專利名稱：能源植物與蕈菌聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及能源植物和蕈菌聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法。
背景技術(shù)：
工農(nóng)業(yè)發(fā)展和城市化進程的加快，使土壤重金屬污染問題日益突出，其中鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、汞 (Hg)、砷(As)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)等是較常見的污染重金屬。全球平均每年排放Hg約為1.5萬噸， Cu為340萬噸，Pb為500萬噸，Mn為1500萬噸，Ni為100萬噸，嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境平衡和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟 良性發(fā)展。現(xiàn)在我國受重金屬污染的農(nóng)田土壤約2500xl(^公頃，每年被重金屬污染的糧食多達1200萬噸， 造成的直接經(jīng)濟損失超過100億元。
重金屬污染物在土壤中不易淋濾，不為微生物降解，通過食物鏈進入人體后，潛在危害極大。重金屬 污染土壤治理難度大，已成為世界性難題，探尋有效修復(fù)方法十分必'要。
現(xiàn)在重金屬污染土壤的修復(fù)主要有工程治理修復(fù)、物理化學(xué)修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、農(nóng)業(yè)修復(fù)及生物修復(fù)五 種方法。前四種方法比較傳統(tǒng)，雖然在實際應(yīng)用中取得了一定成效，但存在人力與財力耗費大，實施復(fù)雜、 治理費用高、易引起土壤肥力降低等缺陷，不利于大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
近年來生物修復(fù)技術(shù)治理土壤重金屬污染成為主流，生物修復(fù)包括動物修復(fù)、植物修復(fù)和微生物修復(fù)。 其中，植物修復(fù)是目前國際國內(nèi)研究的重點和熱點，國家給予了大量資助，取得了一定成效。植物修復(fù)優(yōu) 點適用污染因子廣泛，不僅適合重金屬，同時兼治有機污染；從生態(tài)角度看，有利于污染地生態(tài)修復(fù)， 美化環(huán)境；以太陽能為動力，投入少，成本低，適合大面積商業(yè)修復(fù)推廣；不易引起二次污染。植物己成 為治理環(huán)境污染的主力軍。
在植物中，選用能源植物修復(fù)重金屬污染土壤，可以在治理土壤污染的同時，獲得能源效益， 一舉多 得。能源植物是指具有合成較高還原性烴的能力、可產(chǎn)生類似石油成分、可替代石油使用或作為石油補充 產(chǎn)品的植物，以及富含油脂、糖類、淀粉類、弁維素等的植物。研究表明，許多能源植物可以在重金屬污 染土地上生長，具有富集或耐受重金屬的能力，部分能源植物被應(yīng)用于重金屬污染土壤修復(fù)后，能源物質(zhì) 產(chǎn)量幾乎不受影響，而某些植物所富集重金屬還可以提高植株后續(xù)處理中能源物質(zhì)的產(chǎn)量。因此，采用能 源植物修復(fù)重金屬污染土壤不但有助于環(huán)境治理，而且推進新能源的開發(fā)，同時使污染土地資源得到充分 利用。
但能源植物修復(fù)土壤重金屬污染也存在生長周期長，修復(fù)時間久，后處理困難，長期種植降低土壤肥 力等植物共有缺點。同時，與超積累植物相比，許多能源植物富集重金屬的能力也較低。
