本發(fā)明涉及煤礦塌陷區(qū)土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤礦塌陷區(qū)鉻污染土壤修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
煤礦塌陷區(qū)土地鉻污染嚴(yán)重，我國(guó)煤礦塌陷區(qū)鉻污染土壤修復(fù)后通常用作農(nóng)業(yè)使用，如果修復(fù)不完全，鉻通過(guò)根系進(jìn)入植物中，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)不良，對(duì)植物造成危害，甚至導(dǎo)致植物死亡。鉻可以在植物體內(nèi)積蓄，當(dāng)鉻積蓄超出正常含量的植物進(jìn)入食物鏈時(shí)，就會(huì)影響動(dòng)物乃至人類的健康。
目前，我國(guó)鉻污染土地多數(shù)未得到治理，對(duì)環(huán)境造成巨大的隱患。土壤鉻污染具有隱蔽性、滯后性和長(zhǎng)期性，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害，且鉻是遷移性污染物，鉻進(jìn)入土壤中后，被污染的土壤范圍逐漸擴(kuò)大。
自然界中的鉻主要以三價(jià)和六價(jià)同時(shí)出現(xiàn)，三價(jià)鉻是一種人體必需的微量元素，而六價(jià)鉻則被列為對(duì)人體危害最大的8種化學(xué)物質(zhì)之一，六價(jià)鉻毒性一般為三價(jià)鉻毒性的100多倍，是國(guó)際公認(rèn)的3中致癌金屬物之一，同時(shí)也是美國(guó)EPA公認(rèn)的129種重點(diǎn)污染物之一。目前，對(duì)于鉻污染土地的修復(fù)技術(shù)主要包括微生物去除法，化學(xué)法（藥劑洗滌、熱分解等），物理法（電流使帶電粒子遷移等）以及種植植物，大量的方法還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施較困難，同時(shí)，現(xiàn)有鉻污染土地處理技術(shù)工藝相對(duì)落后，導(dǎo)致了鉻污染土地修復(fù)效率低、成本高，二次污染及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大的問(wèn)題。
煤礦塌陷區(qū)的土地凹凸不平，土壤含鉻量差異較大，因此在對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)時(shí)，需要進(jìn)行土壤樣品采集和分析測(cè)試。采集土壤樣品時(shí)，由于土壤含鉻量差異太大，傳統(tǒng)的“S”或者“對(duì)角線”法很難反應(yīng)土壤含鉻量的實(shí)際情況，目前對(duì)鉻污染土壤進(jìn)行修復(fù)時(shí)，沒(méi)有充分考慮土壤含鉻量的空間差異性，在土壤樣品采集和修復(fù)上沒(méi)有考慮空間差異性，存在一定不足。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種煤礦塌陷區(qū)鉻污染土壤修復(fù)方法，修復(fù)效率高、成本低，無(wú)二次污染，因地制宜，能更加精準(zhǔn)快速的修復(fù)煤礦塌陷區(qū)鉻污染土壤，有效阻止鉻在土壤中遷移，防止土壤污染范圍擴(kuò)大，并且在土壤修復(fù)過(guò)程中長(zhǎng)期為土壤提供營(yíng)養(yǎng)元素，提高土壤的可利用價(jià)值。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種煤礦塌陷區(qū)鉻污染土壤修復(fù)方法，首先采用網(wǎng)格多點(diǎn)法進(jìn)行土壤樣品采集，然后對(duì)所采集的土壤樣品的鉻含量進(jìn)行測(cè)定，并依據(jù)土壤鉻含量測(cè)定結(jié)果將土壤劃分等級(jí)，然后翻耕鉻污染土壤表層厚10～18cm的土壤，再根據(jù)所劃分的土壤等級(jí)施撒對(duì)應(yīng)用量的微生物菌劑和土壤改良顆粒，最后對(duì)鉻污染土地進(jìn)行灌溉，灌水深度為20cm以上，土壤相對(duì)濕度達(dá)85％以上，并保持該相對(duì)濕度10～20天即可，所述微生物菌劑是由吸附載體和吸附于所述載體上的有效活菌組成，且每克微生物菌劑中含有的有效活菌總數(shù)為（5～150）×108CFU，所述有效活菌由土壤短芽孢桿菌、云芝栓孔菌和枯草芽孢桿菌混合組成，且土壤短芽孢桿菌、云芝栓孔菌和枯草芽孢桿菌的有效活菌數(shù)比例為1～3.5：1～1.5：2～2.5，所述吸附載體是由椰糠、硅藻土和膨潤(rùn)土按照重量比1：2：1混合制成；
所述土壤改良顆粒按照重量比是由120～140份豆渣、50～60份牡丹籽殼、100～120份秸稈、30～40份竹炭粉和150～200份改性米糠蛋白溶液制成，所述改性米糠蛋白溶液按照重量比是由10～15份米糠蛋白與100～120份蒸餾水混合后依次加入0.5～1份谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶和0.1～0.2份二甲酸鉀在45～50℃溫度下加熱2h制得。
所采用的網(wǎng)格多點(diǎn)法中的網(wǎng)格尺寸為（10～45）m×（10～45）m。
所述土壤改良顆粒的具體制備方法為：按照上述重量比稱取豆渣、牡丹籽殼、秸稈、竹炭粉、米糠蛋白、蒸餾水、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶和二甲酸鉀，將稱取的牡丹籽殼和秸稈混合后放入粉碎機(jī)中粉碎為200～400目的粉末，將得到的粉末與竹炭粉、豆渣混合后烘干，然后置于造粒機(jī)中造粒，得到混合顆粒，再取米糠蛋白和蒸餾水混合后加入谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶和二甲酸鉀并加熱至45～50℃，保持該溫度2小時(shí)，得到改性米糠蛋白溶液，再將改性米糠蛋白溶液噴涂到混合顆粒上，烘干后即制得土壤改良顆粒。
