鋅鎘復(fù)合污染土壤的植物修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋅鎘復(fù)合污染土壤的植物修復(fù)方法,具體地說是一種利用對鋅鎘元素同時(shí)具有高吸收能力的菊科植物生物修復(fù)鋅鎘復(fù)合污染土壤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中國北方城市具有典型的重工業(yè)區(qū)域特色,土壤重金屬污染十分嚴(yán)重,其中鋅、鎘復(fù)合污染以其毒性高且移動(dòng)性大成為備受關(guān)注的重金屬復(fù)合污染類型。因此,鋅、鎘復(fù)合污染土壤的修復(fù),已成為我國污染土壤修復(fù)及土壤可持續(xù)利用亟待解決的問題。
[0003]在重金屬污染土壤修復(fù)與治理中,植物修復(fù)因其高效性、成本低、無二次污染等優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用,因而篩選具有高富集性能且適合修復(fù)土壤環(huán)境的植物種類成為重金屬污染土壤修復(fù)的關(guān)鍵。目前國內(nèi)外尚無利用這種植物進(jìn)行多金屬污染土壤修復(fù),也無利用這種植物進(jìn)行修復(fù)鋅鎘復(fù)合污染土壤的文獻(xiàn)報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種吸收能力強(qiáng),富集系數(shù)及轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)高,可防止污染物擴(kuò)散及對地下水進(jìn)行二次污染,安全高效的鋅、鎘復(fù)合污染土壤的植物修復(fù)方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種鋅鎘復(fù)合污染土壤的植物修復(fù)方法,系將污染土壤稱重1500g裝入塑料盆中;在所述污染土壤中加入生物有機(jī)肥、尿素、磷酸二氫鉀及硫酸鉀,并配施少量鈣鎂磷肥,使土壤中主要營養(yǎng)元素氮、磷、鉀的質(zhì)量配比依次為4?2:2?1:3?I ;有機(jī)C為3?5% ;同時(shí)平衡調(diào)控土壤鈣、鎂、硫營養(yǎng)元素,移栽艾蒿幼苗。
[0007]作為一種優(yōu)選方案,本發(fā)明將所述污染土壤自然風(fēng)干、搗碎、剔除雜物并過2 mm篩后,稱重1500g裝入塑料盆中;在土壤中按4:2:3的質(zhì)量配比依次加入尿素、磷酸二氫鉀和硫酸鉀,調(diào)控土壤有機(jī)C為3?5%,同時(shí)平衡調(diào)控土壤鈣、鎂、硫等營養(yǎng)元素,以1500g污染土壤為基準(zhǔn),媽、鎂、硫營養(yǎng)元素的質(zhì)量百分含量依次為1.5%、1.0%、0.05% ;一周后,移栽已長出2片真葉、長勢良好、大小一致的艾蒿幼苗;每盆3株;定期澆水,經(jīng)過3個(gè)月,沿土壤表面剪取艾蒿地上部,用洗根法收集全部植物根樣,對土壤及植物各部分的鋅、鎘元素含量同時(shí)進(jìn)行測定分析。
[0008]艾篇{Artemisia argyi Levi, et Ka/?.)是我國廣泛分布的多年生草本植物,生長速率快,根系發(fā)達(dá),其成株株高可達(dá)I m且生物量高。艾蒿環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),可在尾礦廢棄地中生存。發(fā)明人研宄發(fā)現(xiàn),利用艾蒿修復(fù)鋅、鎘復(fù)合污染土壤是一種行之有效的植物修復(fù)手段。
[0009]本發(fā)明在長期受鋅鎘等重金屬污染的冶煉廠區(qū)采集土壤及植物樣品,對土壤及植物樣品各部分進(jìn)行鋅、鎘含量分析測定,并通過實(shí)驗(yàn)室盆栽模擬試驗(yàn)分析,在改善污染土壤營養(yǎng)元素含量條件下,鋅、鎘對艾蒿植株生長的影響,確定艾蒿植株各器官中鋅、鎘的分布特點(diǎn)以及富集與轉(zhuǎn)運(yùn)情況。本發(fā)明方法通過艾蒿根系大量吸收污染土壤中的鋅、鎘并將其轉(zhuǎn)移至莖和葉等地上部器官,當(dāng)植物經(jīng)過生長季后,將植物整體即包括根、莖、葉部分從污染土壤上移走,從而達(dá)到同時(shí)快速、徹底、安全去除土壤中超標(biāo)鋅、鎘的目的。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)。
[0011]1、艾蒿的吸收能力強(qiáng),具有富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)高的特點(diǎn),它對重金屬的吸收、富集和提取可永久地解決土壤重金屬鋅鎘復(fù)合污染的環(huán)境問題。利用艾蒿進(jìn)行植物修復(fù)對環(huán)境擾動(dòng)少,土壤破壞力小。