針對堉物修復(fù)的不足，我們研究團隊提出了用蕈菌修復(fù)重(金屬污染土壤。蕈菌是指有顯著子實體的大 型真菌，分為肉質(zhì)，木質(zhì)或革質(zhì)，大多屬于擔(dān)子菌，部分屬于子囊菌。蕈菌具有以下特點種類多、資源 豐富、生長周期短、繁殖期長、生物量大、生境多樣*蕈菌對重金屬有較強的耐受和富集能力，蕈菌通過 .直接吸收空氣中漂浮的重金屬或通過菌絲體累積土壤基質(zhì)中的重金屬(Cd、 Pb、 Cr、 Cu、 Zn等)。蕈菌修 復(fù)與植物相比具有富集能力強，生長周期短，生物量大，易于后處理(沼氣減量)等優(yōu)點，但其也存在一些 限制因素蕈菌生長需要遮蔭，保濕等更為苛刻的生長條件；蕈菌假根系淺對土壤耕作層下部(15-20cm) 修復(fù)效果不佳。
鑒于能源植物與葷菌單獨修復(fù)時的優(yōu)缺點，采用能源植物-萆菌聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤，可突顯優(yōu)勢， 互補有無。首先，蕈菌菌絲與能源植物根系形成特殊的土壤界面，將土壤重金屬形態(tài)更多地轉(zhuǎn)化為生物可 利用態(tài)，以促進蕈菌和能源植物對重金屬的富集吸收。其次，蕈菌與能源植物對土壤中不同重金屬具有吸 收選擇性，兩者聯(lián)合可實現(xiàn)優(yōu)勢互補，以處理土壤重金屬復(fù)合污染問題。第三，蕈菌修復(fù)淺層土壤，許多 能源植物可修復(fù)重金屬污染土壤的深層區(qū)，實現(xiàn)區(qū)間互補。第四，蕈菌培養(yǎng)料中含有豐富的有機質(zhì)，可為 植物修復(fù)后的土壤補充肥力。另外，部分大型植物或藤蔓植物可為蕈菌遮蔭保濕以滿足蕈菌生長所需環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服植物與蕈菌單獨修復(fù)重金屬污染時的不足，通過能源植物與蕈菌聯(lián)合種植，提 高生物聯(lián)合體富集重金屬能力，同時獲得能源效益，為實地修復(fù)提供一種周期短、易于實施并充分利用土 地資源的復(fù)合修復(fù)技術(shù)。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
本發(fā)明的能源植物-蕈菌聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法是在污染土壤上采用輪作、間作或套作方式種 植對重金屬具強富集能力的蕈菌和對重金屬具高富集能力，易于和蕈菌共生的能源植物來富集土壤中的重 金屬離子，植物體成熟后，經(jīng)搾取、化學(xué)加工修飾生產(chǎn)石油類似物或工業(yè)用油脂，或經(jīng)生物發(fā)酵處理產(chǎn)能 源乙醇，廢棄植物殘渣與成熟蕈菌菇體以特定比例投放沼氣池，發(fā)酵產(chǎn)沼氣后，沼液經(jīng)化學(xué)沉淀去除重金 屬，沉淀和濃縮減量后沼渣作集中填埋處理。
上述方案中所述能源植物主要來自未本科(Poaceae)、菊科(Asteraceae)、大戟科(Euphorbiaceae)、十字 花科(Brassicaceae)、豆禾斗(leguminosae)。
上述植物物種主要指甜高粱CSo;^/m附Wco/o/")、甘蔗(&ccAa腦W"e似is)、柳枝稷(/W, v/，咖)、 玉米(2^a加ays丄.)、菊芋(/fe/!'a"^us ft/feer(WM5)、蓖麻(/ i'd/ww co加附w"is)、油菜(6rassica na/7附)、大豆(G(yc/zjg wax(^Me/777/)等。這類植物是重要的能源植物，并且可與蕈菌共生，對重金屬有較高的富集能力。
上述方案中所述蕈菌主要來自口蘑屬(7h'cAo/owa)、蘑菇屬(4ga/"!'CM^、鬼傘屬(Co;wfmw)、球蓋菇屬 CSra/7/wWfl)、小奧德蘑屬(Oirtfema朋/e/to)、杯傘屬(C/i'toQ^e)。
上述方案中所述蕈菌菌種主要指金福菇(2Wc/io/o加flgfga/iteM附Mawee)、雙孢菇(Jga/i'ctw Ws/wnw)、雞 腿恭(Cc;p"'/Mtf co鵬to)、大球蓋恭OS的/ Aar/a rwgoso~a朋iz/ato)、長根薛(CWew/na腦'e//。 ra血加)、大杯傘 (a/toc^emaxfma)。這幾類蘑菇出菇需覆土，并且生物量較大。
