CN110773563A - 一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤污染修复技术领域，具体涉及一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法。本发明的方法包括如下步骤：将草龙幼苗移栽或将草龙种子直播至被镉锌污染的土壤中；待地上部分形成一定生物量时进行第一次收割，之后留茬定期收割，将收割的草龙进行集中处理。本发明针对目前可用于土壤重金属污染植物修复的植物品种资源匮乏的问题，提供一种新的植物品种草龙，用于修复重金属Cd、Zn污染土壤，同时使用增效液等促进草龙对重金属Cd、Zn的富集，待地上部形成一定生物量时，留茬收割进行连续提取，从而达到减少污染土壤中Cd、Zn含量的目的。

Description

一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法

【技术领域】

本发明涉及土壤污染修复技术领域，具体涉及一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法。

【背景技术】

随着工农业及经济全球化的快速发展以及长期、大量、不合理施用农用化肥、工业废水，致使农田土壤重金属污染问题日益严重，给农业生产和人类健康带来了潜在的威胁，因此有必要对土壤重金属污染土壤进行修复。

重金属污染土壤很少是单一金属污染，实际生产中发现，重金属污染大多是复合污染。土壤重金属污染来源广泛，包括矿山开采，工矿企业排放的废渣、废水、废气、污水灌概、施用污泥等固体垃圾、磷肥等农用化学品以及大气沉降物等。重金属污染具有长期性、累积性、隐蔽性、不可逆性的特点，导致重金属污染治理相当困难。

目前，重金属污染土壤的修复方法主要有物理、化学和生物学修复。物理化学修复工程量大，价格昂贵，难以大规模加以利用，还有可能造成二次污染，并且对土壤肥力、土壤结构以及土壤微生物均会造成不利影响。而生物学修复中的植物提取修复土壤重金属污染是当今研究最多且最有发展前景的一种绿色技术，植物修复是将自然生长或遗传培育的富集植物种植于污染土壤上吸收重金属，从而降低土壤重金属含量以达到治理的目的。它具有高效低耗、无二次污染、能减少土壤侵蚀、美化环境等优点，可达到对污染土壤永久清洁修复，因而被公认为环境友好型原位绿色修复技术。富集重金属植物对重金属往往具有一定的选择性，而土壤重金属污染多为几种重金属复合污染，用单一选择性重金属富集植物难以全面清除土壤中的多种污染物。因此，通过分析土壤和植物体内重金属含量，明确富集植物对重金属的吸收富集特点，探讨它们在环境净化上的应用潜力，筛找对土壤重金属复合污染具有耐性、积累特性和生物量大的植物，是重金属复合污染土壤植物修复技术亟待解决的关键。

目前已开发出可用于修复土壤重金属污染的植物主要包括野茼蒿、印度芥菜、宝山堇菜、东南景天、伴矿景天、龙葵等。但是，随着工矿业的发展，土壤受到重金属污染越来越多，且重金属种类也较多，以上植物对不同土壤的适应性以及对重金属种类的修复能力有一定局限性。因此，当前急需开发寻找新的植物资源，用于重金属复合污染土壤的修复，以解决日益严重的重金属复合污染土壤的问题。

【发明内容】

发明人多年来一直从事重金属污染修复调控研究工作中，发现柳叶菜科丁香蓼属植物草龙(拉丁名为Ludwigia linifolia Poir.)，对土壤环境中的重金属Cd、Zn具有一定的富集特性。因此，本发明的目的就是针对上述可用于土壤重金属污染植物修复的植物品种资源匮乏的问题，提供一种新的植物品种草龙，用于修复重金属Cd、Zn污染土壤。

为实现上述修复目的，本发明技术方案如下：

一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法，包括如下步骤：将草龙幼苗移栽或将草龙种子直播至被镉锌污染的土壤中；待地上部分生长至80～90cm高度时进行第一次收割，之后留茬定期收割，将收割的草龙进行集中处理。

