本發(fā)明屬于污染土壤修復(fù)治理技術(shù)，是一種降低土壤中重金屬有效態(tài)的方法，特別是一種人為強化土壤自凈作用修復(fù)重金屬污染土壤的方法。
背景技術(shù)：
土壤污染是一個全球性污染問題，直接關(guān)系到人類的健康發(fā)展。2014年環(huán)境保護部和國土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》表明：全國耕地土壤點位超標率達到19.4%，礦區(qū)周圍土壤超標點位占33.4%。污染類型以無機型為主，有機型次之，復(fù)合型污染比重較小，無機污染物超標點位數(shù)占全部超標點位的82.8%，主要為重金屬污染。
土壤中重金屬積累到一定程度，不僅會導(dǎo)致土壤退化，農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降，而且還可以通過徑流、淋失作用污染地表水和地下水，惡化水文環(huán)境，并可能直接毒害植物或通過食物鏈途徑危害人體健康。目前，世界各國對土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)進行廣泛研究，取得相應(yīng)進展，包括物理法、化學法、生物法等。
物理方法主要分為熱處理法、隔離法、客土換土法、排土填埋法以及稀釋法。但是無論哪種修復(fù)方法都不能很好的解決經(jīng)濟實用性和“二次破壞”、“二次污染”的問題?；瘜W方法主要有化學固定法和土壤淋濾法等。用化學方法治理重金屬污染土壤，其治理效果和費用都適中，對中輕度污染土壤特別適用，化學修復(fù)是在土壤原位上進行的修復(fù)技術(shù)，簡單易行，但并不是一種永久修復(fù)措施，因該法只改變了重金屬在土壤中存在的形態(tài)，金屬元素仍保留在土壤中，容易再度活化導(dǎo)致“二次污染”。因此在實際應(yīng)用此法進行土壤重金屬污染的治理時，必須考慮如何監(jiān)測土壤中重金屬元素的生物有效性變化。生物法主要包括植物修復(fù)、微生物修復(fù)以及動物修復(fù)等三種方法。植物修復(fù)技術(shù)是一種以植物忍耐和超量富集某種污染物的理論為基礎(chǔ)，利用自然生長或遺傳工程培育的植物及其共存微生物體系，清除污染物的一種環(huán)境治理技術(shù)。存在治理普遍性弱，應(yīng)用范圍較小以及修復(fù)周期長等缺點。微生物法是利用土壤中某些微生物的生物活性對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用，把重金屬離子轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物，從而降低土壤中重金屬的毒性。對于微生物修復(fù)來說，在科研和實驗室水平，其修復(fù)效果較好，放入現(xiàn)場條件，干擾因素復(fù)雜，可能出現(xiàn)新問題。動物修復(fù)法是利用土壤中某些動物（如蚯蚓、鼠類等）能吸收重金屬的特性，在一定程度上降低污染土壤中重金屬含量，達到動物修復(fù)重金屬污染土壤的目的。由此可見，需要有更大的投入來探索更為先進有效和更為經(jīng)濟的污染土壤治理和修復(fù)的各項技術(shù)與方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有重金屬土壤修復(fù)技術(shù)問題，提出一種人為強化土壤自凈作用修復(fù)重金屬污染土壤的方法，該方法采用綠色化的修復(fù)技術(shù)，每年可實施治理1-2次，對環(huán)境造成零污染，在農(nóng)閑時操作，不影響耕作，有效使土壤中重金屬污染情況得到好轉(zhuǎn)。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，其具體的技術(shù)方案如下：
一種人為強化土壤自凈作用修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于：包括如下步驟：
1）對于重金屬污染土壤，翻耕土壤，翻耕深度達到20-40cm；
2）翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為50-80m3/畝；