上述方案中所述重金屬為環(huán)境污染方面所指的重金屬，主要是指生物毒性顯著的鎘、鉛、鉻、砷(類金 屬)，和毒性較高的重金屬鋅、銅等。
上述方案中所述應(yīng)用于工業(yè)、能源領(lǐng)域，主要是指能源植物富含烴類、脂類等成分可加工生產(chǎn)生物柴 油，或富含糖類可經(jīng)發(fā)酵高產(chǎn)乙醇，這些物質(zhì)是重要的化石能源替代物或工業(yè)原材料。
上述方案中所述沼氣發(fā)酵，主要是指蕈菌菇體較纖維植物的含氮量高，是沼氣厭氧微生物優(yōu)良的培養(yǎng) 料和生長啟動劑。通過菇體與植物殘渣以一定比例聯(lián)合發(fā)酵，實現(xiàn)沼氣產(chǎn)量高，產(chǎn)氣穩(wěn)定。
上述方案中所述化學(xué)沉淀方法是指在含重金屬的沼液中加入化學(xué)沉淀劑或螯合劑沉淀重金屬離子化 合物，達到去除沼液中重金屬的目的。
上述方案中所述濃縮減量后沼渣的集中填埋是指菇體和植物殘渣經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)沼氣后，減量率達60% 90%，做集中填埋并保證其環(huán)保和可控性。
本發(fā)明人通過大量研究，發(fā)現(xiàn)要從根本上拔除土壤中的重金屬離子，必須結(jié)合生物修復(fù)和化學(xué)處理兩 種方法；先依靠合適的生物富集濃縮土壤環(huán)境中分散的低濃度的重金屬離子，后將成熟生物質(zhì)體投放沼氣 池，發(fā)酵產(chǎn)沼氣，沼液中的重金屬通過化學(xué)沉淀法去除，含重金屬的沉淀與濃縮減量后的沼渣作集中填埋，
最終以環(huán)保實用的方法從環(huán)境中拔除了污染重金屬。
自然條件下，萆菌的生長依附一定的共生生物，其中植物是蕈菌生境的重要組成部分。植物根系生長 及其分泌物所營造的根系環(huán)境是一種特殊的微型生態(tài)系統(tǒng)，其具有更為豐富的微生物種類和數(shù)量。作為真 菌中的大型類群，蕈菌也可與植物根部共生形成菌根系統(tǒng)，這種代謝相互作用不僅促進了彼此生物量的增 長，也使得根際土壤的理化性質(zhì)如pH值、氧化還原電位等不同于周邊土壤，從而影響根際土壤重金屬的 形態(tài)，促進生物體對重金屬的吸收富集。
耐蔭植物可在蘑菇所需生境生長，以坊到聯(lián)合修復(fù)的效果；而庇蔭植楊^蕈菌生長提供"天然綠棚"， 減少輔助設(shè)施成本。植物與蕈菌聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤，比單一種植植物或葷菌，更能夠綜合利用蕈菌 與植物對不同重金屬富集的魄力，更高效量的富集土壤重金屬，并對多種重金屬復(fù)合污染的土地達到更好 的修復(fù)效果。選用能源植物代替普通植物富集土壤重金屬，治理環(huán)境的同時也帶來能源效益，并充分利用 了污染土地資源，因此，能源植物與蕈菌聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤是一種一舉多得的方法。
本發(fā)明技術(shù)具有如下優(yōu)點
本發(fā)明的重金屬污染土壤的能源植物與蕈菌聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，以能源植物與蕈菌為主要生物富集器，充 分利用了能源植物與蕈菌能同時在相似土壤條件下生長，并構(gòu)成相互影響的特殊生態(tài)環(huán)境這一特點，使能 源植物與蕈菌充分發(fā)揮各自對不同重金屬的富集能力，更快更多地富集土壤重金屬。蕈菌生物量較大，生 長周期短(2-3個月)，田間栽培技術(shù)成熟，富集重金屬離子能力強，可以吸附多種重金屬。而植物對污染土 壤的修復(fù)范圍廣，修復(fù)深度較蕈菌大，而且美化環(huán)境，成本低，適合大面積的商業(yè)修復(fù)推廣，能源植物同 時還可獲能源效益。在重金屬污染土壤里套種，間種或輪種能源植物和蕈菌，收獲成熟能源植物植株生產(chǎn) 新能源，植物殘渣、殘液與蕈菌菇體以一定比例投放沼氣池發(fā)酵產(chǎn)沼氣后，沼液采用化學(xué)沉淀法沉淀去除 重金屬離子，沉淀與濃縮沼渣作集中填埋處理，環(huán)保實用。最終可達到年去除土壤耕作層10%-20%的污染
