專利名稱::一種生物質(zhì)強(qiáng)化鹽堿污染土壤的原位修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明屬于環(huán)境修復(fù)技術(shù),特別涉及一種生物質(zhì)強(qiáng)化鹽堿污染土壤的原位修復(fù)方法。技術(shù)背景鹽堿地污染是常見的土壤污染類型之一,目前國內(nèi)鹽堿地約有0.45億畝。由于耕地的不良利用,我國耕地的鹽堿化非常嚴(yán)重。目前對鹽堿地的治理主要有水浸洗鹽、覆蓋物降低蒸發(fā)量以及鹽堿土壤的生物修復(fù)幾種主要的方法。水浸洗鹽是常用鹽堿地治理方法之一,但傳統(tǒng)的水浸洗鹽方法容易發(fā)生返鹽;覆蓋物降低蒸發(fā)量對土壤的鹽堿化過程有很好的抑制作用,但是對已經(jīng)形成的鹽堿化土壤不能進(jìn)行有效的治理;而鹽堿土壤的生物修復(fù)是指通過耐鹽微生物以及耐鹽植物對鹽堿土壤進(jìn)行改良。同時,通過農(nóng)業(yè)耕作等綜合措施來實(shí)現(xiàn)鹽堿地的改良也是目前使用較多的方法,但是鹽堿土壤治理效率較低。在上述鹽堿地的改良方法中,都存在一個重要的問題,就是返鹽現(xiàn)象的發(fā)生。伴隨著地表水的蒸發(fā),淺層土壤中形成利于返鹽的毛細(xì)現(xiàn)象。深層水通過倒虹吸作用到達(dá)土壤的表面,同時攜帶深層鹽離子返回到土壤表面,發(fā)生返鹽。覆蓋物降低土壤蒸發(fā)量可以一定程度的抑制返鹽,但效果不理想。目前已經(jīng)發(fā)展了利用機(jī)械翻耕的方法人工切斷淺層土形成的毛細(xì)管來阻斷返鹽。但機(jī)械翻耕的方法受限于治理鹽堿地的狀態(tài),阻斷返鹽的效率低。G.Guo等人2006年在BiosystemsEngineering94巻第1期上發(fā)表文章,在實(shí)驗(yàn)室土柱模擬實(shí)驗(yàn)中,距地表50cm處構(gòu)建土壤疏松層,并研究了其對返鹽的影響,結(jié)果表明構(gòu)建土壤疏松層的土柱,返鹽得到了明顯抑制;相比沒有構(gòu)建土壤疏松層的土柱,淺層土的水分蒸發(fā)也得到了抑制,疏松層的構(gòu)建可以起到保水的作用。喬海龍2006年在《土壤通報(bào)》上發(fā)表文章,利用玉米秸稈進(jìn)行不同的覆蓋方式的考察,實(shí)驗(yàn)研究表明,玉米秸稈在土壤20cm處覆蓋可以形成一個毛細(xì)管障礙層,明顯降低深層土壤水分蒸發(fā)量,減少了深層土壤鹽分向表層的運(yùn)移。兩者的研究證明通過在土壤淺層土和深層土之間構(gòu)建疏松層,可以有效切斷土壤中形成的毛細(xì)管,阻斷返鹽。但G.GllO等人的方法構(gòu)建疏松層的方法復(fù)雜,不利于大面積推廣;喬海龍通過在20cm處覆蓋玉米秸稈,解決了疏松層構(gòu)建的問題,但是沒有考慮秸稈在土壤中的轉(zhuǎn)化帶來的附帶效應(yīng)。生物質(zhì)在土壤中通過微生物的作用可以生成腐殖質(zhì)等有機(jī)質(zhì)物質(zhì),土壤中的有機(jī)質(zhì)對土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的維持,以及土壤的肥力等都有重要的作用。在污染土壤中,土壤的腐殖質(zhì)都有一定程度的流失,使得土壤板結(jié)退化,進(jìn)一步加重了污染。而正常的土地作物的種植有利于土壤結(jié)構(gòu)的維持以及腐殖質(zhì)的循環(huán)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對利用水浸洗鹽進(jìn)行鹽堿地治理過程中存在的問題,提供了一種生物質(zhì)強(qiáng)化鹽堿污染土壤的原位修復(fù)方法。其特征在于,該方法實(shí)施步驟包括1)選擇鹽堿污染耕地,在場地周圍修筑高30cm左右的圍堰,阻止洗鹽水的外排,防止對正常耕地的二次污染;2)在機(jī)械翻耕前,向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廢棄秸稈等生物質(zhì)添加生物質(zhì)降解菌,利用微生物作用實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)在土壤中向腐殖酸的轉(zhuǎn)化,改善鹽堿污染土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),增強(qiáng)污染土壤的肥力;3)將步驟2添加生物質(zhì)降解菌的生物質(zhì),通過機(jī)械翻耕的方法快速方便的在深25~50cm處構(gòu)建厚度為315cm的疏松生物質(zhì)層,可以有效的阻斷返鹽的毛細(xì)管,可以促進(jìn)水浸洗鹽的效率;4)通過自然降水和人工灌溉的方法進(jìn)行水浸洗鹽;,5)在地表電導(dǎo)率低于10ms/cm時,通過種植植物從而實(shí)現(xiàn)鹽堿地的有效治理。所述生物質(zhì)降解菌由細(xì)菌和真菌組成。細(xì)菌為具有纖維素降解能力的細(xì)菌如熱厭氧桿菌屬(^e2770朋ae/Y^s"er)(胡國全等,應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),10(2):197-201,2004);生孢噬纖維菌(5^,ocj^op力站3)(于珊珊等,應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),12(6):854-856,2006);假單胞菌屬(/^e〃cb膨,ssp.)