專利名稱：利用海濱雀稗固定鎘污染土壤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種利用海濱雀稗 (Paspalumvaginatum Swartz)固定鎘污染土壤的方法。
背景技術(shù)：
鎘是環(huán)境中毒性很大的重金屬污染物之一，鎘在人體內(nèi)的生物學(xué)半衰期達(dá)20 40年，對人體的危害會逐年累積。鎘主要累積在人體的肝、腎、胰腺、甲狀腺和骨骼中，造成 貧血、高血壓、神經(jīng)痛、骨質(zhì)松軟、腎炎和分泌失調(diào)等病癥。居民長期接觸含鎘物質(zhì)，可引起 "骨痛病"。 隨著采礦、冶煉以及鎘處理等工業(yè)的發(fā)展，我國鎘污染問題也日益嚴(yán)重。我國的 一些礦區(qū)尾礦鎘污染十分嚴(yán)重，鎘的污染源主要是鉛鋅礦、有色金屬冶煉、電鍍和用鎘化 合物作原料或觸媒的工礦企業(yè)。據(jù)調(diào)查，大多數(shù)工礦企業(yè)的鎘污染源土壤的含鎘量一般在 50 200mg/kg范圍內(nèi)，而湖南省郴州市寶山礦區(qū)土壤的鎘含量最高可達(dá)1061mg/kg。我國大 多數(shù)重度污染的鎘污染土壤基本上處于裸露狀態(tài)，非常容易通過粉塵或雨水徑流或滲漏等 途徑擴散，一有不慎即造成嚴(yán)重的鎘污染事件，危及人民生命和身體健康。我國近幾年已有 幾起重大鎘污染事件發(fā)生2006年發(fā)生了湖南湘江株洲和長沙段鎘污染事件和廣東北江 鎘污染事件；2009年湖南瀏陽湘和化工廠發(fā)生嚴(yán)重的鎘污染事件，由于鎘污染的擴散使周 邊1200米范圍內(nèi)的農(nóng)田無法再種植農(nóng)作物。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國ll個灌區(qū)遭受鎘污染的 農(nóng)田有12000hi^，沈陽張士灌區(qū)一閘嚴(yán)重污染區(qū)土壤的含鎘量高達(dá)5 7mg/kg，稻米中的含 鎘也達(dá)0. 1 0. 2mg/kg，對人民身體健康帶來了極大的威脅。 目前對重金屬污染土壤進行修復(fù)的技術(shù)主要有客土技術(shù)、淋洗技術(shù)、電解技術(shù)、 熱處理技術(shù)、固化技術(shù)、玻璃化技術(shù)等，但是這些物理化學(xué)技術(shù)都存在工程量大、費用昂貴 的缺點，在大規(guī)模污染土壤的修復(fù)改良上的經(jīng)濟可行性較差。利用重金屬超富集植物來進 行污染土壤的修復(fù)是近年來發(fā)展的一項生物修復(fù)技術(shù)，具有工程費用低、對環(huán)境安全等明 顯優(yōu)點，同時也大大增加了大規(guī)模污染土壤修復(fù)的可行性。 目前絕大多數(shù)植物修復(fù)技術(shù)都集中在植物提取(Phytoextraction)方面，即利用 超富集植物對土壤鎘污染的吸收、富集、轉(zhuǎn)運能力，將土壤中的鎘污染吸收到植物的根系， 并通過植物的維管系統(tǒng)向地上的莖葉轉(zhuǎn)運，在收割地上部分莖葉的同時，帶走土壤中的鎘 污染。目前報道的鎘超富集植物有商陸、龍葵、莧菜、三葉鬼針草、以及十字花科的球果掉 菜、油菜、寶山堇菜、圓錐南芥、遏藍(lán)菜、印度芥菜等，利用這些植物進行土壤或水體鎘污染 的修復(fù)方法也都申請了國家發(fā)明專利，如仇榮亮等的"利用圓錐南芥治理土壤和水體鉛、
