CN107597839B - 一种重金属污染土壤的绿植修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重金属污染土壤的绿植修复方法，由以下步骤组成：(1)在重金属污染土壤上开设排水沟，沿排水沟的两侧种植绿化带；(2)将所述绿化带的土壤翻松，施入有机肥后分为三区，一区种植金边黄杨绿化带，沿排水沟边种植；二区种植海桐绿化带，沿金边黄杨绿化带种植；三区种植柏科绿化带，沿海桐绿化带种植；(3)在所述绿化带的土壤上添加有机吸附剂；(4)保持绿化带土壤的持水率为55‑60％；种植9‑12个月、11‑15个月及14‑17个月后分别将所述海桐、金边黄杨及柏科整株挖出移栽。本绿植修复方法绿色、生态友好、维护成本低、修复效果好，还为种植商提供了经济效益，为政府节省修复资金，值得推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种重金属污染土壤的绿植修复方法。
背景技术
土壤重金属污染已成为中国乃至全球性的重大环境问题，重金属离子一般不具生物降解性，土壤重金属含量过高，直接污染种植在矿区附近土壤中的农产品，受污染的农产品通过食物链等途径进入生物体进行富集，最终影响区域生态平衡和人群健康。当前，我国已有2000多万公顷耕地遭受重金属污染，治理需求极为迫切。另外，近年来苗木种植业已经成为一项重要的农业产业，占用了大面积的耕作土壤，限制了其他耕作业的发展。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种重金属污染土壤的绿植修复方法，本发明绿植修复方法绿色、生态友好、维护成本低、修复效果好。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种重金属污染土壤的绿植修复方法，具体由以下步骤组成：
(1)在重金属污染土壤上开设排水沟，沿排水沟的两侧种植绿化带；
(2)将所述绿化带的土壤翻松，施入有机肥后分为三区，一区种植金边黄杨苗木绿化带，沿排水沟边种植；二区种植海桐苗木绿化带，沿金边黄杨苗木绿化带种植；三区种植柏科苗木绿化带，沿海桐苗木绿化带种植；所述金边黄杨苗木定苗45-50株/m2，所述海桐苗木定苗15-20株/m2，所述柏科苗木定苗10-15株/m2；
(3)在所述绿化带的土壤上添加有机吸附剂，所述有机吸附剂由以下重量份的原料混合而成：造纸干粉20-50份、秸秆粉15-35份、菇渣10-30份及玉米棒10-30份；
(4)种植期间定期浇水，保持绿化带土壤的持水率为55-60％；
(5)种植9-12个月后将所述海桐苗木整株挖出移栽他处，完成一轮绿植修复周期，移栽完毕后，重新翻土添加有机肥，种植该种新苗木，进入新一轮绿植修复周期；
(6)种植11-15个月后将所述金边黄杨苗木整株挖出移栽他处，完成一轮绿植修复周期，移栽完毕后，重新翻土添加有机肥，种植该种新苗木，进入新一轮绿植修复周期；
(7)种植14-17个月后将所述柏科苗木整株挖出移栽他处，完成一轮绿植修复周期，移栽完毕后，重新翻土添加有机肥，种植该种新苗木，进入新一轮绿植修复周期。
较佳地，所述绿化带的土壤下方还设置有填料层，所述填料层由下至上依次设置的蒙脱石层、石灰石层及改性珍珠岩层组成。
较佳地，所述改性珍珠岩层中改性珍珠岩的制备方法为：将珍珠岩研磨后，过100‐120目筛，然后用改性液浸泡5‐10h后，边搅拌边加热至90‐100℃，再恒温反应1‐3h，过滤，得到的固体物质用水洗涤至洗涤液pH为6.5‐7.2，再将清洗后的固体物质在65‐70℃下烘干，即得所述改性珍珠岩。
较佳地，所述改性液由以下重量份的原料混合而成：氢氧化钠1‐5份、碳酸氢钠3‐8份、氯化镁10‐15份、聚乙烯醇5‐10份及水100‐200份。
较佳地，所述重金属污染土壤为砂壤质冲积土，该重金属污染土壤的有机质低于32g/kg、碱解氮含量小于190mg/kg、速效磷含量小于35mg/kg、速效钾含量小于195mg/kg。
较佳地，所述填料层的厚度为20-40cm，所述重金属污染土壤层的厚度为50-100cm。
较佳地，所述绿化带的土壤表面还种植有黑麦草或印度芥菜。