3）當步驟2）的噴淋完成后：
對室外溫度大于15℃的地區(qū)，噴淋完成后4-6h在土壤表層覆膜；
對室外溫度小于15℃的地區(qū)，噴淋完成后4-6h在土壤表層覆膜，并加蓋保溫材料；
4）步驟3）的處理后保持密閉性20-40天；
5）揭開密閉膜，取樣，翻耕土壤，翻耕深度達到15-30cm；
6）翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為30-50m3/畝；
7）當步驟6）的噴淋完成后：
對室外溫度大于15℃的地區(qū)，噴淋完成后4-6h在土壤表層覆膜；
對室外溫度小于15℃的地區(qū)，噴淋完成后4-6h在土壤表層覆膜，并加蓋保溫材料；
8）步驟7）的處理后保持密閉性20-40天；
9）揭開密閉膜，取樣，檢測土壤中重金屬有效態(tài)。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟1）中對于重金屬污染土壤選取農(nóng)閑時段進行翻耕，所述的農(nóng)閑時段根據(jù)作物時間而確定，主要選擇室外溫度在5-35℃時進行翻耕。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟2）中所述翻耕后4-6h噴淋營養(yǎng)液。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟2）和步驟6）中所述營養(yǎng)液的配方為：mgso4·7h2o1-3g/l、酵母膏0.5-2.0g/l、kh2po40.2-1.0g/l、na2so40.2-1.0g/l、nh4cl0.5-2.0g/l、c3h5o3na0.5-4.0g/l、抗壞血酸0.02-0.2g/l。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟3）和步驟7）所述的膜為密封性能好的優(yōu)質(zhì)膜，顏色為深色。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟3）和步驟7）所述的膜為聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其他樹脂制成的塑料膜，膜的厚度為0.05-0.20mm。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟5）所述的揭開密閉膜后4-6h翻耕土壤。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟6）中所述翻耕后4-6h噴淋營養(yǎng)液。
本發(fā)明優(yōu)選的，步驟2）和步驟6）中所述保溫材料均選擇稻草。
對于步驟1）中，所述農(nóng)閑時段根據(jù)作物時間而確定，一年四季均可，建議室外溫度在5-35℃。
對于步驟5）和步驟9）中的取樣，用于檢測土壤中特定微生物數(shù)量，便于記錄治理過程中的土壤性質(zhì)變化。
對于步驟3）和步驟7）中所述保溫材料均可以選擇稻草等農(nóng)村常見物。
本發(fā)明的有益效果如下：
本發(fā)明通過翻耕下層土壤，加入指定營養(yǎng)液，并覆膜密封，使土壤中常見的一類厭氧微生物在人為作用下，迅速繁殖生長，生長過程中產(chǎn)生的h2s與土壤中的重金屬形成硫化金屬沉淀，從而不被作物吸收，土壤重金屬污染問題得到治理。治理結(jié)束后，揭膜，多余的h2s逸出，失去厭氧環(huán)境，土壤恢復(fù)正常，殘余營養(yǎng)液繼續(xù)為深層土壤中的厭氧微生物所利用，對土壤及作物無害。該修復(fù)法綠色環(huán)保，治理重金屬土壤過程中對環(huán)境不構(gòu)成污染，可每年實施操作1-2次，逐步改善土壤重金屬污染狀況，工藝簡單，易于推廣。
具體實施方式
實施例1
一種人為強化土壤自凈作用修復(fù)重金屬污染土壤的方法，包括如下步驟：
1）對于重金屬污染土壤，翻耕土壤，翻耕深度達到20cm；
2）翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為50m3/畝；
3）當步驟2）的噴淋完成后：
對室外溫度大于15℃的地區(qū)，噴淋完成后4h在土壤表層覆膜；