鋅、鎘污染的方法(中國專利申請?zhí)?00410052107. 7)"、"利用長柔毛委陵菜治理土壤和水 體鋅、鉛、鎘污染的方法(中國專利申請?zhí)?00410052108. 1)"，束文圣等的"利用如意草修 復(fù)土壤和水體鋅、鎘污染的方法(中國專利申請?zhí)?00310117443. 0)"，楊肖娥等的"鎘污染 土壤的植物原位修復(fù)方法(申請?zhí)?00410015653. 3)"，周啟星等的"一種利用十字花科植 物修復(fù)鎘污染土壤的方法(中國專利申請?zhí)?00410020981. 2)"、"一種利用茄科植物修復(fù)鎘污染土壤的方法(中國專利申請?zhí)?00410021546. 1)"、"利用菊科植物三葉鬼針草修復(fù) 鎘污染土壤的方法(專利申請?zhí)?00610047846. 6)"、"一種利用富集植物全葉馬蘭修復(fù)鎘 污染土壤的方法(專利申請?zhí)?00710158419. X)"、"一種利用觀賞植物纓絨花修復(fù)鎘污染 土壤的方法(專利申請?zhí)?00710158924. 4)"、"一種利用萬壽菊修復(fù)治理鎘污染土壤的方 法(專利申請?zhí)?00710158925. 9)"、"一種利用花卉植物孔雀草修復(fù)治理鎘污染土壤的方 法(專利申請?zhí)?00710159039. 8)"，楊中藝等的"利用莧菜修復(fù)鎘污染土壤的方法(專利 申請?zhí)?00710028302. X)"，李法云等的"利用菊科植物艾蒿修復(fù)鎘污染土壤的方法(專利 申請?zhí)?00810228226. 1)，郭紅巖等的"一種受重金屬鎘污染土壤的植物修復(fù)方法(專利 申請?zhí)?200910024586. 4)。 雖然這些超富集植物體內(nèi)富集的鎘濃度都高于100mg/kgDW，但由于其地上部分生
物量相對有限，對土壤中鎘污染的提取效率仍較低，收獲一茬超富集植物能夠帶走的鎘基
本上都達(dá)不到土壤鎘污染總量的百分之一，因此，要實現(xiàn)完全修復(fù)鎘污染土壤的目的，需要
連續(xù)種植這些超富集植物至少100年以上。顯然，通過目前超富集植物對土壤中鎘污染的
提取能力來修復(fù)污染土壤還存在著較大的障礙，修復(fù)的效率還難以滿足實際的需要。 另外，植物對鎘污染的耐受能力是污染土壤植物修復(fù)技術(shù)的首要條件，目前報道
的大多數(shù)鎘超富集植物能夠耐受的土壤鎘濃度一般為10 50mg/kg，高于50mg/kg時都表現(xiàn)
出了生長抑制現(xiàn)象，地上部分莖葉或地下根系的生物量均出現(xiàn)了明顯的下降。 植物固定(Phytostabilization)是利用植物根系對土壤中污染物的吸收或吸附
能力將污染物進行固定，保護污染土壤不受侵蝕，減少土壤中污染物的淋移和滲漏，從而達(dá)
到相對無害化的一種方法。由于鎘污染極容易擴散并造成危害，因此通過耐鎘能力極高的
植物來吸附土壤中的鎘污染、控制工礦企業(yè)鎘污染源的擴散是鎘污染土壤治理的一個重要
途徑。草坪植物可以形成良好的地面覆蓋，固土能力極強，在污染土壤修復(fù)的同時，還具有
綠化、美化環(huán)境的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種利用海濱雀稗固定鎘污染土壤的 方法，通過海濱雀稗根系對土壤中鎘超強的吸收能力來固定土壤中的鎘污染，減少土壤中 鎘的淋溶及污染土壤的流失，控制鎘污染的擴散，同時對污染土壤起到綠化美化的效果。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括如下步驟
第一步、采用以下兩種方式之一鋪設(shè)海濱雀稗草 a)切取海濱雀稗的草莖部分并均勻撒放在平整好的鎘污染土壤表面，然后在草莖 部分上覆土； b)將完整海濱雀稗草直接鋪設(shè)在平整后的鎘污染土壤上。 所述的草莖部分的長度為5-8cm，該草莖部分含有至少一個側(cè)芽， 所述的均勻撒放是指以草莖部分的密度為每平方米100 600個草莖段， 所述的覆土是指在草莖部分上覆土 1 2cm ; 所述的完整海濱雀稗草是指帶有1 2cm厚地下根系的海濱雀稗草皮； 第二步、將鋪設(shè)好的海濱雀稗草壓實并澆一次透水，當(dāng)海濱雀稗草的高度達(dá)到5cm