进一步的，将高度为5-10cm的草龙幼苗移栽至被镉锌污染的土壤中，待地上部分生长至80～90cm高度时收割草龙的地上部分，之后每生长2～3个月或草龙生长至80～90cm高度时收割一次。

进一步的，所述集中处理是将收割的草龙进行灰化处理或者作为原料进行镉和锌的提取。

进一步的，在草龙生长过程中，对草龙施用增效液和增效颗粒；

所述增效液的制备方法如下：

S1、取荔枝枝干，干燥后粉碎，得到荔枝粉末；

S2、将荔枝粉末、羟基磷灰石粉末加入沼液中混匀，密封放置2-3天，过滤，得到滤液；所述荔枝粉末、羟基磷灰石粉末、沼液的质量比为1-2：0.2-0.5：50-100；滤渣可用作肥料；

S3、取哈茨木霉菌，用水稀释2000-3000倍，得到菌液；

S4、将步骤S2得到的滤液与步骤S3得到的菌液以1：1-2的体积比混合均匀，即可得到增效液；

所述增效颗粒的制备方法如下：

A、将三裂叶豚草晒干后粉碎，得到三裂叶豚草碎末；

B、向三裂叶豚草碎末中加入生石灰、沼渣搅拌均匀，得到混合物；所述三裂叶豚草碎末、生石灰、沼渣的质量比为50-100：1：10-20；

C、向混合物中加入水，混匀，控制混合物的水分含量为40-50％，密封发酵10-15天后，得到增效颗粒。

进一步的，所述增效液在洒施时是直接对草龙的根部进行喷施，每隔10天喷施一次；所述增效颗粒是在草龙幼苗移栽定植10-15天后或播种30天后以及收割后直接撒施于土壤上。

进一步的，所述沼液中所含的有机质为0.15-0.20％，总氮为1.20-1.30g/kg，总磷为0.20-0.30g/kg，总钾为0.20-0.30g/kg；pH为6.8-7.2；所述沼渣中所含的有机质为40-50％，腐殖酸为15-25％，总氮为0.6-1.4％，总磷为0.3-0.6％，总钾为0.5-1.1％。

进一步的，当草龙植株收割至第4-5茬时，连根拔起，整株草龙进行集中处理。

草龙生长速度快、抗逆性强，易于成活，可进行直接移栽或将种子直播生长；在自然条件下即可存活，在其整个生长过程中不需要进行特殊管理。待地上部分形成一定生物量时进行定期收割，能有效降低污染土壤中的重金属Cd、Zn的含量，从而修复污染土壤。

有益效果：

国内植物品种资源丰富多样，要确定某种植物是否具有重金属富集或超富集特性是十分困难的，在耗费了大量的人力、物力、财力后也不一定能够成功。本发明中的草龙(Ludwigialinifolia Poir.)，又名细叶水丁香、线叶丁香蓼；属柳叶菜科丁香蓼属植物的一种，生于田边、水沟、河滩、塘边、湿草地等湿润向阳处；分布于中国台湾、中国香港、广东、海南、广西、云南南部。经本发明试验研究，证明其对重金属Cd、Zn具有富集特性。本发明充分利用了草龙对重金属Cd、Zn的富集特性，将其幼苗移栽或将其种子直播至被重金属污染的土壤中，吸收积累土壤中的重金属Cd、Zn，并将其转运到地上部分，降低土壤中Cd、Zn含量，待地上部形成一定生物量时，可留茬收割进行连续提取，从而达到减少污染土壤中Cd、Zn含量的目的。草龙利用其对重金属Cd、Zn的富集特性，不仅能够将Cd、Zn吸附至其根部，然后通过生长作用，将根部的重金属再转移至植物地上部分，而且还能够有效地降低重金属向下迁移造成地下水污染的风险。