[0012]2、艾蒿的種植可穩(wěn)定地表,防止重金屬污染土壤因風(fēng)蝕或水土流失而引發(fā)污染擴(kuò)散,而且通過植物蒸騰作用還可以防止或減少重金屬污染物對地下水的二次污染。
[0013]3、利用艾蒿修復(fù)污染土壤的同時(shí)也綠化了環(huán)境,而且其所累積的重金屬可利用先進(jìn)技術(shù)回收,從而創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。
[0014]4、經(jīng)修復(fù)過的土壤,其有機(jī)質(zhì)含量和土壤肥力都會(huì)增加,一般適用于農(nóng)作物種植,也可作為其它用途,符合促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求。
[0015]5、在處理效果和修復(fù)時(shí)間方面具有很強(qiáng)可行性。修復(fù)效果:每盆土壤的鋅、鎘總量分別為479.47mg、5.75mg,在有機(jī)C含量為4%,N、P、K營養(yǎng)元素配比4:2:3以及鈣、鎂、硫營養(yǎng)元素百分比分別為1.5%、1.0%、0.05%的條件下,經(jīng)一次艾蒿修復(fù)可帶走盆中鋅、鎘量為4.395mg、0.33mg,一次的鋅、鎘吸收率分別達(dá)0.9%、5.68%。按照一年種植3茬計(jì)算可使盆中土壤鋅、鎘總量下降13.18mg、0.99mg,這樣一年內(nèi)艾蒿對鋅、鎘的吸收率可達(dá)到2.75%、17.22%。理論修復(fù)時(shí)間:每盆裝土 1500g,種植艾蒿3株,修復(fù)前每盆土壤中的鋅、鎘總量為479.47mg、5.75mg,經(jīng)艾蒿修復(fù)后,預(yù)計(jì)每盆土壤中的鋅、鎘總量達(dá)到國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)值250mg.kg—1、。.3mg.kg—1 (6.5<pH<7.5),所需修復(fù)時(shí)間為5-7年??梢?,利用艾蒿治理宋三復(fù)合污染土壤在效果和修復(fù)時(shí)間方面是可行的。
[0016]6、該技術(shù)的成本較低,適用于大面積的鋅鎘重金屬復(fù)合污染土壤修復(fù)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于下列內(nèi)容的表述。
[0018]實(shí)施例1。
[0019]土樣及艾蒿植物樣品采自沈陽冶煉廠(冶煉廠廠區(qū)長期受其生產(chǎn)過程中排放的重金屬污染),選取不同污染程度的調(diào)查點(diǎn)分別采集表層土壤(1-1Ocm)和艾蒿植物樣品的不同部位(根、莖、葉及花果)。將采集的土樣自然風(fēng)干、搗碎、剔除雜物過2mm篩后測定土壤中重金屬鋅、鎘的含量。植物樣品各部分沖洗除雜,瀝干,在105°C下殺青30min,然后在70°C下于烘箱中烘至恒重。烘干后的植物樣品,分別稱重,再將根、莖、葉和花序等部分充分磨碎,使其全部過60目的尼龍篩,消化后對植物各部分重金屬鋅、鎘的含量進(jìn)行分析測定。測定結(jié)果:土壤中鋅、鎘含量分別為799.SSmg.kg^US.27mg ^kg'艾蒿地上部分的鋅、鎘含量分別為580mg -kg^^Tmg-kg-1,富集系數(shù)分別為達(dá)到0.7、1.48。艾蒿地上部分莖、葉、花果3部分器官鋅、鎘累積量由大到小的順序?yàn)?葉〉莖〉花果。艾蒿地上部分對鋅、鎘的富集濃度已經(jīng)接近或者超過了土壤鋅、鎘的濃度水平,其轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別為2.05和1.79,說明鋅、鎘在植物體中容易向上運(yùn)輸和迀移,顯示出其對鋅、鎘有較強(qiáng)的耐性和富集能力。
[0020]實(shí)施例2。
[0021]將采自污灌區(qū)的土壤自然風(fēng)干、搗碎、剔除雜物并過2 mm篩后,稱重1500g裝入塑料盆中。在土壤中加入生物有機(jī)肥、尿素、磷酸二氫鉀及硫酸鉀,并配施少量鈣鎂磷肥,使土壤中主要營養(yǎng)元素氮、磷、鉀的質(zhì)量配比依次為4:2:3,調(diào)控土壤有機(jī)(:為4%,鈣、鎂、硫營養(yǎng)元素百分比分別為1.5%、1.0%、0.05% ;用以補(bǔ)充土壤中營養(yǎng)元素及微量元素含量,改善土壤有機(jī)質(zhì)狀況與物理結(jié)構(gòu)特征,為植物生長提供最優(yōu)養(yǎng)分含量。施入肥料后充分混勻,平衡一周后,移栽已長出2片真葉、長勢良好、大小一致的艾蒿幼苗,每盆3株,試驗(yàn)期間定期澆水,經(jīng)過3個(gè)月,沿土表剪取地上部,收集根樣,對土壤及植物各部分的鎘含量進(jìn)行測定分析。