较佳地，所述有机肥由质量比为1：0.5-1的草木灰和干猪粪混合而成，所述有机肥的添加量为20-25kg/m2。
金边黄杨又名：金边冬青卫矛、正木、大叶黄杨，卫矛科卫矛属植物。金边黄杨对土壤的要求不严，能耐干旱，耐寒性强，栽培简单，养护成本很低，移栽成活率非常高，一般养护得当可达97％的成活率。金边黄杨具有非常好的抗污染性，对重金属耐性高，叶部累积少，可有效减少二次落叶污染。
海桐(学名：Pittosporum tobira)，海桐花属，常绿灌木或小乔木，高达6米，嫩枝被褐色柔毛，有皮孔。海桐对气候的适应性较强，能耐寒冷，亦颇耐暑热；其对土壤的适应性强，在黏土、砂土及轻盐碱土中均能正常生长。海桐具有非常好的抗污染性，对Cu、Pb等重金属具有较强的富集能力，且重金属主要分布于根部表皮、须根等组织中，叶部累积少，可有效减少二次落叶污染。
柏科(Cupressaceae)是裸子植物门中属数最多的1科，常绿乔木或灌木。柏科苗木具有耐寒、耐旱及耐贫瘠的特点，本发明的柏科苗木选择侧柏、刺柏或龙柏。
采用造纸干粉、秸秆粉、菇渣及玉米棒等农业有机废弃物作为有机吸附剂，可将重金属污染土壤的重金属吸附在土壤表面，由种植在土壤表面的黑麦草及印度芥菜进行吸附，提高整体修复效果；同时，农业有机废弃物的添加可提高土壤养分和有机质含量，促进植物生长以及根系分泌物的增加，促进植物的对重金属的吸附能力。
改性珍珠岩层及蒙脱石层作为无机吸附剂，对重金属污染土壤层底部的重金属进行吸附，也对流经填料层的地下渗滤水中迁移时携带的重金属进行吸附，岩石灰石层可对地下渗滤水进行消毒，防止其污染河流等其它地带。本发明的改性液中氢氧化钠、碳酸氢钠、氯化镁及聚乙烯醇发生了协同反应，得到的改性珍珠岩提高了表面的粗糙程度，进一步增大了比表面积和对重金属的附着面积，具有良好的重金属吸附性能。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本绿植修复方法选择耐性高、生长快、叶部累积少的金边黄杨、海桐、侧柏及龙柏等绿化苗木对被污染的土壤进行修复，使土壤中的重金属含量显著减少，有机质增加；同时在绿化带土壤的下方铺设改性珍珠岩层、石灰石层、蒙脱石层等对重金属进行修复，绿化带土壤的上方添加有机吸附剂并种植黑麦草及印度芥菜，可对重金属污染土壤层下方及表面的重金属进行吸附，提高修复效果。本发明所选择的苗木绿化带对重金属土壤中镉、铅、铜、锌富集性强，单位面积土壤重金属修复效率高；且所选苗木叶部重金属累积少，有效减少了落叶造成的二次污染。
(2)本绿植修复方法所移栽的绿化苗木种植1-2年将重金属固化后，再移植用于绿化，通过反复出圃，逐渐降低土壤重金属浓度，最终达到修复污染土壤的目的；其不仅加速了植物的修复速率、降低二次污染风险，同时还缓解了用地矛盾，为种植商提供可观的经济收入。
(3)本绿植修复方法绿色、生态友好、维护成本低、修复效果好，还为种植商提供了经济效益，为政府节省修复资金，是一种理想的、低成本的、环保友好型的联合修复方法，值得推广应用。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
本发明所用到的原料及设备等均可在市面上购买。
实施例1
一种重金属污染土壤的绿植修复方法，具体由以下步骤组成：
(1)选取浙江某铅锌尾矿区北部280m附近，土壤为砂壤质冲积土，该重金属污染土壤的有机质为31.8g/kg、碱解氮含量为190mg/kg、速效磷含量34.5mg/kg、速效钾含量为195mg/kg，土壤全Cu量为550mg/kg，土壤全Pb量为750mg/kg，在重金属污染土壤上开设排水沟，沿排水沟的两侧种植绿化带；
(2)将所述绿化带的土壤翻松，施入有机肥后分为三区，一区种植金边黄杨苗木绿化带，沿排水沟边种植；二区种植海桐苗木绿化带，沿金边黄杨苗木绿化带种植；三区种植侧柏苗木绿化带，沿海桐苗木绿化带种植；所述金边黄杨苗木定苗45株/m2，所述海桐苗木定苗20株/m2，所述侧柏苗木定苗10株/m2；有机肥由质量比为1：0.5的草木灰和干猪粪混合而成，所述有机肥的添加量为20kg/m2；