所述依據(jù)土壤鉻含量測(cè)定結(jié)果將土壤劃分等級(jí)是指：依據(jù)土壤鉻含量測(cè)定結(jié)果，將土壤劃分為五個(gè)等級(jí)，一級(jí)土壤的土壤鉻含量低于365mg/kg，二級(jí)土壤的土壤鉻含量不低于365mg/kg且低于449 mg/kg，三級(jí)土壤的土壤鉻含量不低于449 mg/kg且低于578 mg/kg，四級(jí)土壤的土壤鉻含量不低于578 mg/kg且低于712mg/kg，五級(jí)土壤的土壤含鉻量不低于712mg/kg。
所述五個(gè)等級(jí)的土壤中所施加的微生物菌劑和土壤改良顆粒量為：網(wǎng)格內(nèi)的土壤為一級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝2～3kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝200～400kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為二級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝3～5kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝400～600kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為三級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝5～7kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝600～800kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為四級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝7～9kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝800～1000kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為五級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝9～11kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝1000～1200kg。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
一、本發(fā)明能在短時(shí)間內(nèi)修復(fù)鉻污染土壤，提高土壤肥力，修復(fù)效率高，成本低，無(wú)二次污染，可以恢復(fù)煤礦塌陷區(qū)鉻污染土壤的使用功能；
二、采用網(wǎng)格多點(diǎn)采樣法進(jìn)行土壤樣品的采集，分級(jí)施撒微生物菌劑和土壤改良顆粒，克服了煤礦塌陷區(qū)土壤含鉻量空間差異大的缺點(diǎn)，達(dá)到了準(zhǔn)確修復(fù)的效果，并且降低成本，能快速均勻提高土壤肥力；
三、通過(guò)施撒微生物菌劑和土壤改良顆對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)，使得修復(fù)后的土壤可用作農(nóng)業(yè)耕地，并可為微生物和植物提供有效的營(yíng)養(yǎng)元素；
四、本發(fā)明中使用的微生物菌劑可以有效改善鉻在土壤中的存在形態(tài)，使用該微生物菌劑對(duì)鉻污染土壤進(jìn)行修復(fù)后，修復(fù)后的土壤可以用作農(nóng)業(yè)種植，可以降低鉻通過(guò)根系進(jìn)入植物中的量，同時(shí)大大降低了鉻在植物中的積累量，該微生物菌劑中使用的吸附載體通透性、保水能力及營(yíng)養(yǎng)供給能力俱佳，能有效保持有效活菌的活性，且該微生物菌劑能降低土壤中鉻的活性，固持土壤中的鉻，有效阻止鉻遷移，使鉻污染土壤范圍不會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大；
五、本發(fā)明中使用的土壤改良顆粒能為土壤提供營(yíng)養(yǎng)元素并減少土壤中鉻粒子的移動(dòng)性，該土壤改良顆粒能緩慢分解，延長(zhǎng)作用期，米糠蛋白在谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶和二甲酸鉀共同作用下改性，有利于蛋白質(zhì)分子的展開(kāi)，并催化蛋白質(zhì)多肽發(fā)生分子內(nèi)和分子間發(fā)生共價(jià)交聯(lián)，具體表現(xiàn)為黏度增大，具有較高的剪切力抵抗性和膠粘性，使得制成的改性米糠蛋白溶液對(duì)混合顆粒包覆后，在混合顆粒外層形成緩慢分解的蛋白層，長(zhǎng)期為土壤提供營(yíng)養(yǎng)元素；
六、通過(guò)施用微生物菌劑和土壤改良顆粒，使有機(jī)和生物相結(jié)合，速效和緩效相結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到徹底修復(fù)煤礦塌陷區(qū)鉻污染土壤的效果。
具體施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下實(shí)施例。實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程、條件、試劑等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā)明沒(méi)有特別限制內(nèi)容。
