重金屬污染己成為當前日益嚴重的環(huán)境問題，其污染來源和修復技術也一直是國內外研究的熱點和難點。目前，土壤重金屬污染治理途徑主要有兩種，一是改變重金屬在土壤中的存在狀態(tài)，使其由活化態(tài)轉為穩(wěn)定態(tài)；二是從土壤中除去重金屬。方法主要有工程物理化學法，包括：客土法、沖洗絡合法、電動化學法、熱處理法等，但是不適合污染面積較大的土壤；生物修復法包括：植物修復、微生物修復和動物修復等，植物和低等動物修復法對土壤修復的效果不太顯著；微生物修復利用土壤中的某些微生物對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用，從而降低土壤中重金屬的毒性。該技術可以使重金屬污染物從土壤中去除，對周圍環(huán)境影響較小，不會產生二次污染，具有的巨大土壤修復潛力。但現有的重金屬污染土壤的微生物修復技術存在一定的局限性，如微生物修復持續(xù)時間長、見效慢、一般形成絡合物降低重金屬的危害，并不能將重金屬從土壤中除去。植物修復技術是利用植物及其根際微生物對土壤污染物的吸收、揮發(fā)、轉化、降解、固定作用而去除土壤中污染物的修復技術。目前已經發(fā)現很多植物可同時對多種重金屬有強大的富集能力，但大多數植物修復方法效果不顯著、見效慢、修復時間長，修復效果不穩(wěn)定，不適用于大面積土壤的治理，再加上受到氣候、土壤環(huán)境的影響，使得這些植物的重金屬積累量有限，從而在其應用上受到限制。所以，亟待尋找一種修復工程量小，不會破壞土體結構，修復效果好，不易受外界環(huán)境的影響的重金屬修復方法。技術實現要素：本發(fā)明主要解決的技術問題，針對目前常見的重金屬污染土壤修復技術中，物理化學法工程量大、投資高，易破壞土體結構，引起土壤肥力下降，造成二次污染，而生物修復法修復效果差，重金屬富集量有限，易受氣候、土壤環(huán)境影響的缺陷。提供了一種生物協(xié)同修復農田重金屬污染土壤的方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下所述的技術方案是：（1）按等質量比稱取披堿草、圓錐南芥、蕓苔和鴨拓草種子，用溫水浸泡后放入室內苗床中育苗，待幼苗長出2片真葉，從苗床中挖取幼苗，用去離子水沖洗去除根系泥土，再將幼苗移植于優(yōu)選盆中；（2）每天向移植進優(yōu)選盆中的幼苗淋灑5～10ml營養(yǎng)液，靜置培養(yǎng)20～25天后，停止淋灑營養(yǎng)液改為淋灑質量濃度為200mg/l醋酸鉛溶液，控制淋灑量為5～10ml/天，如此培養(yǎng)15天后，停止淋灑醋酸鉛溶液改為淋灑質量濃度為200mg/l硝酸銅溶液，控制淋灑量為5～10ml/天，繼續(xù)培養(yǎng)15天后停止淋灑硝酸銅溶液改為淋灑質量濃度為200mg/l醋酸鋅溶液，控制淋灑量為5～10ml/天，靜置培養(yǎng)15天，培養(yǎng)完成后，存活下的植株即為優(yōu)選植株，備用；（3）按重量份數計，稱取20～30份黃岑、10～15份升麻、5～10份魚腥草、20～30份鎖陽和30～40份沙苑子放入石臼中，用石杵反復研磨搗碎，得到混合中藥粉碎物；（4）將上述混合中藥粉碎物和水混合后熬制，熬制完成后過濾分離，分別得到中藥濾渣和中藥濾液，將葡萄和中藥濾液混合后裝入發(fā)酵罐中，密封發(fā)酵；（5）待上述發(fā)酵結束后，取出發(fā)酵產物過濾分離，分別得到發(fā)酵濾渣和發(fā)酵濾液，將發(fā)酵濾渣和上述中藥濾渣混合得到墊底料，所得發(fā)酵濾液即為自制金屬活化劑，備用；（6）在待修復的農田中開挖種植坑，向每個種植坑中添加上述墊底料，再在墊底料上方覆蓋一層土壤，最后將步驟（2）備用的優(yōu)選植株栽入種植坑