在使用草龙进行修复土壤重金属镉锌的过程中，发明人还更深入地研究了促进草龙吸收镉锌的物质，以提高草龙富集镉锌的能力。本发明的增效液，其所使用的沼液的成分十分复杂，除了含有丰富的氮、磷、钾、各类氨基酸、维生素、蛋白质、赤霉素、生长素、糖类、核酸以及抗生素等，还含有丁酸、吲哚乙酸、维生素B12等活性抗性物质；而荔枝的枝干含有促进草龙生根的有效成分，本发明使用沼液发酵提取荔枝枝干中的促生根的有效成分，配合沼液中的有效成分，施用于草龙植株后，能够促进草龙的根系生长，使草龙的根系不仅分布的更密集而且更强壮，对于富集土壤中的镉锌有显著的增效作用。增效液组分中的羟基磷灰石粉末中伴生元素很多，经沼液发酵后能够协助增效，组分中的哈茨木霉菌液也具有协同增效富集镉锌的作用。经增效液各组分的相互配合，不仅能够促进草龙的根系及地上部分的生长，而且能够促进草龙对镉锌的富集。本发明的增效颗粒，其中的三裂叶豚草是外来入侵物种，因其吸肥能力和再生能力极强，易导致土壤干旱贫瘠，且三裂叶豚草的花粉是花粉病的主要病源，会引发过敏性鼻炎和支气管哮喘等症，是百害而无一利的杂草，因此本发明对其进行充分利用，能够减少外来物种的侵害；三裂叶豚草与生石灰、沼渣混合发酵后，能够为草龙提供微量元素、有机物质等养分，使草龙生长的更快。本发明使用三裂叶豚草碎末、生石灰、沼渣和水在一定的湿度下发酵，得到的颗粒能够促进草龙植株的生长以及对镉锌的富集。

本发明使用的增效液和增效颗粒，所采用的原料廉价易得，生产过程操作简单，不需特殊试剂或者大型加工设备，制备成本低，可大面积使用。

【具体实施方式】

以下结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。

实施例1

一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法，包括如下步骤：将草龙幼苗移栽至被镉锌污染的土壤中；待地上部分形成一定生物量时进行第一次收割，之后留茬定期收割地上部分，当草龙植株收割至第4茬时，连根拔起，将收割的草龙及根部进行集中灰化处理或者作为原料进行镉和锌的提取；具体如下：

采用直接移栽方式，自然条件下，在广西玉林矿区周边重金属污染土壤片区，将高度为5-10cm的草龙幼苗移栽至被镉锌污染的土壤中，根据气候条件和植物生长状况，不定期进行浇水。90天后待地上部分生长至80～90cm高度时第一次收割草龙的地上部分，之后每生长2～3个月收割一次。

在草龙生长过程中，对草龙施用增效液和增效颗粒；所述增效液在洒施时是直接对草龙的根部进行喷施，且每隔10天喷施一次，喷施至土壤湿润；所述增效颗粒是在草龙幼苗移栽定植15天后以及收割后直接撒施于土壤上，撒施厚度约为1cm。

所述增效液的制备方法如下：

S1、取荔枝枝干，干燥后粉碎，得到荔枝粉末；

S2、将荔枝粉末、羟基磷灰石粉末加入沼液中混匀，密封放置3天，过滤，得到滤液；所述荔枝粉末、羟基磷灰石粉末、沼液的质量比为1：0.2：50；所述沼液中所含的有机质为0.18％，总氮为1.27g/kg，总磷为0.23g/kg，总钾为0.28g/kg；pH为7.2；

S3、取哈茨木霉菌，用水稀释2000倍，得到菌液；

S4、将步骤S2得到的滤液与步骤S3得到的菌液以1：1的体积比混合均匀，即可得到增效液；

所述增效颗粒的制备方法如下：

A、将三裂叶豚草晒干后粉碎，得到三裂叶豚草碎末；

B、向三裂叶豚草碎末中加入生石灰、沼渣搅拌均匀，得到混合物；所述三裂叶豚草碎末、生石灰、沼渣的质量比为50：1：10；所述沼渣中所含的有机质为42％，腐殖酸为19％，总氮为1.2％，总磷为0.4％，总钾为1.0％。