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，本發(fā)明不僅限于所述實施例
具體實施例方式
實施例一
本例是以能源植物甜高粱CSorgA"/n Wco/or)和能高富集土壤重金屬的金福菇(7WcAo/o/na g/ga"tetmi A/awee)套種來去除土壤鎘(Cd)污染。
修復(fù)工藝流程播種甜高粱于重金屬污染土壤—金福菇培養(yǎng)基料的配制、發(fā)酵、發(fā)菌—金福菇套種于 甜高粱間—金福菇與甜高粱生長并富集重金屬—采收成熟菇體—收割甜高粱—甜高梁發(fā)酵產(chǎn)燃料乙醇— 金福菇和植物殘渣發(fā)酵產(chǎn)沼氣—沼液沉淀去除重金屬—沉淀與沼渣集中填埋。 (一)、播種甜高粱
6月中旬播種甜高粱，播前種子曬2 3天，采取點播方式，行距8(M00cm，株距20 30cm，每穴放 5 6粒種子，然后覆土3cm左右，待苗長30cm時，定苗一株，拔去多余的苗。 (二)、金福菇培養(yǎng)料配制與菌種制備
配方(栽培袋)稻草78%棉籽殼18%石灰2%石膏1%過磷酸鈣1%。
將稻草切成3 5厘米長，置7jC池中加入生石灰，浸泡24~30小時撈起，然后同經(jīng)預(yù)濕的棉籽殼，并加 石灰、過磷酸鈣、石膏粉，進行建堆發(fā)酵。堆料發(fā)酵時間10~15天，中間翻堆2 3次。培養(yǎng)料含水量60% ~65%，滅菌前pH7 8。將經(jīng)過處理的培養(yǎng)料裝入塑料袋中，然后在l(KTC保持5~6小時，停止加熱后繼 續(xù)悶12 28小時，卸袋散熱冷卻。
當(dāng)袋內(nèi)料溫降至25'C左右時進行接菌。采用兩端接種法，接過菌種的培養(yǎng)袋，采取墻式疊袋，累疊 4~5層，中間留有通風(fēng)道。當(dāng)菌種萌發(fā)，菌絲長到l/2袋后，將袋口松解，使氧氣透進袋內(nèi)，經(jīng)過30~40 天培養(yǎng)，菌絲長滿袋，進入生理成熟期。
(三) 、金福菇的覆土栽培
8月中旬左右，將發(fā)滿菌絲的金福菇菌種袋，脫掉薄膜，掰碎播種于甜高粱行間的重金屬污染土壤中， 并覆上3~4厘米土。最后噴水，并在覆土上萆茅草或報紙保濕。一般覆土8 12天后出菇。
(四) 啟續(xù)處理
金福菇畝產(chǎn)鮮菇3000kg,折算成干菇為300kg左右(按失水率90%計)。IO月前后收割甜高粱，畝產(chǎn) 500(K7500kg，莖稈干重1500kg左右。甜高粱莖稈用于發(fā)酵產(chǎn)乙醇，套種金福菇的甜髙粱畝產(chǎn)乙醇 250~300kg。
甜高粱發(fā)酵殘渣與金福菇菇體以2: 5的生物量投入沼氣池用于發(fā)酵產(chǎn)沼氣，發(fā)酵后沼液加入石灰與
硫化物沉淀去除重金屬離子，沉淀與沼渣作集中填埋。
本例中甜高粱對土壤中鎘有一定的積累作用，同時其根系與金福菇相互作用可改變土壤生化環(huán)境，提
高其與金福菇對重金屬的富集能力。 一定污染程度的土壤中，甜高粱對鎘的富集系數(shù)為50%^00%(植株重 金屬濃度與土壤重金屬濃度比)。金福菇對土壤重金屬具高富集能力，鎘富集量系數(shù)為500<>/^2000%(富集 系數(shù)的變動取決于土壤重金屬濃度)。兩者套種平均每年可去除污染土壤中16%左右的重金屬鎘。
本例中吸附過重金屬的甜高梁經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇，部分重金屬在一定濃度條件下對釀酒酵母發(fā)酵 產(chǎn)乙醇具刺激促進作用，因此選用特定菌種可以提高含重金屬甜高粱產(chǎn)乙醇量。發(fā)酵殘渣富含纖維素可用