對室外溫度小于15℃的地區(qū)，噴淋完成后4h在土壤表層覆膜，并加蓋保溫材料；
4）步驟3）的處理后保持密閉性20天；
5）揭開密閉膜，取樣，翻耕土壤，翻耕深度達到15cm；
6）翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為30m3/畝；
7）當步驟6）的噴淋完成后：
對室外溫度大于15℃的地區(qū)，噴淋完成后4h在土壤表層覆膜；
對室外溫度小于15℃的地區(qū)，噴淋完成后4-6h在土壤表層覆膜，并加蓋保溫材料；
8）步驟7）的處理后保持密閉性20天；
9）揭開密閉膜，取樣，檢測土壤中重金屬有效態(tài)。
實施例2
一種人為強化土壤自凈作用修復(fù)重金屬污染土壤的方法，包括如下步驟：
1）對于重金屬污染土壤，翻耕土壤，翻耕深度達到40cm；
2）翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為80m3/畝；
3）當步驟2）的噴淋完成后：
對室外溫度大于15℃的地區(qū)，噴淋完成后6h在土壤表層覆膜；
對室外溫度小于15℃的地區(qū)，噴淋完成后6h在土壤表層覆膜，并加蓋保溫材料；
4）步驟3）的處理后保持密閉性40天；
5）揭開密閉膜，取樣，翻耕土壤，翻耕深度達到30cm；
6）翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為50m3/畝；
7）當步驟6）的噴淋完成后：
對室外溫度大于15℃的地區(qū)，噴淋完成后6h在土壤表層覆膜；
對室外溫度小于15℃的地區(qū)，噴淋完成后6h在土壤表層覆膜，并加蓋保溫材料；
8）步驟7）的處理后保持密閉性40天；
9）揭開密閉膜，取樣，檢測土壤中重金屬有效態(tài)。
實施例3
一種人為強化土壤自凈作用修復(fù)重金屬污染土壤的方法，包括如下步驟：
1）對于重金屬污染土壤，翻耕土壤，翻耕深度達到30cm；
2）翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為65m3/畝；
3）當步驟2）的噴淋完成后：
對室外溫度大于15℃的地區(qū)，噴淋完成后5h在土壤表層覆膜；
對室外溫度小于15℃的地區(qū)，噴淋完成后5h在土壤表層覆膜，并加蓋保溫材料；
4）步驟3）的處理后保持密閉性30天；
5）揭開密閉膜，取樣，翻耕土壤，翻耕深度達到23cm；
6）翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為40m3/畝；
7）當步驟6）的噴淋完成后：
對室外溫度大于15℃的地區(qū)，噴淋完成后5h在土壤表層覆膜；
對室外溫度小于15℃的地區(qū)，噴淋完成后5h在土壤表層覆膜，并加蓋保溫材料；
8）步驟7）的處理后保持密閉性30天；
9）揭開密閉膜，取樣，檢測土壤中重金屬有效態(tài)。
實施例4
一種人為強化土壤自凈作用修復(fù)重金屬污染土壤的方法，包括如下步驟：
1）對于重金屬污染土壤，翻耕土壤，翻耕深度達到21cm；
2）翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為60m3/畝；
3）當步驟2）的噴淋完成后：
對室外溫度大于15℃的地區(qū)，噴淋完成后4.5h在土壤表層覆膜；
對室外溫度小于15℃的地區(qū)，噴淋完成后5.5h在土壤表層覆膜，并加蓋保溫材料；
4）步驟3）的處理后保持密閉性33天；
5）揭開密閉膜，取樣，翻耕土壤，翻耕深度達到16cm；
6）翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為36m3/畝；
7）當步驟6）的噴淋完成后：
對室外溫度大于15℃的地區(qū)，噴淋完成后5.5h在土壤表層覆膜；
對室外溫度小于15℃的地區(qū)，噴淋完成后4.5h在土壤表層覆膜，并加蓋保溫材料；
8）步驟7）的處理后保持密閉性38天；
9）揭開密閉膜，取樣，檢測土壤中重金屬有效態(tài)。
實施例5
在實施例1-4的基礎(chǔ)上：
優(yōu)選的，步驟1）中對于重金屬污染土壤選取農(nóng)閑時段進行翻耕，所述的農(nóng)閑時段根據(jù)作物時間而確定，選擇室外溫度在5-35℃時進行翻耕。
優(yōu)選的，步驟2）中所述翻耕后4h噴淋營養(yǎng)液。