(JoC等,F(xiàn)OODSCIENCEANDBIOTECHNOLOGY13(6):712-718DEC2004)等,細(xì)菌添加量為105101QCFU/Kg生物質(zhì);真菌為白腐真菌、木霉屬、曲霉屬等,如來自白腐真菌的黃孢原毛平革菌(尸力s/erocAge"cArysosporiw),來自木霉屬的綠色木霉(7>ic/c>oferz7<3K^riofe)、里氏木毒(7>ic/cofena3reesei)、康氏木霧(7ric力ooferffl3hywV^h')等,來自曲霉屬的灰綠曲霉U印erp'7hs^朋ciA)、黑曲霉(Asperw'/AAs;w'ger)、米曲霉(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(zhì)。所述生物質(zhì)包含農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物——農(nóng)作物秸稈;辦公產(chǎn)生的紙質(zhì)類廢棄物或棉質(zhì)類廢棄物。所述種植植物為苜蓿、小麥、稻谷中的一種。本發(fā)明的有益效果是利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物,通過機(jī)械翻耕的方法快速方便的在土壤淺層土和深層土之間構(gòu)建疏松層,可以有效的阻斷返鹽的毛細(xì)管。同時利用生物質(zhì)中添加的生物質(zhì)降解菌,實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)在土壤中的轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化產(chǎn)物可以有效改善鹽堿污染土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),提高鹽堿污染土壤的肥力。土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的改善以及肥力的提高為植物種植打下良好的基礎(chǔ),本發(fā)明進(jìn)一步通過污染土壤水浸洗鹽結(jié)束后植物的種植,徹底修復(fù)鹽堿污染土壤。本發(fā)明方法簡單可行,原料易得,在鹽堿地的污染治理中有很廣的推廣前景。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)強(qiáng)化鹽堿污染土壤的原位修復(fù)方法。向鹽堿污染土壤中添加生物質(zhì)降解菌的生物質(zhì),利用機(jī)械翻耕的方法來構(gòu)建水浸洗鹽過程中的疏松生物質(zhì)層,阻斷毛細(xì)現(xiàn)象的發(fā)生從而阻斷水鹽運(yùn)動中的毛細(xì)返鹽現(xiàn)象,提高水浸洗鹽的效率。利用添加的生物質(zhì)降解菌實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)在土壤中的轉(zhuǎn)化,改善鹽堿土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)及肥力,恢復(fù)鹽堿污染土壤的種植能力,最后通過種植作物來進(jìn)一步修復(fù)鹽堿污染土壤。以下通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明的應(yīng)用效果,但不限制本發(fā)明。實(shí)施例實(shí)施例中的油鹽堿污染土壤位于河南襥陽中原油田,面積11畝。試驗(yàn)在2006年實(shí)施。襥陽位于河南省北部,年平均降水量500ran600ram,屬于河南比較干旱的地區(qū)。實(shí)施例中污染土壤中鹽含量為正常耕地的410倍,試驗(yàn)場地土壤鹽堿化嚴(yán)重,pH局部區(qū)域達(dá)到9.5。實(shí)施例實(shí)施步驟如下1)在場地周圍修筑高30cm左右的圍堰,阻止洗鹽水的外排,防止對正常耕地的二次污染;2)在機(jī)械翻耕前,向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廢棄秸稈等生物質(zhì)添加生物質(zhì)降解菌,其中細(xì)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(zhì)降解菌的生物質(zhì),通過機(jī)械翻耕的方法快速方便的在深25cm處構(gòu)建厚度為5cm的疏松生物質(zhì)層,可以有效的阻斷返鹽的毛細(xì)管,促進(jìn)水浸洗鹽的效率。4)通過自然降水和人工灌溉的方法進(jìn)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,以后皆為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(jìn)一步強(qiáng)化鹽堿污染的治理。在實(shí)施例中,使用麥秸構(gòu)建生物質(zhì)疏松層,向生物質(zhì)添加生物質(zhì)降解菌促進(jìn)生物質(zhì)在土壤中的轉(zhuǎn)化,所使用的細(xì)菌為銅綠假單胞菌,真菌為黃孢原毛平革菌。實(shí)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。其余皆為中原油田8月9月的正常降水(降水量為130mm)。至9月中旬,實(shí)施例中的污染土壤的鹽含量已經(jīng)達(dá)到正常耕地的要求,水浸洗鹽效率如后面表1所示。在實(shí)施例中,通過在場地周圍修筑高30cm左右的圍堰,阻止洗鹽水的外排,防止對正常耕地的二次污染。水浸洗鹽結(jié)束后,通過種植小麥對鹽堿污染土壤進(jìn)行進(jìn)一步改良本發(fā)明已參照較優(yōu)實(shí)施方案作了描述,熟悉上述詳細(xì)描述的本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出許多變動和替換,其均包含在本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)內(nèi)容中。