時，對草坪進行修剪養(yǎng)護，實現(xiàn)對土壤中鎘的吸收。
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所述的澆一次透水是指以澆水后土壤含水量達(dá)到田間最大持水量的90%以上 為準(zhǔn)。 本發(fā)明中，采用草莖繁殖法時，在正常生長溫度下，l周即能出苗，l個月左右即能 形成草坪覆蓋。采用草皮直鋪法時，2天內(nèi)即可恢復(fù)正常生長， 一周內(nèi)即可達(dá)到正常的草坪質(zhì)量。 本發(fā)明采用的海濱雀稗為禾本科雀稗屬的多年生草本植物，屬暖季型草坪草 種，匍甸莖發(fā)達(dá)，莖節(jié)密集，每個節(jié)上均可發(fā)生密集的不定根，根系發(fā)達(dá)，根系主要分布在 0-30cm的土壤中。本發(fā)明采用的海濱雀稗對土壤鎘污染的耐受域值可高達(dá)254mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超過了目前報道的一些鎘超富集植物，在其耐受閾值以下的土壤鎘污染條件下海濱雀稗能 正常生長，與無鎘污染條件相比，其生物量、各項生理指標(biāo)、草坪質(zhì)量與品質(zhì)均沒有顯著差 異。在254mg/kg的土壤鎘污染處理下，海濱雀稗根系組織中吸收的鎘濃度可高達(dá)2600mg/ kg，而地上莖葉中的鎘濃度極低，只有97mg/kg，極大地降低了人們接觸鎘污染的風(fēng)險。
本發(fā)明采用海濱雀稗不僅能夠通過其發(fā)達(dá)的根系高效吸收和固定土壤中的鎘污 染，而且這種草坪植物具有良好的景觀效果和固土效果，特別適合于金屬礦山的尾礦、含鎘 產(chǎn)品生產(chǎn)和使用企業(yè)、含鎘量高的廢棄物等重點鎘污染場所的土壤固定，兼有土壤污染固 定和環(huán)境美化兩重功效。


圖1為實施例效果示意圖。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。 實施例1 在鎘污染水平極高的尾礦土壤(鎘濃度高達(dá)254mg/kg)上，采用草皮直鋪法栽植 海濱雀稗。 1、草皮取自生長二年的成熟海濱雀稗草坪，草皮含有l(wèi)cm左右厚的原土，直接鋪 設(shè)在平整后的鎘污染土壤上。 2、草皮鋪好后用鎮(zhèn)壓器壓實，使草皮與下層土壤緊密接觸，澆一次透水，土壤含水 量達(dá)到田間最大持水量的90%以上。2天后海濱雀稗草坪即可恢復(fù)正常生長，6天后草坪即 達(dá)到正常質(zhì)量。 3、在草坪高度達(dá)到5cm以上時，對草坪進行正常的修剪和養(yǎng)護管理。海濱雀稗草 坪生長正常，景觀質(zhì)量與正常土壤的草坪沒有明顯的區(qū)別，草坪植物的覆蓋率為100%，沒 有裸露土壤出現(xiàn)。草坪根系中吸收并固定了大量的鎘污染物，二個月后根組織中的鎘含量 即可達(dá)到2671mg/kg，而地上葉片組織中的鎘含量相對較少，只有97. 8mg/kg，基本上隔離
了人們直接接觸鎘污染物的機會，大大降低了鎘污染土壤的水土流失。
實施例2 在鎘污染水平為120mg/kg的土壤上，用草莖繁殖法栽植海濱雀稗。
1、草莖切成5-8cm長的莖段，直接撒放在平整好的土壤表面，草莖密度為每平方 米200個草莖段左右，在草莖上覆土 lcm左右厚的細(xì)土 ； 2、草莖種植好后用農(nóng)具輕輕拍實，澆一次透水，土壤含水量達(dá)到田間最大持水量 的90%以上。5天后即有海濱雀稗芽從土壤中長出，一個月后即已基本成坪。