實(shí)施例1
一種煤礦塌陷區(qū)鉻污染土壤修復(fù)方法，包括以下步驟：
（1）采用網(wǎng)格多點(diǎn)采樣法進(jìn)行土壤樣品的采集，采集深度為10cm；
（2）對(duì)所采集的土壤樣品的鉻含量進(jìn)行測(cè)定，并依據(jù)土壤鉻含量測(cè)定結(jié)果將土壤劃分為五個(gè)等級(jí)，一級(jí)土壤的土壤鉻含量低于365mg/kg，二級(jí)土壤的土壤鉻含量不低于365mg/kg且低于449 mg/kg，三級(jí)土壤的土壤鉻含量不低于449 mg/kg且低于578 mg/kg，四級(jí)土壤的土壤鉻含量不低于578 mg/kg且低于712mg/kg，五級(jí)土壤的土壤含鉻量不低于712mg/kg；
（3）按照重量比1：2：1取椰糠、硅藻土和膨潤(rùn)土后混合制成吸附載體，然后取土壤短芽孢桿菌、云芝栓孔菌和枯草芽孢桿菌并與吸附載體混合以制成微生物菌劑，其中，土壤短芽孢桿菌、云芝栓孔菌和枯草芽孢桿菌的有效活菌數(shù)比例為1：1：2，所述的微生物菌劑中，每克微生物菌劑中含有的有效活菌總數(shù)為5×108CFU；
（4）按照重量比取10份米糠蛋白與100份蒸餾水混合后依次入0.5份谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶和0.1份二甲酸鉀在45℃溫度下加熱2h，得到改性米糠蛋白溶液，再按照重量比稱取120份豆渣、50份牡丹籽殼、100份秸稈、30份竹炭粉和150份改性米糠蛋白溶液，將稱取的牡丹籽殼和秸稈混合后放入粉碎機(jī)中粉碎為200目的粉末，將得到的粉末與竹炭粉、豆渣混合后烘干，然后置于造粒機(jī)中造粒，得到混合顆粒，再將改性米糠蛋白溶液噴涂到混合顆粒上，烘干后即制得土壤改良顆粒；
（5）翻耕鉻污染土壤表層厚10cm的土壤，并根據(jù)所劃分的土壤等級(jí)施撒對(duì)應(yīng)用量的微生物菌劑和土壤改良顆粒，網(wǎng)格內(nèi)的土壤為一級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝2kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝200kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為二級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝3kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝400kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為三級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝5kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝600kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為四級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝7kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝800kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為五級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝9kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝1000kg；
（6）對(duì)鉻污染土地進(jìn)行灌溉，灌水深度為20cm以上，土壤相對(duì)濕度達(dá)85％以上，并保持該相對(duì)濕度10天。
本實(shí)施例中，步驟（1）中的網(wǎng)格尺寸為10m×10m。
實(shí)施例2
一種煤礦塌陷區(qū)鉻污染土壤修復(fù)方法，包括以下步驟：
（1）采用網(wǎng)格多點(diǎn)采樣法進(jìn)行土壤樣品的采集，采集深度為14cm；
（2）對(duì)所采集的土壤樣品的鉻含量進(jìn)行測(cè)定，并依據(jù)土壤鉻含量測(cè)定結(jié)果將土壤劃分為五個(gè)等級(jí)，一級(jí)土壤的土壤鉻含量低于365mg/kg，二級(jí)土壤的土壤鉻含量不低于365mg/kg且低于449 mg/kg，三級(jí)土壤的土壤鉻含量不低于449 mg/kg且低于578 mg/kg，四級(jí)土壤的土壤鉻含量不低于578 mg/kg且低于712mg/kg，五級(jí)土壤的土壤含鉻量不低于712mg/kg；
（3）按照重量比1：2：1取椰糠、硅藻土和膨潤(rùn)土后混合制成吸附載體，然后取土壤短芽孢桿菌、云芝栓孔菌和枯草芽孢桿菌并與吸附載體混合以制成微生物菌劑，其中，土壤短芽孢桿菌、云芝栓孔菌和枯草芽孢桿菌的有效活菌數(shù)比例為3：1.5：2，所述的微生物菌劑中，每克微生物菌劑中含有的有效活菌總數(shù)為85×108CFU；
（4）按照重量比取12份米糠蛋白與110份蒸餾水混合后依次入0.8份谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶和0.15份二甲酸鉀在48℃溫度下加熱2h，得到改性米糠蛋白溶液，再按照重量比稱取130份豆渣、55份牡丹籽殼、110份秸稈、35份竹炭粉和180份改性米糠蛋白溶液，將稱取的牡丹籽殼和秸稈混合后放入粉碎機(jī)中粉碎為300目的粉末，將得到的粉末與竹炭粉、豆渣混合后烘干，然后置于造粒機(jī)中造粒，得到混合顆粒，再將改性米糠蛋白溶液噴涂到混合顆粒上，烘干后即制得土壤改良顆粒；