于造紙，制纖維板等，也可與金福菇一同用于發(fā)酵產(chǎn)沼氣。金福菇粗蛋白含量高，與植物以一定比例配合 投放沼氣池，可增加沼氣產(chǎn)量，并維持出氣穩(wěn)定性。
本例中，甜高粱適合在我國各地生長，耐鹽堿干旱等惡劣環(huán)境，其與蘑菇套種的技術(shù)也較成熟。甜高 粱與金福菇套種聯(lián)合修復(fù)土壤中重金屬的方法可充分利用兩種生物的優(yōu)勢植物根系環(huán)境提高金福菇對重 金屬的富集，植株地上部分提供給金福菇適宜的生長環(huán)境，金福菇菌絲促進甜高粱的生長。同時，種植甜 高粱也獲得了能源效益。
實施例二
本例是以能源植物蓖麻(忠'ci'mwco附mM"is)與大杯傘(C/i'tocy6emox/附fl)間作，去除重金屬污染土壤中的 鎘、鉛、鋅、銅、砷。
修復(fù)工藝流程大杯傘培養(yǎng)基料的配制、發(fā)酵—培養(yǎng)基料鋪于重金屬污染土壤溝內(nèi)—接種大杯傘，發(fā)
菌—間種蓖麻于行間—大杯傘與蓖麻生長并富集重金屬—采收成熟菇體—采收蓖麻果實，收割蓖麻—蓖麻 果實制生物柴油，莖稈用于造紙，建材—大杯傘菇體和植物殘渣發(fā)酵產(chǎn)沼氣—沼液沉淀去除重金屬—沉淀 與沼渣集中填埋。
(一)、大杯傘培養(yǎng)溝的準(zhǔn)備
2月份，在重金屬污染土地挖寬50cm，深40cm的溝兩條。兩溝的間距為50厘米，作為采收蘑菇的 通道。隔80厘米再挖兩排規(guī)格相同的溝，以下類推。 (二)、大杯傘培養(yǎng)料的配置與接種
配方雜木屑，棉籽殼各39%，麩皮20%,糖和碳酸鈣各1%。
培養(yǎng)料堆制1 2周后，在3月中、下旬鋪于培養(yǎng)溝內(nèi)，采用層播法接種大杯傘(一層生長料播放一層 菌種)，每接種一層用壓板輕壓整平，共接種3 4層，生長料總厚度12 15cm。接種完后覆蓋好塑料薄膜， 膜上壓蓋草苫，進行發(fā)菌。每畝接種大杯傘300平方米左右。
(三) 、蓖麻的種植生長及金福菇菌絲的生長
4月上旬在大杯傘培養(yǎng)溝的80厘米大行上種1行蓖麻，株距50厘米，每畝約600株。 5月中、下旬大杯傘菌絲長滿基料時，可以覆土出菇。覆土3 5cm， 2周至1個月后出菇，出菇至成 熟需4 6天。
蓖麻果實成熟不一致。當(dāng)果皮顏色變褐后，隨熟隨采，收獲后及時曬干脫粒。
(四) 、后續(xù)處理
間種蓖麻和大杯傘的重金屬污染土壤，畝產(chǎn)大杯傘2000 3000kg，干重250kg左右。畝產(chǎn)蓖麻籽200 250kg，產(chǎn)生物柴油75kg左右，蓖麻莖稈3000 4000kg，干重750kg左右。
蓖麻籽榨油，應(yīng)用于燃料用油領(lǐng)域。富含纖維的莖稈，可用于建材，造紙等。餅粕與植物殘渣同大杯
傘菇體以l: 2投入沼氣池發(fā)酵產(chǎn)沼氣。沼液處理同實施例一。
本例中，蓖麻對重金屬有較強的積累和耐受能力，蓖麻可以耐受400mg/kg鎘，2000mg/kg鋅污染土壤。 蓖麻的鎘富集系數(shù)為100%~200%，鉛富集系數(shù)為50%~100%，鋅富集系數(shù)為200%~450%，銅富集系數(shù) 為80% 200%，砷富集系數(shù)為30% 90%。與蓖麻間種的大杯傘鎘富集系數(shù)為200% 2000%，鉛富集系 數(shù)為100% 1500%，鋅富集系數(shù)為500% 2000%，銅富集系數(shù)為40% 500%,砷富集系數(shù)為10%~300%。 兩者聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤，每年可拔出土壤中18%左右的鎘、鋅，15%左右的銅、鉛，11%左右的砷。
本例中蓖麻是重要的能源植物，其種子含油量為50%左右，是重要的工業(yè)用油，可生產(chǎn)與柴油、汽油 相近的優(yōu)質(zhì)低污染燃料。蕈菌與植物配合發(fā)酵產(chǎn)沼氣的優(yōu)勢同實例一。
