CN107838183A - 一种修复锑污染土壤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种修复锑污染土壤的方法，通过先在锑污染土壤中施加锑活化剂，水耕混匀，保持土壤淹水1‑3厘米，待平衡3‑7天后耕层依然湿润时种植凤尾蕨，整个生长过程中保持温暖、湿润、无持续暴晒，在收获前10‑15天浇灌锑活化剂溶液，在植物生长最旺盛的10‑15天后，将植物地上部分移走并进行无害化处理；检测修复后土壤中重金属锑的含量是否达标，若未达标，则通过上述方法进行下一批的白玉凤尾蕨的种植，直至达标为止。通过向土壤中添加活化剂，不仅能够有效促进土壤中的锑向植物地上部分的迁移与积累，而且还能改善土壤环境和植物生长所需的条件，实现植物修复锑污染土壤的目的；还具有修复效果好、修复成本低和环境风险小等优点。

Description

一种修复锑污染土壤的方法
技术领域
本发明涉及一种修复锑污染土壤的方法，尤其涉及一种活化剂与富集植物联合修复锑污染土壤的方法，属于重金属污染土壤修复领域。
背景技术
锑作为一种污染元素，环境中的高含量锑必然影响当地植物尤其是农作物的正常生长及其产量，还会导致农产品锑含量超标，继而通过食物链在人体内积累。锑已被证实是一种有毒致癌元素，在人体内可通过与巯基结合，干扰体内蛋白质及糖的代谢，还能损害肝脏、心脏及神经***，对黏膜产生刺激作用。对609名湖南锡矿山锑矿区工人进行调查时发现，20.03％的工人已患上尘肺病；该矿区当地人发中锑含量高达15.9mg.kg-1。在贵州省黔南地区长期生活在锑矿区的居民中也发现了许多慢性锑中毒患者。虽然目前国家土壤环境质量标准没有对锑的限值，但是锑污染已经污染农作物以及危害污染区居民的身体健康。因此，解决土壤锑污染环境问题已是迫在眉睫。
目前，土壤锑污染的修复技术不多，主要分为理化修复法和植物修复法，其中理化修复法主要包括客土、换土、电动修复、化学淋洗和化学固化等，但这些物理化学修复技术不仅成本高、见效缓慢而且容易产生二次污染，对土壤的生态环境破坏较大，因此应用于修复土壤锑污染问题不是长久之技。植物修复技术是基于植物能耐受并累积某种或某些重金属元素的能力为基础，通过植物吸收重金属后将其收获，并进行妥善处理，即可将该重金属移出土壤，达到污染治理与生态修复的目的的一种环境污染治理技术。植物修复由于其在治理土壤锑污染上投资成本低、修复效果好且无二次污染，使得其成为了本领域土壤重金属修复的研究热点和重点。而富集植物则为植物修复的研究重点，尽管富集植物对重金属具有很好的富集作用，但由于其生物量低，修复周期长等特点使得植物修复技术的应用得到一定程度的限制。
因此研究出一种既能提高植物的修复效果同时又能增加植物的生物量、减少植物修复的周期的方法就显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种活化剂与富集植物联合修复锑污染土壤的方法，充分发挥活化剂活化土壤锑的作用，旨在提高锑对富集植物生物有效性等问题，进而提高植物的富集效果，是一种修复成本低、修复效果好且无二次污染的土壤重金属锑的修复方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种修复锑污染土壤的方法，包括如下步骤：
S1、在锑污染土壤中施加锑活化剂，水耕混匀，保持土壤淹水1-3厘米，待平衡3-7天后耕层依然湿润时种植凤尾蕨，整个植物生长过程中保持生长环境温暖、湿润、无持续暴晒，然后在凤尾蕨生长最旺盛期的10-15天后，收获凤尾蕨并进行无害化处理；
S2、检测经步骤S1修复后土壤中重金属锑的含量是否达标，若未达标，则按照步骤S1的方法进行下一批的凤尾蕨的种植，直至土壤中锑含量达标为止。
步骤S2中检测修复后的土壤中重金属锑的含量是否达标时，主要参照当地土壤锑背景值范围进行，若检测到修复后的土壤中重金属锑含量达到当地土壤锑背景值范围，则达标；若高出当地土壤锑背景值范围，则不达标。
当地土壤锑背景值是指当地未受人类污染影响的土壤中锑元素的含量。
通过向土壤中添加锑活化剂，提升土壤中的锑的活性，促进土壤中的锑向植物地上部分的迁移与积累，改善土壤环境和植物生长所需的条件，实现植物修复锑污染土壤的目的。
优选地，锑活化剂为粉剂。
所述锑活化剂为碳酸钙。
锑活化剂可以提高重金属在土壤中的活性，促进土壤重金属在植物体内的积累。CaCO3对土壤中锑的活化能力强，且作为一种天然矿物产物，具有安全可靠、原料成本低廉等优点。
所述锑活化剂的施加在水耕措施之前，锑活化剂的施加量为0.5-1.5吨/亩，优选为1.25吨/亩。
为了补充或加强白玉凤尾蕨对锑的富集，在凤尾蕨收获前10-15天向锑污染土壤浇灌锑活化剂溶液。
优选地，所述锑活化剂溶液为饱和碳酸钙溶液。
所述凤尾蕨为白玉凤尾蕨。
白玉凤尾蕨作为锑的富集植物，采用孢子播种繁殖，将成熟孢子均匀撒播在消毒的基质上，然后连盆浸入浅水之中，使盆土充分湿润，盆上方盖玻璃置于阴凉棚，保持20-25℃，60天左右长出孢子叶。
步骤S1中，采用室外栽培，定期浇水，保持土壤湿润，使土壤含水量保持在田间持水量的70-80％。
步骤S1中，收获凤尾蕨主要指将凤尾蕨的地上部分移走。
凤尾厥的地上部分主要指凤尾厥外露于地面上的茎、叶等部分。