中，回土固定即可完成優(yōu)選植株移植；（7）待上述優(yōu)選植株移植完成后，向待修復農田中引水，使優(yōu)選植株自然生長15～20天，再將步驟（5）備用的自制金屬活化劑淋灑至待修復農田中，使優(yōu)選植株繼續(xù)自然生長15～20天；（8）待上述自然生長結束后，向待修復農田中投加田鼠，使田鼠自然取食待修復農田中優(yōu)選植株的根須，如此處理10～15天后，用收割機收割去除待修復農田中的優(yōu)選植株；（9）待上述優(yōu)選植株收割去除結束后，向農田中按灌溉量為100m3/畝灌入水，驅除捕捉農田中的田鼠，自然靜置3～5天后，即可完成對重金屬污染土壤的修復。所述的優(yōu)選盆是將沙子用濃度為2%硝酸溶液和去離子水分別沖洗3～5次，再按500～600g/盆的量裝入花盆中制得。步驟（1）中所述的溫水溫度為20～35℃，浸泡時間為6～8h，育苗溫度為25～35℃。所述的營養(yǎng)液是由0.90～0.95份硝酸鈣、0.50～0.52份硝酸鉀、0.30～0.40份硝酸銨、0.13～0.15份磷酸二氫鉀、0.40～0.50份硫酸鎂、0.01～0.03份硫酸亞鐵和0.05～0.08份鉬酸鈉以及1000份水混合配制得到。步驟（4）中所述的混合中藥粉碎物和水的質量比為1：10，熬制溫度為100～110℃，熬制時間為3～4h，葡萄和中藥濾液的質量比為1:5，密封發(fā)酵溫度為30～40℃，密封發(fā)酵時間為10～12天。步驟（6）中所述的種植坑行株距為50cm×40cm，種植坑深度為8～10cm，墊底料添加厚度為1～2cm，墊底料上方覆蓋的土壤厚度為1cm。步驟（7）中所述的引水灌溉量為50m3/畝，自制金屬活化劑淋灑量為900～1000ml/m2。步驟（8）中所述的田鼠投加密度為90～100只/畝。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明首先通過對幾種能夠富集重金屬的植物進行誘導性篩選培養(yǎng)，挑出能在高重金屬濃度土壤中生存的植株，種入待修復農田中，再從中藥中提取出具有螯合金屬離子能力的成分，將提取物和葡萄共混發(fā)酵，在發(fā)酵物中有機羧酸的輔助下，進一步提高提取物的絡合性能，得到金屬活化劑，用發(fā)酵殘渣和中藥殘渣為植株生長提供養(yǎng)分，并且不同種類優(yōu)選植株在同一塊地的競爭關系增強了植株根系物質的分泌，分泌物和金屬活化劑協(xié)同作用使土壤中的重金屬離子形成可溶性的螯合物，降低土壤ph值，增強重金屬的生物有效性，從而提高了優(yōu)選植株根系對重金屬的富集量，在植株富集完成后再通過投放田鼠取食土壤中優(yōu)選植株的豐富根系，灌水驅除田鼠后即可完成對土壤重金屬污染的修復，本發(fā)明通過不同生物之間的協(xié)同作用，提高了植物根系對重金屬的富集量，并且修復周期短，對重金屬的去除效果極佳，具有廣闊的應用前景。具體實施方式稱取披堿草、圓錐南芥、蕓苔和鴨拓草種子各30～40g，用20～35℃的溫水浸泡6～8h后放入室內苗床中在25～35℃下育苗，待幼苗長出2片真葉，從苗床中挖取幼苗，用去離子水沖洗去除根系泥土，再將幼苗移植于優(yōu)選盆中；每天向移植進優(yōu)選盆中的幼苗淋灑5～10ml營養(yǎng)液，靜置培養(yǎng)20～25天后，停止淋灑營養(yǎng)液改為淋灑質量濃度為200mg/l醋酸鉛溶液，控制淋灑量為5～10ml/天，如此培養(yǎng)15天后，停止淋灑醋酸鉛溶液改為淋灑質量濃度為200mg/l硝酸銅溶液，控制淋灑量為5～10ml/天，繼續(xù)培養(yǎng)15天后停止淋灑硝酸銅溶液改為淋灑質量濃度為200mg/l醋酸鋅溶液，控制淋灑量為5～10ml/天，靜置培養(yǎng)15天，培養(yǎng)完成