[发明专利]一种寒冷地区大面积重金属污染土壤的再生方法

权利要求书

1.一种寒冷地区大面积重金属污染土壤的再生方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1重金属污染监测；

S2划分修复分区，依据综合污染指数法将污染程度分为轻度污染、中度污染和重度污染；

S3土壤翻耕破碎，将粒径控制在5cm以下，然后将改性生物炭—谷氨酸棒杆菌混合材料均匀洒至土壤中，用旋耕机深耕混匀搅拌20-30cm，翻土后视田间土壤水分状况决定是否洒水，使土壤含水量在最大田间持水量的65-75％；

S4将步骤S3得到的土壤进行覆塑料膜养护，静置7～10d，使混合材料与土壤充分反应；

S5喷播基材，在待修复区域喷播基层材料，包括营养层和种子层两层，种子层内的植物种子为富集指数以及转运系数均大于1的种子；

S6修复效果监测：在原采样点采集土壤样品及植物样品，在实验室实测重金属含量，利用反演模型监测研究区域的土壤和植被重金属离子变化情况；

步骤S3所述改性生物炭—谷氨酸棒杆菌混合材料制备方法如下：

S31将玉米秸秆风干后去除杂物，经粉碎机打碎过2 mm筛后备用；

S32将风干过筛的玉米秸秆放入坩埚，压实后放入马弗炉，在缺氧条件下以 10 ℃·min-1的速率升至设定温度600℃后保持2h，自然冷却后取出；

S33对生物炭浸泡后用水冲洗3～5遍，直到清洗水体中看不到灰分为止，再用超声波清洗机清洗10分钟；清洗完之后的生物炭，用70℃烘箱烘干至恒重，得到生物炭；

S34将步骤S33得到的生物炭置于CaCl₂溶液中，搅拌均匀，浸渍24h后置于烘箱中烘干，得到固体混合物；

S35将步骤S34得到的固体混合物置于20%的H₂O₂溶液中充分反应2h后抽滤，并与离子水进行多次洗涤，后置于70℃烘箱烘干，自然冷却后得到改性生物炭；

S36将步骤S35制备的改性生物炭材料与低温微生物菌液按照0.5～1g：50～100mL的质量体积比接种后，在35℃下于180r/min的摇床中震荡培养24h，即完成改性生物炭对微生物的固定；

S37将步骤S36的改性生物炭分离出来，即可得到改性生物炭—谷氨酸棒杆菌的复合材料；

步骤S3所述改性生物炭—谷氨酸棒杆菌混合材料的粒径为30～100目；

步骤S34所述CaCl₂溶液的浓度为0.25mol/L，生物炭与CaCl₂溶液的质量体积比为1g：25～30mL；

步骤S35所述改性生物炭与H₂O₂溶液的质量体积比为1g：10mL；

步骤S36所述的低温微生物菌液为谷氨酸棒杆菌液，将OD₆₀₀值为0.4，2×10⁷CFU/mL的细菌材料，按照2%的比例接入到1000ml液体培养基中，在10℃，160r/min条件下摇床培养48小时，获得谷氨酸棒杆菌液；

所述液体培养基包括牛肉膏3g，蛋白胨5g，NaCl5g，用去离子水定容至900ml，放入高压灭菌锅，于121℃灭菌25min，灭菌后待培养基恢复到室温时，加入100ml浓度为150g/L的尿素溶液，过0.45μm滤膜，用NaOH溶液调节培养基的pH为7；

步骤S37的改性生物炭分离出来的方法为：将步骤S36所得溶液静止放置，待生物炭沉淀后去除上清液即可。

2.根据权利要求1所述的一种寒冷地区大面积重金属污染土壤的再生方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下步骤：在研究区以50×50m均匀布点的方式，采集深度为 0～20 cm的表层土壤样品，采样时用高精度 GPS 记录采样点位置信息；在实验室对样本进行预处理，用便携式地物光谱仪测定样本的重金属含量；利用无人机搭载高光谱传感器获取场地高光谱影像，在对原始光谱数据进行多种变换的基础上，采用相关分析和逐步回归算法确定反演土壤重金属元素含量的特征波段，运用偏最小二乘回归法建立反演土壤重金属含量的高光谱估算模型，通过反演模型计算待测研究区的重金属含量；

所述无人机采用DJI Matrice 600 Pro无人机，研究时间要求天气晴朗、无风、近五天没有降水或者人为干扰；无人机飞行高度为100 m，高光谱影像空间分辨率为0.043m。