處理效果:復(fù)合污染土壤每盆鋅、鎘總量和有效態(tài)含量分別約為479.47mg、5.75mg和104.85mg、3.72mg。在此鋅、鎘復(fù)合污染濃度下,艾蒿植株生長正常,鋅富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別為0.66、1.65,在鋅存在條件下,鎘的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別是鋅的6倍和1.7倍,艾蒿根、莖、葉3部分器官鋅、鎘累積量由大到小的順序?yàn)?葉〉莖〉根。修復(fù)效果:每盆土壤的鋅、鎘總量分別為479.47mg、5.75mg,在N、P、K營養(yǎng)元素(尿素、磷酸二氫鉀和硫酸鉀)質(zhì)量配比依次為4:2:3,鈣、鎂、硫的質(zhì)量百分含量依次為1.5%、1.0%、0.05%,調(diào)控土壤有機(jī)C為4%的條件下,經(jīng)一次艾蒿修復(fù)可帶走盆中鋅、鎘量為4.395mg、0.33mg,一次的鋅、鎘吸收率達(dá)0.9%、5.68%ο按照一年種植3茬計(jì)算可使盆中土壤鋅、鎘總量下降13.18mg、0.99mg,這樣一年內(nèi)艾蒿對鋅、鎘的吸收率可達(dá)到2.75%、17.22%。理論修復(fù)時(shí)間:每盆裝土 1500g,種植艾蒿3株,修復(fù)前每盆土壤中的鋅、鎘總量為479.47mg、5.75mg,經(jīng)艾蒿修復(fù)后,預(yù)計(jì)每盆土壤中的鋅、鎘總量達(dá)到國家土壤二級標(biāo)準(zhǔn)值250 mg.kg-l、0.3 mg.kg-1 (6.5〈ρΗ〈7.5),所需修復(fù)時(shí)間為5~7年。
[0022]可以理解地是,以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述,僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換,以達(dá)到相同的技術(shù)效果;只要滿足使用需要,都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.鋅鎘復(fù)合污染土壤的植物修復(fù)方法,其特征在于:將污染土壤稱重1500g裝入塑料盆中;在所述污染土壤中加入生物有機(jī)肥、尿素、磷酸二氫鉀及硫酸鉀,并配施少量鈣鎂磷月巴,使土壤中主要營養(yǎng)元素氮、磷、鉀的質(zhì)量配比依次為4?2:2?1:3?I ;有機(jī)C為3?5% ;同時(shí)平衡調(diào)控土壤鈣、鎂、硫營養(yǎng)元素,移栽艾蒿幼苗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋅鎘復(fù)合污染土壤的植物修復(fù)方法,其特征在于:將所述污染土壤自然風(fēng)干、搗碎、剔除雜物并過2 mm篩后,稱重1500g裝入塑料盆中;在土壤中按4:2:3的質(zhì)量配比依次加入尿素、磷酸二氫鉀和硫酸鉀,調(diào)控土壤有機(jī)C為3?5%,同時(shí)平衡調(diào)控土壤鈣、鎂、硫等營養(yǎng)元素,以1500g污染土壤為基準(zhǔn),鈣、鎂、硫營養(yǎng)元素的質(zhì)量百分含量依次為1.5%、1.0%、0.05%;—周后,移栽已長出2片真葉、長勢良好、大小一致的艾蒿幼苗;每盆3株;定期澆水,經(jīng)過3個(gè)月,沿土壤表面剪取艾蒿地上部,用洗根法收集全部植物根樣,對土壤及植物各部分的鋅、鎘元素含量同時(shí)進(jìn)行測定分析。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋅鎘復(fù)合污染土壤的植物修復(fù)方法,其將污染土壤稱重1500g裝入塑料盆中;在所述污染土壤中加入生物有機(jī)肥、尿素、磷酸二氫鉀及硫酸鉀,并配施少量鈣鎂磷肥,使土壤中主要營養(yǎng)元素氮、磷、鉀的質(zhì)量配比為4~2:2~1:3~1,調(diào)控土壤有機(jī)C為3-5%,鈣、鎂、硫營養(yǎng)元素百分比分別為1.5%、1.0%、0.05%;移栽艾蒿幼苗,每盆3株;定期澆水,經(jīng)過3個(gè)月,沿土壤表剪取艾蒿地上部,并收集植物根樣,對土壤及植物各部分的鎘含量進(jìn)行測定分析。本發(fā)明吸收能力強(qiáng),富集系數(shù)及轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)高,可防止污染物擴(kuò)散及對地下水進(jìn)行二次污染,安全高效。
【IPC分類】B09C1-00, B09C1-10
【公開號】CN104785513
【申請?zhí)枴緾N201510169989
【發(fā)明人】李法云, 巴曉博, 范志平, 王艷杰, 王博
【申請人】遼寧石油化工大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月13日