后，存活下的植株即為優(yōu)選植株；按重量份數計，稱取20～30份黃岑、10～15份升麻、5～10份魚腥草、20～30份鎖陽和30～40份沙苑子放入石臼中，用石杵反復研磨搗碎30～40min得到混合中藥粉碎物；將混合中藥粉碎物和水按質量比為1：10混合后在100～110℃下熬制3～4h，熬制完成后過濾分離，分別得到中藥濾渣和中藥濾液，再按質量比為1:5將葡萄和中藥濾液混合后裝入發(fā)酵罐中，密封罐口后在30～40℃下密封發(fā)酵10～12天；待發(fā)酵結束后，取出發(fā)酵產物過濾分離，分別得到發(fā)酵濾渣和發(fā)酵濾液，將發(fā)酵濾渣和中藥濾渣混合得到墊底料，所得發(fā)酵濾液即為自制金屬活化劑；按行株距為50cm×40cm在待修復的農田中開挖種植坑，控制種植坑深度為8～10cm，向每個種植坑中添加厚度為1～2cm的墊底料，再在墊底料上方覆蓋一層厚度為1cm的土壤，最后將優(yōu)選植株栽入種植坑中，回土固定即可完成優(yōu)選植株移植；待優(yōu)選植株移植完成后，按灌溉量為50m3/畝向待修復農田中引水，使優(yōu)選植株自然生長15～20天，再將自制金屬活化劑按淋灑量為900～1000ml/m2淋灑至待修復農田中，使優(yōu)選植株繼續(xù)自然生長15～20天；待自然生長結束后，按投加密度為90～100只/畝向待修復農田中投加田鼠，使田鼠自然取食待修復農田中優(yōu)選植株的根須，如此處理10～15天后，用收割機收割去除待修復農田中的優(yōu)選植株；待優(yōu)選植株收割去除結束后，向農田中按灌溉量為100m3/畝灌入水，驅除捕捉農田中的田鼠，自然靜置3～5天后，即可完成對重金屬污染土壤的修復。所述的優(yōu)選盆是將沙子用濃度為2%硝酸溶液和去離子水分別沖洗3～5次，再按500～600g/盆的量裝入花盆中制得。所述的營養(yǎng)液是由0.90～0.95份硝酸鈣、0.50～0.52份硝酸鉀、0.30～0.40份硝酸銨、0.13～0.15份磷酸二氫鉀、0.40～0.50份硫酸鎂、0.01～0.03份硫酸亞鐵和0.05～0.08份鉬酸鈉以及1000份水混合配制得到。實例1稱取披堿草、圓錐南芥、蕓苔和鴨拓草種子各40g，用35℃的溫水浸泡8h后放入室內苗床中在35℃下育苗，待幼苗長出2片真葉，從苗床中挖取幼苗，用去離子水沖洗去除根系泥土，再將幼苗移植于優(yōu)選盆中；每天向移植進優(yōu)選盆中的幼苗淋灑10ml營養(yǎng)液，靜置培養(yǎng)25天后，停止淋灑營養(yǎng)液改為淋灑質量濃度為200mg/l醋酸鉛溶液，控制淋灑量為10ml/天，如此培養(yǎng)15天后，停止淋灑醋酸鉛溶液改為淋灑質量濃度為200mg/l硝酸銅溶液，控制淋灑量為10ml/天，繼續(xù)培養(yǎng)15天后停止淋灑硝酸銅溶液改為淋灑質量濃度為200mg/l醋酸鋅溶液，控制淋灑量為10ml/天，靜置培養(yǎng)15天，培養(yǎng)完成后，存活下的植株即為優(yōu)選植株；按重量份數計，稱取30份黃岑、15份升麻、10份魚腥草、30份鎖陽和40份沙苑子放入石臼中，用石杵反復研磨搗碎40min得到混合中藥粉碎物；將混合中藥粉碎物和水按質量比為1:10混合后在110℃下熬制4h，熬制完成后過濾分離，分別得到中藥濾渣和中藥濾液，再按質量比為1:5將葡萄和中藥濾液混合后裝入發(fā)酵罐中，密封罐口后在40℃下密封發(fā)酵12天；待發(fā)酵結束后，取出發(fā)酵產物過濾分離，分別得到發(fā)酵濾渣和發(fā)酵濾液，將發(fā)酵濾渣和中藥濾渣混合得到墊底料，所得發(fā)酵濾液即為自制金屬活化劑；按行株距為50cm×40cm在待修復的農田中開挖種植坑，控制種植坑深度為10cm，向每個種植坑中添加厚度為2cm的墊底料，再在墊底料上方覆蓋一層厚度為1cm的土壤，最后將優(yōu)選植株栽入種植坑中，回土固定即可完成優(yōu)選植株移植；待優(yōu)選植株移植完成后，按灌溉量為50m3/畝向待修復農田中引水，使優(yōu)選植株自然生長20天，再將自制金屬活化劑按淋灑量為1000ml/m2淋灑至待修復農田中，使優(yōu)選植株繼續(xù)自然生長20天；待自然生長結束后，按投加密度為100只/畝向待修復農田中投加田鼠，使田鼠自然取食待修復農田中優(yōu)選植株的根須，如此處理15天后，用收割機收割去除待修復農田中的優(yōu)選植株；待優(yōu)選植株收割去除結束后，向農田中按灌溉量為100m3/畝灌入水，驅除捕捉農田中的田鼠，自然靜置5天后，即可完成對重金屬污染土壤的修復。所述的優(yōu)選盆是將沙子用濃度為2%硝酸溶液和去離子水分別沖洗5次，再按600g/盆的量裝入花盆中制得。所述的營養(yǎng)液是由0.95份硝酸鈣、0.52份硝酸鉀、0.40份硝酸銨、0.15份磷酸二氫鉀、0.50份硫酸鎂、0.03份硫酸亞鐵和0.08份鉬酸鈉以及1000份水混合配制得到。實例2稱取披堿草、圓錐南芥、蕓苔和鴨拓草種子各30g，用20℃的溫水浸泡6h后放入室內苗床中在25℃下育苗，待幼苗長出2片真葉，從苗床中挖取幼苗，用去離子水沖洗去除根系泥土，再將幼苗移植于優(yōu)選盆中；每天向移植進優(yōu)選盆中的幼苗淋灑5ml營養(yǎng)液，靜置培養(yǎng)20天后，停止淋灑營養(yǎng)液改為淋灑質量濃度為200mg/l醋酸鉛溶液，控制淋灑量為5ml/天，如此培養(yǎng)15天后，停止淋灑醋酸鉛溶液改為淋灑質量濃度為200mg/l硝酸銅溶液，控制淋灑量為5ml/天，繼續(xù)培養(yǎng)15天后停止淋灑硝酸銅溶液改為淋灑質量濃度為200mg/l醋酸鋅溶液，控制淋灑量為5ml/天，靜置培養(yǎng)15天，培養(yǎng)完成后，存活下的植株即為優(yōu)選植株；按重量份數計，稱取20份黃岑、10份升麻、5份魚腥草、20份鎖陽和30份沙苑子放入石臼中，用石杵反復研磨搗碎30min得到混合中藥粉碎物；將混合中藥粉碎物和水按質量比為1:10混合后在100℃下熬制3h，熬制完成后過濾分離，分別得到中藥濾渣和中藥濾液，再按質量比為1:5將葡萄和中藥濾液混合后裝入發(fā)酵罐中，密封罐口后在30℃下密封發(fā)酵10天；待發(fā)酵結束后，取出發(fā)酵產物過濾分離，分別得到發(fā)酵濾渣和發(fā)酵濾液，將發(fā)酵濾渣和中藥濾渣混合得到墊底料，所得發(fā)酵濾液即為自制金屬活化劑；按行株距為50cm×40cm在待修復的農田中開挖種植坑，控制種植坑深度為8cm，向每個種植坑中添加厚度為1cm的墊底料，再在墊底料上方覆蓋一層厚度為1cm的土壤，最后將優(yōu)選植株栽入種植坑中，回土固定即可完成優(yōu)選植株移植；待優(yōu)選植株移植完成后，按灌溉量為50m3/畝向待修復農田中引水，使優(yōu)選植株自然生長15天，再將自制金屬活化劑按淋灑量為900ml/m2淋灑至待修復農田中，使優(yōu)選植株繼續(xù)自然生長15天；待自然生長結束后，按投加密度為90只/畝向待修復農田中投加田鼠，使田鼠自然取食待修復農田中優(yōu)選植株的根須，如此處理10天后，用收割機收割去除待修復農田中的優(yōu)選植株；待優(yōu)選植株收割去除結束后，向農田中按灌溉量為100m3/畝灌入水，驅除捕捉農田中的田鼠，自然靜置3天后，即可完成對重金屬污染土壤的修復。所述的優(yōu)選盆是將沙子用濃度為2%硝酸溶液和去離子水分別沖洗3次，再按500g/盆的量裝入花盆中制得。