(3)在所述绿化带的土壤上添加有机吸附剂，所述有机吸附剂由以下重量份的原料混合而成：造纸干粉20份、秸秆粉35份、菇渣10份及玉米棒30份，有机吸附剂的添加量为5kg/m2；绿化带的土壤表面还种植有黑麦草；
(4)种植期间定期浇水，保持绿化带土壤的持水率为55％；
(5)种植9个月后将所述海桐苗木整株挖出移栽他处，完成一轮绿植修复周期，移栽完毕后，重新翻土添加有机肥，种植该种新苗木，进入新一轮绿植修复周期；
(6)种植11个月后将所述金边黄杨苗木整株挖出移栽他处，完成一轮绿植修复周期，移栽完毕后，重新翻土添加有机肥，种植该种新苗木，进入新一轮绿植修复周期；
(7)种植14个月后将所述侧柏苗木整株挖出移栽他处，完成一轮绿植修复周期，移栽完毕后，重新翻土添加有机肥，种植该种新苗木，进入新一轮绿植修复周期。
实施例2
一种重金属污染土壤的绿植修复方法，具体由以下步骤组成：
(1)选取浙江某铅锌尾矿区北部350m附近，土壤为砂壤质冲积土，该重金属污染土壤的有机质为29.5g/kg、碱解氮含量为168mg/kg、速效磷含量26.9mg/kg、速效钾含量为178mg/kg，土壤全Cu量为480mg/kg，土壤全Pb量为650mg/kg，在重金属污染土壤上开设排水沟，沿排水沟的两侧种植绿化带；
(2)将所述绿化带的土壤翻松，施入有机肥后分为三区，一区种植金边黄杨苗木绿化带，沿排水沟边种植；二区种植海桐苗木绿化带，沿金边黄杨苗木绿化带种植；三区种植刺柏苗木绿化带，沿海桐苗木绿化带种植；所述金边黄杨苗木定苗50株/m2，所述海桐苗木定苗15株/m2，所述刺柏苗木定苗15株/m2；有机肥由质量比为1：1的草木灰和干猪粪混合而成，所述有机肥的添加量为20kg/m2；
(3)在所述绿化带的土壤上添加有机吸附剂，所述有机吸附剂由以下重量份的原料混合而成：造纸干粉50份、秸秆粉15份、菇渣30份及玉米棒10份，有机吸附剂的添加量为5kg/m2；绿化带的土壤表面还种植有印度芥菜；
(4)种植期间定期浇水，保持绿化带土壤的持水率为60％；
(5)种植12个月后将所述海桐苗木整株挖出移栽他处，完成一轮绿植修复周期，移栽完毕后，重新翻土添加有机肥，种植该种新苗木，进入新一轮绿植修复周期；
(6)种植15个月后将所述金边黄杨苗木整株挖出移栽他处，完成一轮绿植修复周期，移栽完毕后，重新翻土添加有机肥，种植该种新苗木，进入新一轮绿植修复周期；
(7)种植17个月后将所述刺柏苗木整株挖出移栽他处，完成一轮绿植修复周期，移栽完毕后，重新翻土添加有机肥，种植该种新苗木，进入新一轮绿植修复周期。
实施例3
本实施例与实施例1的其他工艺参数一致，不同之处在于：
绿化带的土壤下方还设置有填料层，所述填料层由下至上依次设置的蒙脱石层、石灰石层及改性珍珠岩层组成；填料层的厚度为20cm，所述重金属污染土壤层的厚度为50cm。
所述改性珍珠岩层中改性珍珠岩的制备方法为：将珍珠岩研磨后，过100目筛，然后用改性液浸泡10h后，边搅拌边加热至90℃，再恒温反应3h，过滤，得到的固体物质用水洗涤至洗涤液pH为6.5，再将清洗后的固体物质在65℃下烘干，即得所述改性珍珠岩。所述改性液由以下重量份的原料混合而成：氢氧化钠1份、碳酸氢钠3份、氯化镁10份、聚乙烯醇5份及水100份。
实施例4
本实施例与实施例1的其他工艺参数一致，不同之处在于：
绿化带的土壤下方还设置有填料层，所述填料层由下至上依次设置的蒙脱石层、石灰石层及改性珍珠岩层组成；填料层的厚度为40cm，所述重金属污染土壤层的厚度为100cm。
所述改性珍珠岩层中改性珍珠岩的制备方法为：将珍珠岩研磨后，过120目筛，然后用改性液浸泡5h后，边搅拌边加热至100℃，再恒温反应1h，过滤，得到的固体物质用水洗涤至洗涤液pH为7.2，再将清洗后的固体物质在70℃下烘干，即得所述改性珍珠岩。所述改性液由以下重量份的原料混合而成：氢氧化钠5份、碳酸氢钠8份、氯化镁15份、聚乙烯醇10份及水200份。
将本发明实施例1-4重金属污染土壤修复1个周期及2个周期前后土壤中Cu、Pb的含量进行测试，测试结果见表1为修复前后土壤全Cu量的测试效果；表2为修复前后土壤全Cu量的测试效果。
表1