（5）翻耕鉻污染土壤表層厚14cm的土壤，并根據(jù)所劃分的土壤等級(jí)施撒對(duì)應(yīng)用量的微生物菌劑和土壤改良顆粒，網(wǎng)格內(nèi)的土壤為一級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝2.5kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝300kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為二級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝4kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝500kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為三級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝6kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝700kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為四級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝8kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝900kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為五級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝10kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝1100kg；
（6）對(duì)鉻污染土地進(jìn)行灌溉，灌水深度為20cm以上，土壤相對(duì)濕度達(dá)85％以上，并保持該相對(duì)濕度15天。
本實(shí)施例中，步驟（1）中的網(wǎng)格尺寸為25m×25m。
實(shí)施例3
一種煤礦塌陷區(qū)鉻污染土壤修復(fù)方法，包括以下步驟：
（1）采用網(wǎng)格多點(diǎn)采樣法進(jìn)行土壤樣品的采集，采集深度為18cm；
（2）對(duì)所采集的土壤樣品的鉻含量進(jìn)行測(cè)定，并依據(jù)土壤鉻含量測(cè)定結(jié)果將土壤劃分為五個(gè)等級(jí)，一級(jí)土壤的土壤鉻含量低于365mg/kg，二級(jí)土壤的土壤鉻含量不低于365mg/kg且低于449 mg/kg，三級(jí)土壤的土壤鉻含量不低于449 mg/kg且低于578 mg/kg，四級(jí)土壤的土壤鉻含量不低于578 mg/kg且低于712mg/kg，五級(jí)土壤的土壤含鉻量不低于712mg/kg；
（3）按照重量比1：2：1取椰糠、硅藻土和膨潤(rùn)土后混合制成吸附載體，然后取土壤短芽孢桿菌、云芝栓孔菌和枯草芽孢桿菌并與吸附載體混合以制成微生物菌劑，其中，土壤短芽孢桿菌、云芝栓孔菌和枯草芽孢桿菌的有效活菌數(shù)比例為3.5：1：2.5，所述的微生物菌劑中，每克微生物菌劑中含有的有效活菌總數(shù)為150×108CFU；
（4）按照重量比取15份米糠蛋白與120份蒸餾水混合后依次入1份谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶和0.2份二甲酸鉀在50℃溫度下加熱2h，得到改性米糠蛋白溶液，再按照重量比稱取140份豆渣、60份牡丹籽殼、120份秸稈、40份竹炭粉和200份改性米糠蛋白溶液，將稱取的牡丹籽殼和秸稈混合后放入粉碎機(jī)中粉碎為400目的粉末，將得到的粉末與竹炭粉、豆渣混合后烘干，然后置于造粒機(jī)中造粒，得到混合顆粒，再將改性米糠蛋白溶液噴涂到混合顆粒上，烘干后即制得土壤改良顆粒；
（5）翻耕鉻污染土壤表層厚18cm的土壤，并根據(jù)所劃分的土壤等級(jí)施撒對(duì)應(yīng)用量的微生物菌劑和土壤改良顆粒，網(wǎng)格內(nèi)的土壤為一級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝3kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝400kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為二級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝5kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝600kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為三級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝7kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝800kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為四級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝9kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝1000kg；網(wǎng)格內(nèi)的土壤為五級(jí)土壤時(shí)，微生物菌劑的施撒量為每畝11kg，土壤改良顆粒的施撒量為每畝1200kg；
（6）對(duì)鉻污染土地進(jìn)行灌溉，灌水深度為20cm以上，土壤相對(duì)濕度達(dá)85％以上，并保持該相對(duì)濕度20天。
本實(shí)施例中，步驟（1）中的網(wǎng)格尺寸為45m×45m。