本例中蓖麻是"深根作物"，對環(huán)境要求不高，在南方可以越冬，多年生長，是理想的重金屬修復(fù)植物。 大杯傘對鎘鉛等重金屬有較高的富集能力，尤其是在對砷的富集方面較其他蕈菌具優(yōu)勢。大杯傘屬高溫菇， 6 7月份出菇，與蓖麻種植時間一致。兩者間作平均每年可去除污染土壤中14% 18%的重金屬離子。
實施例三
本例是以能源植物油菜(6ra肌'cfl /za/n/力與雞腿蘑(Co/w!Vuwco/na似s)套作，修復(fù)重金屬污染土壤中的鉛、 鋅、鎘等重金屬離子。
修復(fù)工藝過程雞腿蘑培養(yǎng)基料的配制，發(fā)酵及發(fā)菌—雞腿蘑，油菜間種于重金屬污染土壤—采收雞 腿蘑—收割油菜—油菜籽用于制生物柴油—植物莖稈與雞腿蘑發(fā)酵產(chǎn)沼氣—化學(xué)沉淀去除沼液重金屬— 沼渣與沉淀集中填埋。
油菜是目前我國著力開發(fā)的能源植物，在我國各地尤其南方地區(qū)廣fe栽培，各種土質(zhì)均能生長。套種 雞腿蘑的油菜畝產(chǎn)菜籽100kg左右，產(chǎn)生物柴油28kg左右，莖稈干重600kg左右。雞腿蘑畝產(chǎn)6000kg左 右，干重600kg左右。
油菜富集重金屬能力很高，并且富集重金屬多分布于莖殼，菜籽重金屬含量低(鋅主要分布于種子)。 油菜的鎘富集系數(shù)可達10000%左右，鉛富集系數(shù)可達6800%左右，鋅富集系數(shù)為4000%左右。雞腿蘑的 鎘富集系數(shù)為500%~1000%，鉛富集系數(shù)為450%左右，鋅富集系數(shù)800%左右。兩者聯(lián)合修復(fù)平均每年 可去除污染土壤20%左右的重金屬鎘、鉛、鋅。
實施例四
本例是以產(chǎn)乙醇植物菊芋(Z/e/z'朋說"s ft/6mwMS)與雙孢薛(Jg^cw Ws/7or^)輪作修復(fù)鉻、鋅污染土壤。 修復(fù)工藝流程種植菊芋—收獲塊莖—雙孢菇培養(yǎng)料的配制，發(fā)酵及發(fā)菌—雙孢菇覆土—采收成熟菇
體—后續(xù)處理，包括菊芋塊莖發(fā)酵產(chǎn)乙醇，地上莖稈與雙孢菇發(fā)酵產(chǎn)沼氣及沼液沼渣的集中處理(同實施
例一)。
菊芋一次種植，可多年收獲。塊莖畝產(chǎn)2500kg左右，產(chǎn)乙醇220kg左右。菊芋收獲后，在原有土地 上種植雙孢菇，鮮菇畝產(chǎn)量為3500kg左右。種植過雙孢菇的土壤有機質(zhì)含量較高，彌補了種植植物降低 土壤肥力的不足。
雙孢菇對鉻平均富集系數(shù)為200%~300%，鋅富集系數(shù)為250% 500%。菊芋對鋅鉻有較強的富集耐 受能力。兩者套種平均每年可去除污染土壤中11%左右的鉻鋅重金屬。
實施例五
本例是以產(chǎn)乙醇植物柳枝稷(Am/cum w'/ fl加加)與大球蓋菇CSro;7;ia/Va rugtwO"C朋M/ato)套種修復(fù)鎘污 染土壤。
修復(fù)工藝流程種植柳枝稷—大球蓋菇培養(yǎng)料的配制，發(fā)酵與發(fā)菌—大球蓋菇覆土出菇—采收成熟菇 體—收割成熟植物株—后續(xù)處理，拂枝稷用于產(chǎn)纖維乙醇，其他處理實施例一。
柳枝稷為多年生草本，生長迅速，套種大球蓋菇的柳枝稷畝產(chǎn)1500 3800kg,產(chǎn)燃料乙醇300 5OOkg。 大球蓋套種畝產(chǎn)量為2800kg左右。
柳枝稷的鎘富集系數(shù)為80% 650%,大球蓋菇對污染土壤中鎘的富集系數(shù)為100% 8000%。兩者聯(lián) 合修復(fù)平均每年可去除污染土壤中16%左右的鎘。
實施例六
本例是以油料作物大豆(G!:^i'neiBax)與長根菇(01 &"加0肌>//0racfcato)套種修復(fù)鎘、銅、鉛、鋅污染土壤。
修復(fù)工藝流程長根菇培養(yǎng)料的配制，發(fā)酵與發(fā)菌—長根菇覆土—行間種植大豆—出菇并采收成熟菇
體—收割大豆，制生物柴油—菇體與植物秸桿、殘渣發(fā)酵產(chǎn)沼氣—后續(xù)步驟同實施例一。