步骤S1中，无害化处理包括凤尾蕨的焚烧、烟气净化、灰渣固化、填埋步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明采用植物修复土壤锑污染相比于其他物理化学修复法具有投资成本低、修复效果好、操作简单、无二次污染等优点。
(2)本发明使用的锑活化剂CaCO3对土壤中的锑具有活化效果良好，且原料简单易得的特点。
(3)本发明通过采用施加CaCO3的方法，充分发挥了CaCO3的作用，增加了生物量、提高了Sb富集量、缩短了生产周期，同时降低了土壤中可能存在的Cd、Pb、Cu等重金属元素的生物有效性，综合降低了重金属对植物的毒害作用。
附图说明
图1为本发明实施例1中不同活化剂添加量处理对植物中锑含量的影响。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本次盆栽试验区域设在申请人搭建的实验室内，实验室所在地区属于亚热带季风湿润气候，四季分明，具有充足的日照时间和雨水，多年平均气温17.5℃，年降雨量约为1200毫米，年日照总时数约为2000小时，年无霜期约为240天左右。本次盆栽试验土壤采自湖南省某锑矿山开采、选矿附近的水田耕层土壤(0-20厘米)，土壤类型属于红壤，土壤自然风干后，去除土壤中残留的植物和石砾，研磨过10目尼龙筛，测量其基本理化性质为：pH值为5.21，有机质为26.32g/kg，全磷为0.71g/kg，全氮为2.87g/kg，全锑为632.24mg/kg。
白玉凤尾蕨采用分株繁殖，将上一季的白玉凤尾蕨大篼，分株后移栽，每盆3株，并同时施加一定量的复混肥，施入土壤中的氮磷钾元素浓度为100mg/kg、80mg/kg和100mg/kg。
将过10目筛的供试土壤装入盆中，每盆装入2kg土壤。保持培养环境的阴凉，同时要经常视缺水状况给盆栽补水，保证盆栽内的含水率为田间持水率的70％-90％。
待植物成熟后，将其地上部分和地下部分分别采样，采回来的植物样品用自来水清洗干净，再用去离子水清洗。晒干植物样品，105℃下杀青30min，在70℃的温度下烘干至恒重，称其重量，在对植物进行粉碎处理，装袋待测。
以下结合具体实例对本发明作进一步说明。
实施例1
在植物收获前10天向盆栽中分别施入饱和CaCO3水，并与空白组进行对照实验，每组实验重复3次。
表1不同CaCO3浓度处理下对植物地上部分生物量和植株重金属锑含量的影响
从表1可以看出，与空白组相比，向盆栽中添加一定量的CaCO3可以显著的改变植物地上部分的生物量、植物地上部分锑的含量及植物地上部分锑吸收量和修复效率。其中添加1.25吨/亩的CaCO3对土壤锑的修复效果最佳，添加1.5吨/亩的CaCO3可以提高植物地上部分的锑含量，但会减少植物的生物量，从而略降低了植物对土壤锑的修复效率。
实施例2
在植物收获前15天向盆栽中分别施入四分之一饱和CaCO3水，并与空白组进行对照实验，每组实验重复3次。
表2不同CaCO3浓度处理下对植物地上部分生物量和植株重金属锑含量的影响
从表2可以看出，与空白组相比，向盆栽中添加一定量的CaCO3可以显著的改变植物地上部分的生物量、植物地上部分锑的含量及植物地上部分锑吸收量和修复效率。其中添加1.25吨/亩的CaCO3对土壤锑的修复效果最佳，添加1.5吨/亩的CaCO3可以提高植物地上部分的锑含量，但会减少植物的生物量，从而略降低了植物对土壤锑的修复效率。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种修复锑污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在锑污染土壤中施加锑活化剂，水耕混匀，保持土壤淹水1-3厘米，待平衡3-7天后耕层依然湿润时种植凤尾蕨，整个植物生长过程中保持生长环境温暖、湿润、无持续暴晒，然后在凤尾蕨生长最旺盛期的10-15天后，收获凤尾蕨并进行无害化处理；
S2、检测经步骤S1修复后土壤中重金属锑的含量是否达标，若未达标，则按照步骤S1的方法进行下一批的凤尾蕨的种植，直至土壤中锑含量达标为止。
2.根据权利要求1所述的修复锑污染土壤的方法，其特征在于，所述锑活化剂为碳酸钙。
3.根据权利要求1所述的修复锑污染土壤的方法，其特征在于，所述锑活化剂的施加在水耕措施之前，锑活化剂的施加量为0.5-1.5吨/亩。
4.根据权利要求1所述的修复锑污染土壤的方法，其特征在于，在凤尾蕨收获前10-15天向锑污染土壤浇灌锑活化剂溶液。
5.根据权利要求4所述的修复锑污染土壤的方法，其特征在于，所述锑活化剂溶液为饱和碳酸钙溶液。
6.根据权利要求1所述的修复锑污染土壤的方法，其特征在于，所述凤尾蕨为白玉凤尾蕨。
7.根据权利要求1所述的修复锑污染土壤的方法，其特征在于，步骤S1中，采用室外栽培，定期浇水，保持土壤湿润，使土壤含水量保持在田间持水量的70-80%。
8.根据权利要求1-7任一项所述的修复锑污染土壤的方法，其特征在于，步骤S1中，收获凤尾蕨主要指将凤尾蕨的地上部分移走。
9.根据权利要求1-7任一项所述的修复锑污染土壤的方法，其特征在于，步骤S1中，无害化处理包括凤尾蕨的焚烧、烟气净化、灰渣固化、填埋步骤。
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