一種生物質強化鹽鹼汙染土壤的原位修複方法

2023-09-16 12:15:35 2

專利名稱：：一種生物質強化鹽鹼汙染土壤的原位修複方法
技術領域：
：本發明屬於環境修復技術，特別涉及一種生物質強化鹽鹼汙染土壤的原位修複方法。技術背景鹽鹼地汙染是常見的土壤汙染類型之一，目前國內鹽鹼地約有0.45億畝。由於耕地的不良利用，我國耕地的鹽鹼化非常嚴重。目前對鹽鹼地的治理主要有水浸洗鹽、覆蓋物降低蒸發量以及鹽鹼土壤的生物修復幾種主要的方法。水浸洗鹽是常用鹽鹼地治理方法之一，但傳統的水浸洗鹽方法容易發生返鹽；覆蓋物降低蒸發量對土壤的鹽鹼化過程有很好的抑制作用，但是對已經形成的鹽鹼化土壤不能進行有效的治理；而鹽鹼土壤的生物修復是指通過耐鹽微生物以及耐鹽植物對鹽鹼土壤進行改良。同時，通過農業耕作等綜合措施來實現鹽鹼地的改良也是目前使用較多的方法，但是鹽鹼土壤治理效率較低。在上述鹽鹼地的改良方法中，都存在一個重要的問題，就是返鹽現象的發生。伴隨著地表水的蒸發，淺層土壤中形成利於返鹽的毛細現象。深層水通過倒虹吸作用到達土壤的表面，同時攜帶深層鹽離子返回到土壤表面，發生返鹽。覆蓋物降低土壤蒸發量可以一定程度的抑制返鹽，但效果不理想。目前已經發展了利用機械翻耕的方法人工切斷淺層土形成的毛細管來阻斷返鹽。但機械翻耕的方法受限於治理鹽鹼地的狀態，阻斷返鹽的效率低。G.Guo等人2006年在BiosystemsEngineering94巻第1期上發表文章，在實驗室土柱模擬實驗中，距地表50cm處構建土壤疏鬆層，並研究了其對返鹽的影響，結果表明構建土壤疏鬆層的土柱，返鹽得到了明顯抑制；相比沒有構建土壤疏鬆層的土柱，淺層土的水分蒸發也得到了抑制，疏鬆層的構建可以起到保水的作用。喬海龍2006年在《土壤通報》上發表文章，利用玉米秸稈進行不同的覆蓋方式的考察，實驗研究表明，玉米秸稈在土壤20cm處覆蓋可以形成一個毛細管障礙層，明顯降低深層土壤水分蒸發量，減少了深層土壤鹽分向表層的運移。兩者的研究證明通過在土壤淺層土和深層土之間構建疏鬆層，可以有效切斷土壤中形成的毛細管，阻斷返鹽。但G.GllO等人的方法構建疏鬆層的方法複雜，不利於大面積推廣；喬海龍通過在20cm處覆蓋玉米秸稈，解決了疏鬆層構建的問題，但是沒有考慮秸稈在土壤中的轉化帶來的附帶效應。生物質在土壤中通過微生物的作用可以生成腐殖質等有機質物質，土壤中的有機質對土壤團粒結構的維持，以及土壤的肥力等都有重要的作用。在汙染土壤中，土壤的腐殖質都有一定程度的流失，使得土壤板結退化，進一步加重了汙染。而正常的土地作物的種植有利於土壤結構的維持以及腐殖質的循環。
發明內容本發明的目的是針對利用水浸洗鹽進行鹽鹼地治理過程中存在的問題，提供了一種生物質強化鹽鹼汙染土壤的原位修複方法。其特徵在於，該方法實施步驟包括1)選擇鹽鹼汙染耕地，在場地周圍修築高30cm左右的圍堰，阻止洗鹽水的外排，防止對正常耕地的二次汙染；2)在機械翻耕前，向農業生產中的廢棄秸稈等生物質添加生物質降解菌，利用微生物作用實現生物質在土壤中向腐殖酸的轉化，改善鹽鹼汙染土壤的團粒結構，增強汙染土壤的肥力；3)將步驟2添加生物質降解菌的生物質，通過機械翻耕的方法快速方便的在深25~50cm處構建厚度為315cm的疏鬆生物質層，可以有效的阻斷返鹽的毛細管，可以促進水浸洗鹽的效率；4)通過自然降水和人工灌溉的方法進行水浸洗鹽；，5)在地表電導率低於10ms/cm時，通過種植植物從而實現鹽鹼地的有效治理。所述生物質降解菌由細菌和真菌組成。