優(yōu)選的，步驟2）和步驟6）中所述營養(yǎng)液的配方為：mgso4·7h2o1g/l、酵母膏0.5g/l、kh2po40.2g/l、na2so40.2g/l、nh4cl0.5g/l、c3h5o3na0.5g/l、抗壞血酸0.02g/l。
優(yōu)選的，步驟3）和步驟7）所述的膜為密封性能好的優(yōu)質(zhì)膜，顏色為深色。
優(yōu)選的或者進一步的，步驟3）和步驟7）所述的膜為聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯制成的塑料膜，膜的厚度為0.05mm。
優(yōu)選的，步驟5）所述的揭開密閉膜后4h翻耕土壤。
優(yōu)選的，步驟6）中所述翻耕后4h噴淋營養(yǎng)液。
優(yōu)選的，步驟2）和步驟6）中所述保溫材料均選擇稻草。
實施例6
在實施例1-4的基礎(chǔ)上：
優(yōu)選的，步驟1）中對于重金屬污染土壤選取農(nóng)閑時段進行翻耕，所述的農(nóng)閑時段根據(jù)作物時間而確定，選擇室外溫度在5-35℃時進行翻耕。
優(yōu)選的，步驟2）中所述翻耕后6h噴淋營養(yǎng)液。
優(yōu)選的，步驟2）和步驟6）中所述營養(yǎng)液的配方為：mgso4·7h2o3g/l、酵母膏2.0g/l、kh2po41.0g/l、na2so41.0g/l、nh4cl2.0g/l、c3h5o3na4.0g/l、抗壞血酸0.2g/l。
優(yōu)選的，步驟3）和步驟7）所述的膜為密封性能好的優(yōu)質(zhì)膜，顏色為深色。
優(yōu)選的或者進一步的，步驟3）和步驟7）所述的膜為聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯制成的塑料膜，膜的厚度為0.20mm。
優(yōu)選的，步驟5）所述的揭開密閉膜后6h翻耕土壤。
優(yōu)選的，步驟6）中所述翻耕后6h噴淋營養(yǎng)液。
優(yōu)選的，步驟2）和步驟6）中所述保溫材料均選擇稻草。
實施例7
在實施例1-4的基礎(chǔ)上：
優(yōu)選的，步驟1）中對于重金屬污染土壤選取農(nóng)閑時段進行翻耕，所述的農(nóng)閑時段根據(jù)作物時間而確定，選擇室外溫度在5-35℃時進行翻耕。
優(yōu)選的，步驟2）中所述翻耕后5h噴淋營養(yǎng)液。
優(yōu)選的，步驟2）和步驟6）中所述營養(yǎng)液的配方為：mgso4·7h2o2g/l、酵母膏1.25g/l、kh2po40.6g/l、na2so40.6g/l、nh4cl1.25g/l、c3h5o3na2.25g/l、抗壞血酸0.11g/l。
優(yōu)選的，步驟3）和步驟7）所述的膜為密封性能好的優(yōu)質(zhì)膜，顏色為深色。
優(yōu)選的或者進一步的，步驟3）和步驟7）所述的膜為聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯制成的塑料膜，膜的厚度為0.125mm。
優(yōu)選的，步驟5）所述的揭開密閉膜后5h翻耕土壤。
優(yōu)選的，步驟6）中所述翻耕后5h噴淋營養(yǎng)液。
優(yōu)選的，步驟2）和步驟6）中所述保溫材料均選擇稻草。
實施例8
在實施例1-4的基礎(chǔ)上：
優(yōu)選的，步驟1）中對于重金屬污染土壤選取農(nóng)閑時段進行翻耕，所述的農(nóng)閑時段根據(jù)作物時間而確定，選擇室外溫度在5-35℃時進行翻耕。
優(yōu)選的，步驟2）中所述翻耕后4.5h噴淋營養(yǎng)液。
優(yōu)選的，步驟2）和步驟6）中所述營養(yǎng)液的配方為：mgso4·7h2o1.2g/l、酵母膏0.7g/l、kh2po40.9g/l、na2so40.8g/l、nh4cl1.5g/l、c3h5o3na3.1g/l、抗壞血酸0.07g/l。
優(yōu)選的，步驟3）和步驟7）所述的膜為密封性能好的優(yōu)質(zhì)膜，顏色為深色。
優(yōu)選的或者進一步的，步驟3）和步驟7）所述的膜為聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯制成的塑料膜，膜的厚度為0.16mm。
優(yōu)選的，步驟5）所述的揭開密閉膜后5.5h翻耕土壤。