由表1可知，修复4个周期后，土壤中Cu的去除率最低为62.2％，最高为74.5％，其中实施例3及实施例4添加了有机吸附剂，土壤中Cu的去除效果优于实施例1及实施例2，且经过4个周期的修复，实施例3及实施例4的土壤全Cu量已降低至国家污染阀值140mg/kg以内。
表2
由表2可知，修复4个周期后，土壤中Pb的去除率最低为64.2％，最高为73.5％，其中实施例3及实施例4添加了有机吸附剂，土壤中Cu的去除效果优于实施例1及实施例2，且经过4个周期的修复，实施例3及实施例4的土壤全Pb量已降低至国家污染阀值220mg/kg以内。
综上，本发明的重金属污染土壤的绿植修复方法绿色、生态友好，维护成本低，修复效果好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种重金属污染土壤的绿植修复方法，其特征在于：具体由以下步骤组成：
(1)在重金属污染土壤上开设排水沟，沿排水沟的两侧种植绿化带；
(2)将所述绿化带的土壤翻松，施入有机肥后分为三区，一区种植金边黄杨苗木绿化带，沿排水沟边种植；二区种植海桐苗木绿化带，沿金边黄杨苗木绿化带种植；三区种植柏科苗木绿化带，沿海桐苗木绿化带种植；所述金边黄杨苗木定苗45-50株/m2 ，所述海桐苗木定苗15-20株/m2 ，所述柏科苗木定苗10-15株/m2 ；
(3)在所述绿化带的土壤上添加有机吸附剂，所述有机吸附剂由以下重量份的原料混合而成：造纸干粉20-50份、秸秆粉15-35份、菇渣10-30份及玉米棒10-30份；
(4)种植期间定期浇水，保持绿化带土壤的持水率为55-60％；
(5)种植9-12个月后将所述海桐苗木整株挖出移栽他处，完成一轮绿植修复周期，移栽完毕后，重新翻土添加有机肥，种植该种新苗木，进入新一轮绿植修复周期；
(6)种植11-15个月后将所述金边黄杨苗木整株挖出移栽他处，完成一轮绿植修复周期，移栽完毕后，重新翻土添加有机肥，种植该种新苗木，进入新一轮绿植修复周期；
(7)种植14-17个月后将所述柏科苗木整株挖出移栽他处，完成一轮绿植修复周期，移栽完毕后，重新翻土添加有机肥，种植该种新苗木，进入新一轮绿植修复周期；
所述绿化带的土壤下方还设置有填料层，所述填料层由下至上依次设置的蒙脱石层、石灰石层及改性珍珠岩层组成；
所述改性珍珠岩层中改性珍珠岩的制备方法为：将珍珠岩研磨后，过100-120目筛，然后用改性液浸泡5-10h后，边搅拌边加热至90-100℃，再恒温反应1-3h，过滤，得到的固体物质用水洗涤至洗涤液pH为6.5-7.2，再将清洗后的固体物质在65-70℃下烘干，即得所述改性珍珠岩。
2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的绿植修复方法，其特征在于：所述改性液由以下重量份的原料混合而成：氢氧化钠1-5份、碳酸氢钠3-8份、氯化镁10-15份、聚乙烯醇5-10份及水100-200份。
3.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的绿植修复方法，其特征在于：所述重金属污染土壤为砂壤质冲积土，该重金属污染土壤的有机质低于32g/kg、碱解氮含量小于190mg/kg、速效磷含量小于35mg/kg、速效钾含量小于195mg/kg。
4.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的绿植修复方法，其特征在于：所述填料层的厚度为20-40cm，所述重金属污染土壤层的厚度为50-100cm。
5.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的绿植修复方法，其特征在于：所述绿化带的土壤表面还种植有黑麦草或印度芥菜。
6.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的绿植修复方法，其特征在于：所述有机肥由质量比为1：0.5-1的草木灰和干猪粪混合而成，所述有机肥的添加量为20-25kg/m2 。
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