細菌為具有纖維素降解能力的細菌如熱厭氧桿菌屬(^e2770朋ae/Y^s"er)(胡國全等，應用與環境生物學報，10(2):197-201，2004);生孢噬纖維菌(5^,ocj^op力站3)(於珊珊等，應用與環境生物學報，12(6):854-856，2006);假單胞菌屬(/^e〃cb膨，ssp.)(JoC等，FOODSCIENCEANDBIOTECHNOLOGY13(6):712-718DEC2004)等，細菌添加量為105101QCFU/Kg生物質；真菌為白腐真菌、木黴屬、麴黴屬等，如來自白腐真菌的黃孢原毛平革菌(屍力s/erocAge"cArysosporiw)，來自木黴屬的綠色木黴(7>ic/c>oferz7ic/cofena3reesei)、康氏木霧(7ric力ooferffl3hywV^h')等，來自麴黴屬的灰綠麴黴U印erp'7hs^朋ciA)、黑麴黴(Asperw'/AAs;w'ger)、米麴黴(As^ei^7'〃iAferr6V^)等(上述菌種均可購自中國普通微生物菌種保藏中心)。添加量為20100mgbiomass/Kg生物質。所述生物質包含農業生產中產生的廢棄物——農作物秸稈；辦公產生的紙質類廢棄物或棉質類廢棄物。所述種植植物為苜蓿、小麥、稻穀中的一種。本發明的有益效果是利用農業生產中的廢棄物，通過機械翻耕的方法快速方便的在土壤淺層土和深層土之間構建疏鬆層，可以有效的阻斷返鹽的毛細管。同時利用生物質中添加的生物質降解菌，實現生物質在土壤中的轉化，轉化產物可以有效改善鹽鹼汙染土壤的團粒結構，提高鹽鹼汙染土壤的肥力。土壤團粒結構的改善以及肥力的提高為植物種植打下良好的基礎，本發明進一步通過汙染土壤水浸洗鹽結束後植物的種植，徹底修復鹽鹼汙染土壤。本發明方法簡單可行，原料易得，在鹽鹼地的汙染治理中有很廣的推廣前景。具體實施方式本發明提供了一種生物質強化鹽鹼汙染土壤的原位修複方法。向鹽鹼汙染土壤中添加生物質降解菌的生物質，利用機械翻耕的方法來構建水浸洗鹽過程中的疏鬆生物質層，阻斷毛細現象的發生從而阻斷水鹽運動中的毛細返鹽現象，提高水浸洗鹽的效率。利用添加的生物質降解菌實現生物質在土壤中的轉化，改善鹽鹼土壤的團粒結構及肥力，恢復鹽鹼汙染土壤的種植能力，最後通過種植作物來進一步修復鹽鹼汙染土壤。以下通過實施例進一步描述本發明的應用效果，但不限制本發明。實施例實施例中的油鹽鹼汙染土壤位於河南襥陽中原油田，面積11畝。試驗在2006年實施。襥陽位於河南省北部，年平均降水量500ran600ram，屬於河南比較乾旱的地區。實施例中汙染土壤中鹽含量為正常耕地的410倍，試驗場地土壤鹽鹼化嚴重，pH局部區域達到9.5。實施例實施步驟如下1)在場地周圍修築高30cm左右的圍堰，阻止洗鹽水的外排，防止對正常耕地的二次汙染；2)在機械翻耕前，向農業生產中的廢棄秸稈等生物質添加生物質降解菌，其中細菌為銅綠假單胞菌，真菌為黃孢原毛平革菌；'3)將步驟2添加生物質降解菌的生物質，通過機械翻耕的方法快速方便的在深25cm處構建厚度為5cm的疏鬆生物質層，可以有效的阻斷返鹽的毛細管，促進水浸洗鹽的效率。4)通過自然降水和人工灌溉的方法進行水浸洗鹽；水浸洗鹽自7月下旬開始，利用井水澆灌一次，水量為0.3m'i/V耕地，以後皆為8月9月雨季的正常降水(降水量為130mm)洗鹽；5)10月IO號通過種植小麥進一步強化鹽鹼汙染的治理。在實施例中，使用麥秸構建生物質疏鬆層，向生物質添加生物質降解菌促進生物質在土壤中的轉化，所使用的細菌為銅綠假單胞菌，真菌為黃孢原毛平革菌。實施例中水浸洗鹽自7月下旬開始，7月下旬利用井水澆灌一次，水量為0.3m7ii/耕地。其餘皆為中原油田8月9月的正常降水(降水量為130mm)。