所述的營養(yǎng)液是由0.90份硝酸鈣、0.50份硝酸鉀、0.30份硝酸銨、0.13份磷酸二氫鉀、0.40份硫酸鎂、0.01份硫酸亞鐵和0.05份鉬酸鈉以及1000份水混合配制得到。實例3稱取披堿草、圓錐南芥、蕓苔和鴨拓草種子各35g，用30℃的溫水浸泡7h后放入室內苗床中在32℃下育苗，待幼苗長出2片真葉，從苗床中挖取幼苗，用去離子水沖洗去除根系泥土，再將幼苗移植于優(yōu)選盆中；每天向移植進優(yōu)選盆中的幼苗淋灑7ml營養(yǎng)液，靜置培養(yǎng)22天后，停止淋灑營養(yǎng)液改為淋灑質量濃度為200mg/l醋酸鉛溶液，控制淋灑量為7ml/天，如此培養(yǎng)15天后，停止淋灑醋酸鉛溶液改為淋灑質量濃度為200mg/l硝酸銅溶液，控制淋灑量為7ml/天，繼續(xù)培養(yǎng)15天后停止淋灑硝酸銅溶液改為淋灑質量濃度為200mg/l醋酸鋅溶液，控制淋灑量為7ml/天，靜置培養(yǎng)15天，培養(yǎng)完成后，存活下的植株即為優(yōu)選植株；按重量份數計，稱取25份黃岑、12份升麻、7份魚腥草、25份鎖陽和35份沙苑子放入石臼中，用石杵反復研磨搗碎35min得到混合中藥粉碎物；將混合中藥粉碎物和水按質量比為1:10混合后在105℃下熬制4h，熬制完成后過濾分離，分別得到中藥濾渣和中藥濾液，再按質量比為1:5將葡萄和中藥濾液混合后裝入發(fā)酵罐中，密封罐口后在35℃下密封發(fā)酵11天；待發(fā)酵結束后，取出發(fā)酵產物過濾分離，分別得到發(fā)酵濾渣和發(fā)酵濾液，將發(fā)酵濾渣和中藥濾渣混合得到墊底料，所得發(fā)酵濾液即為自制金屬活化劑；按行株距為50cm×40cm在待修復的農田中開挖種植坑，控制種植坑深度為9cm，向每個種植坑中添加厚度為1cm的墊底料，再在墊底料上方覆蓋一層厚度為1cm的土壤，最后將優(yōu)選植株栽入種植坑中，回土固定即可完成優(yōu)選植株移植；待優(yōu)選植株移植完成后，按灌溉量為50m3/畝向待修復農田中引水，使優(yōu)選植株自然生長17天，再將自制金屬活化劑按淋灑量為950ml/m2淋灑至待修復農田中，使優(yōu)選植株繼續(xù)自然生長17天；待自然生長結束后，按投加密度為95只/畝向待修復農田中投加田鼠，使田鼠自然取食待修復農田中優(yōu)選植株的根須，如此處理12天后，用收割機收割去除待修復農田中的優(yōu)選植株；待優(yōu)選植株收割去除結束后，向農田中按灌溉量為100m3/畝灌入水，驅除捕捉農田中的田鼠，自然靜置4天后，即可完成對重金屬污染土壤的修復。所述的優(yōu)選盆是將沙子用濃度為2%硝酸溶液和去離子水分別沖洗4次，再按550g/盆的量裝入花盆中制得。所述的營養(yǎng)液是由0.92份硝酸鈣、0.51份硝酸鉀、0.35份硝酸銨、0.14份磷酸二氫鉀、0.45份硫酸鎂、0.02份硫酸亞鐵和0.07份鉬酸鈉以及1000份水混合配制得到。對照例1：利用植物修復法進行修復，使用的植物為牧草。對照例2：利用微生物法進行修復，使用的微生物為硫酸還原菌。對照例3：利用動物修復法進行修復，使用的動物為蚯蚓。選取重金屬含量大體一致的重金屬土壤，運用實例及對照例的修復方法進行修復，并將實例及對照例修復后的農田的土壤進行采樣，檢測出土壤的ph為6.8～7.2，再根據《土壤環(huán)境質量標準》gb15618-1995的標準進行檢測重金屬含量，檢測數據如表1。鋅（mg/kg）鉛（mg/kg）銅（mg/kg）鎘（mg/kg）未處理前85654582297.2實例1210200320.15實例2190180300.10實例3195220290.13對照例1260270651.5對照例2230252450.8對照例3240260561.2由表1可知，本發(fā)明重金屬修復方法修復效果好，達到農田治理標準，有利于農作物生長。當前第1頁12