優(yōu)選的，步驟6）中所述翻耕后5.5h噴淋營養(yǎng)液。
優(yōu)選的，步驟2）和步驟6）中所述保溫材料均選擇稻草。
實施例9
取某一山頂旱地土壤為治理目標，治理期內(nèi)，室外溫度為25-32℃。翻耕土壤，翻耕深度為40cm，翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為80m3/畝，在土壤表層覆膜，保持密閉性40天，揭開密閉膜，取樣（檢測土壤中特定微生物數(shù)量），再次翻耕土壤，翻耕深度為30cm，翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為50m3/畝，在土壤表層覆膜，保持密閉性40天，揭開密閉膜，取樣，檢測土壤中重金屬有效態(tài)。
經(jīng)測定，治理前土壤中的污染重金屬為as、cu、cr和ni，其有效態(tài)分別為0.014ppm、5.39ppm、1.86ppm和5.84ppm，治理后土壤中as、cu、cr和ni的有效態(tài)分別降為0.011ppm、4.62ppm、1.04ppm和4.86ppm，治理效率分別為21.43%、14.29%、44.09%和16.78%。
實施例10
取某一山頂旱地土壤為治理目標，治理期內(nèi)，室外溫度為5-15℃。翻耕土壤，翻耕深度為20cm，翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為50m3/畝，在土壤表層覆膜并加蓋稻草保溫，保持密閉性20天，揭開密閉膜，取樣（檢測土壤中特定微生物數(shù)量），再次翻耕土壤，翻耕深度為15cm，翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為30m3/畝，在土壤表層覆膜并加蓋稻草保溫，保持密閉性20天，揭開密閉膜，取樣，檢測土壤中重金屬有效態(tài)。
經(jīng)測定，治理前土壤中的污染重金屬為as、cu、cr和ni，其有效態(tài)分別為0.014ppm、5.39ppm、1.86ppm和5.84ppm，治理后土壤中as、cu、cr和ni的有效態(tài)分別降為0.012ppm、4.67ppm、1.18ppm和5.02ppm，治理效率分別為14.29%、13.36%、36.56%和14.04%。
實施例11
取某一冶煉廠附近旱地土壤為治理目標，治理期內(nèi)，室外溫度為26-34℃。翻耕土壤，翻耕深度為40cm，翻耕噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為80m3/畝，在土壤表層覆膜，保持密閉性40天，揭開密閉膜，取樣（檢測土壤中特定微生物數(shù)量），再次翻耕土壤，翻耕深度為30cm，翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為50m3/畝，在土壤表層覆膜，保持密閉性40天，揭開密閉膜，取樣，檢測土壤中重金屬有效態(tài)。
經(jīng)測定，治理前土壤中的污染重金屬為cd和zn，其有效態(tài)分別為2.08ppm和212ppm，治理后土壤中cd和zn的有效態(tài)分別降為1.27ppm和150ppm，治理效率分別為38.94%和29.25%。
實施例12
取某一冶煉廠附近旱地土壤為治理目標，治理期內(nèi)，室外溫度為10-15℃。翻耕土壤，翻耕深度為20cm，翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為50m3/畝，在土壤表層覆膜并加蓋稻草保溫，保持密閉性20天，揭開密閉膜，取樣（檢測土壤中特定微生物數(shù)量），再次翻耕土壤，翻耕深度為15cm，翻耕后噴淋營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的噴淋量為30m3/畝，在土壤表層覆膜并加蓋稻草保溫，保持密閉性20天，揭開密閉膜，取樣，檢測土壤中重金屬有效態(tài)。
經(jīng)測定，治理前土壤中的污染重金屬為cd和zn，其有效態(tài)分別為2.08ppm和212ppm，治理后土壤中cd和zn的有效態(tài)分別降為1.34ppm和143ppm，治理效率分別為35.58%和32.55%。