至9月中旬，實施例中的汙染土壤的鹽含量已經達到正常耕地的要求，水浸洗鹽效率如後面表1所示。在實施例中，通過在場地周圍修築高30cm左右的圍堰，阻止洗鹽水的外排，防止對正常耕地的二次汙染。水浸洗鹽結束後，通過種植小麥對鹽鹼汙染土壤進行進一步改良本發明已參照較優實施方案作了描述，熟悉上述詳細描述的本領域的技術人員可以作出許多變動和替換，其均包含在本發明的範圍和實質內容中。表l水浸洗鹽效率tableseeoriginaldocumentpage8權利要求1.一種生物質強化鹽鹼汙染土壤的原位修複方法，其特徵在於向鹽鹼汙染土壤中添加生物質降解菌的生物質，利用機械翻耕的方法來構建水浸洗鹽過程中的疏鬆生物質層，阻斷毛細現象的發生從而阻斷水鹽運動中的毛細返鹽現象，提高水浸洗鹽的效率；同時利用添加的生物質降解菌實現生物質在土壤中的轉化，改善鹽鹼土壤的團粒結構及肥力，恢復鹽鹼汙染土壤的種植能力，最後通過種植作物來進一步修復鹽鹼汙染土壤。2.根據權利要求1所述生物質強化鹽鹼汙染土壤的原位修複方法，其特徵在於該方法實施步驟包括1)選擇鹽鹼汙染耕地，在場地周圍修築高30cm左右的圍堰，阻止洗鹽水的外排，防止對正常耕地的二次汙染；2)在機械翻耕前，向農業生產中的廢棄秸稈等生物質添加生物質降解菌，利用微生物作用實現生物質在土壤中向腐殖酸的轉化，改善鹽鹼汙染土壤的團粒結構，增強汙染土壤的肥力；3)將步驟2添加生物質降解菌的生物質，通過機械翻耕的方法快速方便的在深2550cm處構建厚度為315cm的疏鬆生物質層，可以有效的阻斷返鹽的毛細管，促進水浸洗鹽的效率；4)通過自然降水和人工灌溉的方法進行水浸洗鹽；5)在後續通過種植植物從而實現鹽鹼地的有效治理。3.根據權利要求1所述生物質強化鹽鹼汙染土壤的原位修複方法，其特徵在於所述生物質降解菌由細菌和真菌組成；其中細菌為具有纖維素降解能力的細菌如熱厭氧桿菌屬(77er/^朋aaro力acter)、生孢噬纖維菌(5^orocyto;/a^2)、假單胞菌屬(屍se"&歷o朋ss/.)等，細菌添加量為10'510'。CFU/Kg生物質；真菌為白腐真菌、木黴屬、麴黴屬等，如來自白腐真菌的黃孢原毛平革菌(屍力朋er。c/a"ec力i7^邵orj'咖)，來自木黴屬的綠色木黴(Wc力(9ofer鵬ririVe)、裡氏木黴(7>j'cAoofe_ra7er)、米麴黴Us^ei^iW^terre^)等(上述菌種均可購自中國普通微生物菌種保藏巾心)，添加量為20100mgbiomass/Kg生物質。4.根據權利要求1所述生物質強化鹽鹼汙染土壤的原位修複方法，其特徵在於所述生物質包含農業生產中產生的廢棄物——農作物秸稈；辦公產生的紙質類廢棄物或棉質類廢棄物。5.根據權利要求1所述生物質強化鹽鹼汙染土壤的原位修複方法，其特徵在於所述種植植物為苜蓿、小麥、稻穀中的一種。全文摘要本發明公開了屬於環境修復技術的一種生物質強化鹽鹼汙染土壤的原位修複方法。向鹽鹼汙染土壤中添加生物質降解菌的生物質，利用機械翻耕的方法來構建水浸洗鹽過程中的疏鬆生物質層，阻斷毛細現象的發生從而阻斷水鹽運動中的毛細返鹽現象，提高水浸洗鹽的效率。同時利用添加的生物質降解菌實現生物質在土壤中的轉化，改善鹽鹼土壤的團粒結構及肥力，恢復鹽鹼汙染土壤的種植能力，最後通過種植作物來進一步修復鹽鹼汙染土壤。本發明方法簡單可行，原料易得，在鹽鹼地的汙染治理中有很廣的推廣前景。文檔編號B09C1/10GK101130195SQ200710119859公開日2008年2月27日申請日期2007年8月1日優先權日2007年8月1日發明者錚劉,坤張,張敏蓮,徐圓圓,花秀夫申請人:中國石油化工股份有限公司;清華大學