3、待草坪高度達(dá)到5cm以上時，進行正常修剪，修剪高度設(shè)為5cm左右。二個月后 海濱雀稗草坪植物的覆蓋率達(dá)到100%，生長正常，景觀質(zhì)量與正常土壤的草坪沒有明顯的 區(qū)別，沒有裸露土壤出現(xiàn)。草坪根系中吸收并固定了大量的鎘污染物，根組織中的鎘含量即 可達(dá)到949mg/kg以上，而地上葉片組織中的鎘含量較少，只有77. 4mg/kg，海濱雀稗草坪的 覆蓋減少了通過水土流失進行鎘污染擴散的機會，基本上阻隔了鎘污染通過粉塵、水體等 途徑進入人體的途徑，降低了鎘污染危害的風(fēng)險。 如圖l所示，海濱雀稗從土壤中吸收的鎘主要富集在根系中，葉片中很少積累鎘， 其地下根系中吸收的鎘含量可達(dá)土壤中的7. 5-11.4倍，而地上葉片中的鎘含量極低，只有 土壤中的0. 17-0. 38倍；且隨著土壤鎘濃度的增加，根系中富集鎘能力也相應(yīng)增加，兩者幾 乎呈直線相關(guān)。根據(jù)海濱雀稗對不同土壤鎘污染濃度的生長和生理反應(yīng)，確定海濱雀稗對 土壤鎘污染的耐受域值為254mg/kg，在此耐受域值以內(nèi)的鎘污染對海濱雀稗的生長、生理、 草坪的質(zhì)量與景觀效果沒有顯著影響；而超過該閾值后，海濱雀稗部分生長生理指標(biāo)開始 出現(xiàn)變化。
權(quán)利要求
一種利用海濱雀稗固定鎘污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步驟第一步、采用以下兩種方式之一鋪設(shè)海濱雀稗草a)切取海濱雀稗的草莖部分并均勻撒放在平整好的鎘污染土壤表面，然后在草莖部分上覆土，b)將完整海濱雀稗草直接鋪設(shè)在平整后的鎘污染土壤上；第二步、將鋪設(shè)好的海濱雀稗草壓實并澆一次透水，當(dāng)海濱雀稗草的高度達(dá)到5cm時，對草坪進行修剪養(yǎng)護，實現(xiàn)對土壤中鎘的吸收。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用海濱雀稗固定鎘污染土壤的方法，其特征是，所述的草莖部分的長度為5-8cm，該草莖部分含有至少一個側(cè)芽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用海濱雀稗固定鎘污染土壤的方法，其特征是，所述的均勻撒放是指以草莖部分的密度為每平方米100 600個草莖段。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用海濱雀稗固定鎘污染土壤的方法，其特征是，所述的覆土是指在草莖部分上覆土 1 2cm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用海濱雀稗固定鎘污染土壤的方法，其特征是，所述的完整海濱雀稗草是指帶有1 2cm厚地下根系的海濱雀稗草皮。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用海濱雀稗固定鎘污染土壤的方法，其特征是，所述的澆一次透水是指以澆水后土壤含水量達(dá)到田間最大持水量的90%以上為準(zhǔn)。
全文摘要
一種環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域的利用海濱雀稗固定鎘污染土壤的方法，通過切取海濱雀稗的草莖部分并均勻撒放在平整好的鎘污染土壤表面，然后在草莖部分上覆土；或者將完整海濱雀稗草直接鋪設(shè)在平整后的鎘污染土壤上；將鋪設(shè)好的海濱雀稗草壓實并澆一次透水，當(dāng)海濱雀稗草的高度達(dá)到5cm時，對草坪進行修剪養(yǎng)護，實現(xiàn)對土壤中鎘的吸收。本發(fā)明通過海濱雀稗根系對土壤中鎘超強的吸收能力來固定土壤中的鎘污染，減少土壤中鎘的淋溶及污染土壤的流失，控制鎘污染的擴散，同時對污染土壤起到綠化美化的效果。
文檔編號B09C1/00GK101733271SQ201010130048
公開日2010年6月16日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者張輝, 徐佩賢, 王兆龍, 王愷, 范安輝 申請人:上海交通大學(xué)