大豆為一年生草本，是重要的油料作物，選擇耐陰喜濕品種與長根菇套種，畝產(chǎn)種子120 150kg,產(chǎn) 生物柴油25kg左右，秸桿干重500 幼0kg。長根菇畝產(chǎn)1800 2500kg。
大豆對鎘、銅、鋅、鉛有一定的富集和耐受能力，其鎘富集系數(shù)為80% 300%,銅富集系數(shù)為120% 500%,鋅富集系數(shù)為100%~650%，鉛富集系數(shù)為70% 200%左右。長根菇對這四種重金屬的富集系數(shù) 很高，分別為鎘280% 1500%，銅200% 800%,鋅180%~500%，鉛200% 500%。大豆與長根菇套種 平均每年可去除污染土壤中13% 18%的鎘、銅、鋅、鉛。 實施例七
本例是以能源植物玉米(&a ,jL)與雞腿蘑(Co/w^"s co加aftw)輪種修復(fù)重金屬鎘污染土壤。
修復(fù)工藝流程種植玉米—雞腿蘑培養(yǎng)料的配制，發(fā)酵與發(fā)菌—收割玉米—雞腿蘑覆土—出菇采收成 熟菇體—玉米用于發(fā)酵產(chǎn)乙醇—植物殘渣與蘑菇用于沼氣發(fā)酵—后續(xù)步驟同實施例一。
玉米是重要的糧食和飼料作物，因此將其用于能源作物的開發(fā)，必然帶來一系列諸如糧食短缺，耕地 資源緊張等問題，利用污染土壤種植玉米作為能源植物可解決這一矛盾。玉米畝產(chǎn)秸桿2500kg左右，玉 米粒750kg左右，可生產(chǎn)約250kg工業(yè)乙醇。收割玉米后栽培雞腿蘑，畝產(chǎn)約8000kg。
玉米的鎘富集能力為200%~1000%，雞腿蘑的土壤鎘富集能力為500 1000%。兩者聯(lián)合種植平均每 年可去除鎘污染;t壤中18%左右的重金屬鎘。
實施例八
本例是以產(chǎn)乙醇能源植物甘蔗(&cc/ian做w7ie"&)與雙孢菇(JgaWc船Ws;wntf)套種修復(fù)重金屬銅、鉛 污染土壤。
修復(fù)工藝流程雙孢菇培養(yǎng)料的配制，發(fā)酵—培養(yǎng)料鋪于重金屬污染土壤并接種雙孢菇—菌絲長滿后 覆土并鋪上稻草保濕—雙孢菇行間種植甘蔗—出菇采收—次年甘蔗的采收—后續(xù)處理同實施例一。
本例中，甘蔗生長期較長12 18月，期間可與雙孢菇套種，甘蔗畝產(chǎn)量4000 6500kg,可產(chǎn)出乙醇 350kg左右。.雙孢菇畝產(chǎn)2800kg左右。
甘蔗在污染土壤中的銅富集系數(shù)為75% 200%,鉛富集系數(shù)為50%~300%。雙孢菇的銅富集系數(shù)為 100% 2000%，鉛富集系數(shù)為240% 1800%。兩者聯(lián)合每年可去除污染土壤中10%左右的重金屬銅鉛。
權(quán)利要求
1. 一種重金屬污染土壤的能源植物-蕈菌聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，其特征在于在污染土壤上采用間作、套作或輪作方式種植對重金屬具強富集能力的蕈菌和對重金屬具高富集能力、易于和蕈菌共生的能源植物來富集土壤中的重金屬離子，當(dāng)處理地中的蕈菌和能源植物成熟后，分別收割蕈菌和能源植物，能源植物經(jīng)萃取、化學(xué)加工修飾或生物發(fā)酵產(chǎn)能源物質(zhì)應(yīng)用于工業(yè)燃料領(lǐng)域，植物殘渣與蕈菌以一定比例投放于沼氣池，經(jīng)發(fā)酵減量處理后(生物減量率70-90％)，沼液采用化學(xué)沉淀法去除重金屬，沉淀與沼渣集中填埋。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染土壤的能源植物-萆菌聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，其特征在于所述的能源植 物成熟后，經(jīng)榨取、化學(xué)加工修飾生產(chǎn)石油類似物或工業(yè)用油脂，或經(jīng)生物發(fā)酵處理產(chǎn)能源乙醇。