本發明涉及煤礦塌陷區土壤修復技術領域，具體涉及一種煤礦塌陷區鉻污染土壤修復方法。
背景技術：
煤礦塌陷區土地鉻污染嚴重，我國煤礦塌陷區鉻污染土壤修復后通常用作農業使用，如果修復不完全，鉻通過根系進入植物中，導致植物生長不良，對植物造成危害，甚至導致植物死亡。鉻可以在植物體內積蓄，當鉻積蓄超出正常含量的植物進入食物鏈時，就會影響動物乃至人類的健康。
目前，我國鉻污染土地多數未得到治理，對環境造成巨大的隱患。土壤鉻污染具有隱蔽性、滯后性和長期性，對生態環境造成危害，且鉻是遷移性污染物，鉻進入土壤中后，被污染的土壤范圍逐漸擴大。
自然界中的鉻主要以三價和六價同時出現，三價鉻是一種人體必需的微量元素，而六價鉻則被列為對人體危害最大的8種化學物質之一，六價鉻毒性一般為三價鉻毒性的100多倍，是國際公認的3中致癌金屬物之一，同時也是美國EPA公認的129種重點污染物之一。目前，對于鉻污染土地的修復技術主要包括微生物去除法，化學法（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驗室研究階段，現場實施較困難，同時，現有鉻污染土地處理技術工藝相對落后，導致了鉻污染土地修復效率低、成本高，二次污染及環境風險大的問題。
煤礦塌陷區的土地凹凸不平，土壤含鉻量差異較大，因此在對土壤進行修復時，需要進行土壤樣品采集和分析測試。采集土壤樣品時，由于土壤含鉻量差異太大，傳統的“S”或者“對角線”法很難反應土壤含鉻量的實際情況，目前對鉻污染土壤進行修復時，沒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上沒有考慮空間差異性，存在一定不足。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種煤礦塌陷區鉻污染土壤修復方法，修復效率高、成本低，無二次污染，因地制宜，能更加精準快速的修復煤礦塌陷區鉻污染土壤，有效阻止鉻在土壤中遷移，防止土壤污染范圍擴大，并且在土壤修復過程中長期為土壤提供營養元素，提高土壤的可利用價值。
本發明所采用的技術方案是：一種煤礦塌陷區鉻污染土壤修復方法，首先采用網格多點法進行土壤樣品采集，然后對所采集的土壤樣品的鉻含量進行測定，并依據土壤鉻含量測定結果將土壤劃分等級，然后翻耕鉻污染土壤表層厚10～18cm的土壤，再根據所劃分的土壤等級施撒對應用量的微生物菌劑和土壤改良顆粒，最后對鉻污染土地進行灌溉，灌水深度為20cm以上，土壤相對濕度達85％以上，并保持該相對濕度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。
所采用的網格多點法中的網格尺寸為（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氨酶和二甲酸鉀并加熱至45～50℃，保持該溫度2小時，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。
所述依據土壤鉻含量測定結果將土壤劃分等級是指：依據土壤鉻含量測定結果，將土壤劃分為五個等級，一級土壤的土壤鉻含量低于365mg/kg，二級土壤的土壤鉻含量不低于365mg/kg且低于449 mg/kg，三級土壤的土壤鉻含量不低于449 mg/kg且低于578 mg/kg，四級土壤的土壤鉻含量不低于578 mg/kg且低于712mg/kg，五級土壤的土壤含鉻量不低于712mg/kg。
所述五個等級的土壤中所施加的微生物菌劑和土壤改良顆粒量為：網格內的土壤為一級土壤時，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；網格內的土壤為二級土壤時，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；網格內的土壤為三級土壤時，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；網格內的土壤為四級土壤時，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；網格內的土壤為五級土壤時，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。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
一、本發明能在短時間內修復鉻污染土壤，提高土壤肥力，修復效率高，成本低，無二次污染，可以恢復煤礦塌陷區鉻污染土壤的使用功能；
二、采用網格多點采樣法進行土壤樣品的采集，分級施撒微生物菌劑和土壤改良顆粒，克服了煤礦塌陷區土壤含鉻量空間差異大的缺點，達到了準確修復的效果，并且降低成本，能快速均勻提高土壤肥力；
三、通過施撒微生物菌劑和土壤改良顆對土壤進行修復，使得修復后的土壤可用作農業耕地，并可為微生物和植物提供有效的營養元素；
四、本發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，使用該微生物菌劑對鉻污染土壤進行修復后，修復后的土壤可以用作農業種植，可以降低鉻通過根系進入植物中的量，同時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、保水能力及營養供給能力俱佳，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進一步擴大；
五、本發明中使用的土壤改良顆粒能為土壤提供營養元素并減少土壤中鉻粒子的移動性，該土壤改良顆粒能緩慢分解，延長作用期，米糠蛋白在谷氨酰胺轉氨酶和二甲酸鉀共同作用下改性，有利于蛋白質分子的展開，并催化蛋白質多肽發生分子內和分子間發生共價交聯，具體表現為黏度增大，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，長期為土壤提供營養元素；