C、向混合物中加入水，混匀，控制混合物的水分含量为50％，密封发酵15天后，得到增效颗粒。

实施例2

一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法，包括如下步骤：将草龙种子直播至被镉锌污染的土壤中；待地上部分生长至一定生物量时进行第一次收割，之后留茬定期收割地上部分，当草龙植株收割至第5茬时，连根拔起，将收割的草龙及根部进行集中灰化处理或者作为原料进行镉和锌的提取；具体如下：

采用种子直播方式，将草龙种子直播至广西河池矿区周边被镉锌污染的土壤中；根据气候条件和植物生长状况，不定期浇水。待地上部分生长至80～90cm高度时第一次收割植物的地上部分，之后留茬定期收割，草龙生长80～90cm高度收割一次。

在草龙生长过程中，对草龙施用增效液和增效颗粒；所述增效液在洒施时是直接对草龙的根部进行喷施，且每隔10天喷施一次，喷施至土壤湿润；所述增效颗粒是在草龙播种30天后以及收割后直接撒施于土壤上，撒施厚度约为1cm。

所述增效液的制备方法如下：

S1、取荔枝枝干，干燥后粉碎，得到荔枝粉末；

S2、将荔枝粉末、羟基磷灰石粉末加入沼液中混匀，密封放置2天，过滤，得到滤液；所述荔枝粉末、羟基磷灰石粉末、沼液的质量比为2：0.5：100；所述沼液中所含的有机质为0.16％，总氮为1.25g/kg，总磷为0.27g/kg，总钾为0.21g/kg；pH为6.9；

S3、取哈茨木霉菌，用水稀释3000倍，得到菌液；

S4、将步骤S2得到的滤液与步骤S3得到的菌液以1：2的体积比混合均匀，即可得到增效液；

所述增效颗粒的制备方法如下：

A、将三裂叶豚草晒干后粉碎，得到三裂叶豚草碎末；

B、向三裂叶豚草碎末中加入生石灰、沼渣搅拌均匀，得到混合物；所述三裂叶豚草碎末、生石灰、沼渣的质量比为100：1：20；所述沼渣中所含的有机质为50％，腐殖酸为22％，总氮为1.3％，总磷为0.6％，总钾为0.8％。

C、向混合物中加入水，混匀，控制混合物的水分含量为40％，密封发酵10天后，得到增效颗粒。

实施例3

一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法，包括如下步骤：将草龙种子直播至广西河池矿区周边被镉锌污染的土壤中(与实施例2在同一片区)；根据气候条件和植物生长状况，不定期浇水。待地上部分生长至80～90cm高度时第一次收割植物的地上部分，之后留茬定期收割，草龙生长80～90cm高度收割一次，第5茬时，连根拔起。对从污染土壤中收割的草龙及根系进行集中灰化处理，然后将灰烬安全填埋或者作为原料进行镉、锌的提取。

为了验证本发明的技术效果，发明人在草龙的地上部分第一次生长至80～90cm高度时收割草龙的地上部分进行检测，数据如表1所示；取种植草龙前后的土壤进行检测，取样时为了确保前后一致性，避免残余的增效颗粒影响，每组取样点为10个，在地面以下约5cm的土壤取样，混合均匀后进行检测，且草龙种植前后的取样点一致，具体检测数据如表2所示。

表1

由表1数据分析可知，实施例1-3的草龙中富集有较多的镉锌，说明本发明的方法确实能够修复土壤中的镉锌污染。由实施例2与实施例3的数据对比可知，实施例3因未施用增效液和增效颗粒，镉含量富集下降约27％，锌含量富集下降约7％，由此可知，本发明的增效液和增效颗粒对草龙富集镉锌起到了显著的增效作用。

表2

由表2数据可知，实施例1从种植草龙至末次收割草龙后，土壤中的镉含量减少约2.0％，土壤中的锌含量减少约5.3％；实施例2从种植草龙至末次收割草龙后，土壤中的镉含量减少约2.2％，土壤中的锌含量减少约5.6％；实施例3从种植草龙至末次收割草龙后，土壤中的镉含量减少约1.0％，土壤中的锌含量减少约4.2％。由此可知，本发明的方法能够有效修复镉锌污染土壤，并且使用增效液和增效颗粒后，土壤的修复效果得到很大提高。