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的重金屬污染土壤的能源植物-葷菌聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，其特征在于所述能源 植物為甜高粱、甘蔗、柳枝稷、玉米、蓖麻、油菜、菊芋、大豆。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染土壤的能源植物-蕈菌聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，其特征在于所述葷菌為雙 孢蘑菇、大球蓋菇、金福菇、長根菇、雞腿蘑、大杯傘。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染土壤的的能源植物-蕈菌聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，其特征在于所述重金屬 為環(huán)境污染方面所指的重金屬，主要是指生物毒性顯著的鎘、鉛、鉻、砷(類金屬)，和具有較高毒性的重 金屬鋅、銅等。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的重金屬污染土壤的能源植物-葷菌聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，其特征在于所述蕈菌 較植物含氮量高，將植物殘渣與蕈菌以特定比例投入沼氣池組合發(fā)酵，提高沼氣產(chǎn)量和產(chǎn)氣穩(wěn)定性。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的重金屬污染土壤的能源植物-蕈菌聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，其特征在于所述富含 重金屬離子的蕈菌菇體和植物殘渣以特定比例發(fā)酵產(chǎn)沼氣后，沼液經(jīng)化學(xué)沉淀去除重金屬，沉淀與沼渣集 中填滿。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的重金屬污染土壤的能源植物-蕈菌聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，其特征在于所述化學(xué) 沉淀方法是指重金屬沼液中加入化學(xué)沉淀劑或螯合劑得到重金屬離子化合物沉淀，去除沼液中的重金屬。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境新能源技術(shù)領(lǐng)域中的一種重金屬污染土壤的能源植物-蕈菌聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，是在污染土壤上間作、套作或輪作能源植物與蕈菌來富集重金屬離子，成熟后的植物經(jīng)物化處理或生物發(fā)酵產(chǎn)能源物質(zhì)用于工業(yè)燃料領(lǐng)域，植物殘渣與蕈菌菇體以特定比例投放于沼氣池發(fā)酵產(chǎn)沼氣，沼液用化學(xué)沉淀去除其中重金屬離子，沉淀和沼渣集中填埋。本發(fā)明中的能源植物富集器具有修復(fù)深層土壤、可大面積種植、美化環(huán)境并產(chǎn)生能源效益的特點，而蕈菌富集器，具有富集重金屬離子能力強、生長周期短、栽培技術(shù)成熟的特點，兩者聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤，可達到更高修復(fù)效率，并獲能源效益。總體修復(fù)效果為年去除土壤耕作層污染重金屬10％-20％。
文檔編號B09C1/00GK101391262SQ200810046469
公開日2009年3月25日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者軍 馮, 姬凌云, 恒 徐, 戴九州, 敬小兵, 恬 袁, 黃海燕 申請人:四川大學(xué)