六、通過施用微生物菌劑和土壤改良顆粒，使有機和生物相結合，速效和緩效相結合，優勢互補，達到徹底修復煤礦塌陷區鉻污染土壤的效果。
具體施方式
下面結合具體實施例對本發明做進一步的闡述，本發明的保護范圍不局限于以下實施例。實施本發明的過程、條件、試劑等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本發明沒有特別限制內容。
實施例1
一種煤礦塌陷區鉻污染土壤修復方法，包括以下步驟：
（1）采用網格多點采樣法進行土壤樣品的采集，采集深度為10cm；
（2）對所采集的土壤樣品的鉻含量進行測定，并依據土壤鉻含量測定結果將土壤劃分為五個等級，一級土壤的土壤鉻含量低于365mg/kg，二級土壤的土壤鉻含量不低于365mg/kg且低于449 mg/kg，三級土壤的土壤鉻含量不低于449 mg/kg且低于578 mg/kg，四級土壤的土壤鉻含量不低于578 mg/kg且低于712mg/kg，五級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，并根據所劃分的土壤等級施撒對應用量的微生物菌劑和土壤改良顆粒，網格內的土壤為一級土壤時，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；網格內的土壤為二級土壤時，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；網格內的土壤為三級土壤時，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；網格內的土壤為四級土壤時，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；網格內的土壤為五級土壤時，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）對鉻污染土地進行灌溉，灌水深度為20cm以上，土壤相對濕度達85％以上，并保持該相對濕度10天。
本實施例中，步驟（1）中的網格尺寸為10m×10m。
實施例2
一種煤礦塌陷區鉻污染土壤修復方法，包括以下步驟：
（1）采用網格多點采樣法進行土壤樣品的采集，采集深度為14cm；
（2）對所采集的土壤樣品的鉻含量進行測定，并依據土壤鉻含量測定結果將土壤劃分為五個等級，一級土壤的土壤鉻含量低于365mg/kg，二級土壤的土壤鉻含量不低于365mg/kg且低于449 mg/kg，三級土壤的土壤鉻含量不低于449 mg/kg且低于578 mg/kg，四級土壤的土壤鉻含量不低于578 mg/kg且低于712mg/kg，五級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，并根據所劃分的土壤等級施撒對應用量的微生物菌劑和土壤改良顆粒，網格內的土壤為一級土壤時，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；網格內的土壤為二級土壤時，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；網格內的土壤為三級土壤時，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；網格內的土壤為四級土壤時，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；網格內的土壤為五級土壤時，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）對鉻污染土地進行灌溉，灌水深度為20cm以上，土壤相對濕度達85％以上，并保持該相對濕度15天。
本實施例中，步驟（1）中的網格尺寸為25m×25m。
實施例3
一種煤礦塌陷區鉻污染土壤修復方法，包括以下步驟：
（1）采用網格多點采樣法進行土壤樣品的采集，采集深度為18cm；
（2）對所采集的土壤樣品的鉻含量進行測定，并依據土壤鉻含量測定結果將土壤劃分為五個等級，一級土壤的土壤鉻含量低于365mg/kg，二級土壤的土壤鉻含量不低于365mg/kg且低于449 mg/kg，三級土壤的土壤鉻含量不低于449 mg/kg且低于578 mg/kg，四級土壤的土壤鉻含量不低于578 mg/kg且低于712mg/kg，五級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，并根據所劃分的土壤等級施撒對應用量的微生物菌劑和土壤改良顆粒，網格內的土壤為一級土壤時，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；網格內的土壤為二級土壤時，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；網格內的土壤為三級土壤時，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；網格內的土壤為四級土壤時，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；網格內的土壤為五級土壤時，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）對鉻污染土地進行灌溉，灌水深度為20cm以上，土壤相對濕度達85％以上，并保持該相對濕度20天。
本實施例中，步驟（1）中的網格尺寸為45m×45m。