表l水浸洗鹽效率<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種生物質(zhì)強(qiáng)化鹽堿污染土壤的原位修復(fù)方法,其特征在于向鹽堿污染土壤中添加生物質(zhì)降解菌的生物質(zhì),利用機(jī)械翻耕的方法來構(gòu)建水浸洗鹽過程中的疏松生物質(zhì)層,阻斷毛細(xì)現(xiàn)象的發(fā)生從而阻斷水鹽運(yùn)動中的毛細(xì)返鹽現(xiàn)象,提高水浸洗鹽的效率;同時利用添加的生物質(zhì)降解菌實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)在土壤中的轉(zhuǎn)化,改善鹽堿土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)及肥力,恢復(fù)鹽堿污染土壤的種植能力,最后通過種植作物來進(jìn)一步修復(fù)鹽堿污染土壤。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物質(zhì)強(qiáng)化鹽堿污染土壤的原位修復(fù)方法,其特征在于該方法實(shí)施步驟包括1)選擇鹽堿污染耕地,在場地周圍修筑高30cm左右的圍堰,阻止洗鹽水的外排,防止對正常耕地的二次污染;2)在機(jī)械翻耕前,向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廢棄秸稈等生物質(zhì)添加生物質(zhì)降解菌,利用微生物作用實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)在土壤中向腐殖酸的轉(zhuǎn)化,改善鹽堿污染土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),增強(qiáng)污染土壤的肥力;3)將步驟2添加生物質(zhì)降解菌的生物質(zhì),通過機(jī)械翻耕的方法快速方便的在深2550cm處構(gòu)建厚度為315cm的疏松生物質(zhì)層,可以有效的阻斷返鹽的毛細(xì)管,促進(jìn)水浸洗鹽的效率;4)通過自然降水和人工灌溉的方法進(jìn)行水浸洗鹽;5)在后續(xù)通過種植植物從而實(shí)現(xiàn)鹽堿地的有效治理。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物質(zhì)強(qiáng)化鹽堿污染土壤的原位修復(fù)方法,其特征在于所述生物質(zhì)降解菌由細(xì)菌和真菌組成;其中細(xì)菌為具有纖維素降解能力的細(xì)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(尸se"&歷o朋ss/.)等,細(xì)菌添加量為10'510'。CFU/Kg生物質(zhì);真菌為白腐真菌、木霉屬、曲霉屬等,如來自白腐真菌的黃孢原毛平革菌(尸力朋er。c/a"ec力i7^邵orj'咖),來自木霉屬的綠色木霉(Wc力(9ofer鵬ririVe)、里氏木霉(7>j'cAoofe_ra7<3reeaei)、康氏木霉(Tyic/wofei^aAo/i/7gh')等,來自曲霉屬的灰綠曲霉(A;e2^7'WiAs^iauciA)、黑曲霉"^e/^7w>er)、米曲霉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(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物質(zhì)強(qiáng)化鹽堿污染土壤的原位修復(fù)方法,其特征在于所述生物質(zhì)包含農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物——農(nóng)作物秸稈;辦公產(chǎn)生的紙質(zhì)類廢棄物或棉質(zhì)類廢棄物。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物質(zhì)強(qiáng)化鹽堿污染土壤的原位修復(fù)方法,其特征在于所述種植植物為苜蓿、小麥、稻谷中的一種。全文摘要本發(fā)明公開了屬于環(huán)境修復(fù)技術(shù)的一種生物質(zhì)強(qiáng)化鹽堿污染土壤的原位修復(fù)方法。向鹽堿污染土壤中添加生物質(zhì)降解菌的生物質(zhì),利用機(jī)械翻耕的方法來構(gòu)建水浸洗鹽過程中的疏松生物質(zhì)層,阻斷毛細(xì)現(xiàn)象的發(fā)生從而阻斷水鹽運(yùn)動中的毛細(xì)返鹽現(xiàn)象,提高水浸洗鹽的效率。同時利用添加的生物質(zhì)降解菌實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)在土壤中的轉(zhuǎn)化,改善鹽堿土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)及肥力,恢復(fù)鹽堿污染土壤的種植能力,最后通過種植作物來進(jìn)一步修復(fù)鹽堿污染土壤。本發(fā)明方法簡單可行,原料易得,在鹽堿地的污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(yōu)先權(quán)日2007年8月1日發(fā)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(xué)