另外，发明人还使用钻叶紫菀做对比试验，分别如下：

试验组1：采用实施例2的方法，不同仅在于使用菊科紫苑属植物钻叶紫菀代替草龙。

试验组2：采用实施例3的方法，不同仅在于使用菊科紫苑属植物钻叶紫菀代替草龙。

取种植钻叶紫菀前后的土壤进行检测，取样方法同草龙；具体检测数据如表3所示。

表3

由表3数据可知，试验组1从种植钻叶紫菀至末次收割钻叶紫菀后，土壤中的镉含量减少约0.53％，土壤中的锌含量减少约3.0％；试验组2从种植钻叶紫菀至末次收割钻叶紫菀后，土壤中的镉含量减少约1.3％，土壤中的锌含量减少约4.8％。从试验组2的数据可知，使用钻叶紫菀直接种植后，富集镉锌的能力比草龙稍强。但是，从试验组1的数据可知，种植钻叶紫菀后，使用增效液和增效颗粒，并不能起到增效作用，反而会导致富集镉锌能力严重下降。本发明的增效液和增效颗粒是针对草龙进行研究设置，并不适用于所有的植物。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (7)

1.一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步骤：将草龙幼苗移栽或将草龙种子直播至被镉锌污染的土壤中；待地上部分生长至80～90cm高度时进行第一次收割，之后留茬定期收割，将收割的草龙进行集中处理。

2.如权利要求1所述的一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法，其特征在于：将高度为5-10cm的草龙幼苗移栽至被镉锌污染的土壤中，待地上部分生长至80～90cm高度时收割草龙的地上部分，之后每生长2～3个月或草龙生长至80～90cm高度时收割一次。

3.如权利要求1所述的一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法，其特征在于：所述集中处理是将收割的草龙进行灰化处理或者作为原料进行镉和锌的提取。

4.如权利要求1所述的一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法，其特征在于：在草龙生长过程中，对草龙施用增效液和增效颗粒；

所述增效液的制备方法如下：

S1、取荔枝枝干，干燥后粉碎，得到荔枝粉末；

S2、将荔枝粉末、羟基磷灰石粉末加入沼液中混匀，密封放置2-3天，过滤，得到滤液；所述荔枝粉末、羟基磷灰石粉末、沼液的质量比为1-2：0.2-0.5：50-100；

S3、取哈茨木霉菌，用水稀释2000-3000倍，得到菌液；

S4、将步骤S2得到的滤液与步骤S3得到的菌液以1：1-2的体积比混合均匀，即可得到增效液；

所述增效颗粒的制备方法如下：

A、将三裂叶豚草晒干后粉碎，得到三裂叶豚草碎末；

B、向三裂叶豚草碎末中加入生石灰、沼渣搅拌均匀，得到混合物；所述三裂叶豚草碎末、生石灰、沼渣的质量比为50-100：1：10-20；

C、向混合物中加入水，混匀，控制混合物的水分含量为40-50％，密封发酵10-15天后，得到增效颗粒。

5.如权利要求4所述的一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法，其特征在于：所述增效液在洒施时是直接对草龙的根部进行喷施，且每隔10天喷施一次；所述增效颗粒是在草龙幼苗移栽定植10-15天后或者播种30天后以及收割后直接撒施于土壤上。

6.如权利要求4所述的一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法，其特征在于：所述沼液中所含的有机质为0.15-0.20％，总氮为1.20-1.30g/kg，总磷为0.20-0.30g/kg，总钾为0.20-0.30g/kg；pH为6.8-7.2；所述沼渣中所含的有机质为40-50％，腐殖酸为15-25％，总氮为0.6-1.4％，总磷为0.3-0.6％，总钾为0.5-1.1％。

7.如权利要求1所述的一种利用草龙修复镉锌污染土壤的方法，其特征在于：当草龙植株收割至第4-5茬时，连根拔起，整株草龙进行集中处理。