CN1555672A - 镉污染土壤的植物原位修复方法 - Google Patents

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李廷强
叶海波
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Abstract

本发明涉及镉污染土壤的植物原位修复方法。在被镉污染区域,直接种植植物东南景天,通过东南景天根系吸收土壤中大量的镉,并向上运输及转运到地上部,当植株生长到30-40cm或3-4个月后收割地上部并将其移走,则可从土壤中带走大量的镉,从而达到快速治理镉污染土壤的目的。该方法投资少,工程量小,不破坏土壤理化性质,无二次污染,且可以保持水土,美化环境。

Description

镉污染土壤的植物原位修复方法
                          技术领域
本发明涉及镉污染土壤的修复和治理方法。
                          背景技术
镉污染已成为一个严重的环境问题。在有色金属采冶和使用含镉原料的工业企业,每年都有大量镉通过“三废”排到环境之中,而排到环境中的镉有82%-94%进入土壤,其中相当部分为农业土壤,我国土壤镉污染面积日益严重,一些污灌区农田土壤中镉含量高达130mg/kg,比自然土壤高出数百倍。工矿企业排放的废水、废气、污泥及其它含镉物是镉进入土壤的主要来源。镉在环境中具有稳定、积累和不易消除的特点,通过食物链富积对人体产生慢性中毒。长期大量摄入镉会影响钙和磷的代谢,引起肾、骨和肝的病理变化,诱发骨质疏松、骨软化和肾结石等疾病。肾皮质是镉作用的主要靶部位,肾皮质镉积累过多将导致肾机能失调,镉引起的肾小管功能障碍和肾小球滤过率下降,同时长时间暴露在含镉的环境中将导致恶性肿瘤、呼吸***病、消化***病等。
目前,较为成熟的且用于土壤重金属污染修复的物理化学技术有:客土技术、淋洗技术、热处理技术、电解技术、固化技术、玻璃化技术。这些物理化学修复技术,各有其优点,但都存在工程量大,费用昂贵,难以展开大规模污染土壤的改良,同时容易造成二次污染以及导致土壤结构破坏,土壤活性下降和土壤肥力退化等生态问题。植物修复技术是一种运用植物来清除土壤污染物的新方法。与传统修复技术相比,植物修复技术具有费用低廉,不破坏环境,易为人们所接受等优点,越来越引起土壤—植物—环境界的重视。
                           发明内容
本发明目的是提供一种投资少,无二次污染,治理镉污染土壤的植物原位修复方法。
本发明目的是通过在被镉污染土壤上直接种植东南景天,由东南景天根系大量吸收镉并向上运输和转运到地上部,收割地上部并将其转移到其它地方集中进行无害化处理,而从土壤环境中带走大量的镉,实现镉污染土壤的植物原位修复的。
本发明提供的镉污染土壤的植物原位修复方法,步骤如下:
以传统农耕法将东南景天种植到镉污染土壤中,施用氮磷钾肥和有机肥,促进东南景天根系的生长;在生长3-4个月或生长到30-40cm高度之后首次收割地上部,以后每生长3个月收割一次,收割时地上部留茎2-3cm高,并将收割的地上部转移到其他地方集中进行无害化处理。
东南景天(Sedum alfredii Hance)为多年生草本植物,茎、叶肉质状;根状茎横走,叶互生,下部叶常脱落。试验表明东南景天与一般植物不同,它是一种镉超积累植物,对土壤中高含量的镉有很强的忍耐、吸收和积累能力,镉含量范围在247~381mg/kg。营养液培养试验进一步证明,东南景天对生长介质中镉有很强的忍耐和积累能力,当生长介质中镉浓度为400μmol/L时,东南景天茎和叶片镉含量达到最高值,分别为4511mg/kg和3317mg/kg。田间条件下,地上部干重可达3219kg/ha,含镉为181mg/kg,即使在镉浓度很低时,东南景天叶片和茎中镉的含量也很高,因此它可以修复重度污染和轻度污染的土壤。通过种植东南景天大量吸收镉,可实现镉污染土壤的快速治理。
东南景天可以生长在pH值5-8的土壤环境里,适应性广,在我国大部分地区都可以用来修复重金属污染土壤。在实施过程中,还可以结合农艺措施,如使用有机肥,改良土壤理化性质,促进动东南景天根系生长,提高生物量,加速东南景天对镉的吸收和和向地上部的转运,提高修复效率。
东南景天为多年生草本植物,第一年移栽后生长比较缓慢,首次收割在生长3-4个月之后,以后每生长3个月收割一次或东南景天生长到30-40cm高度收割一次,收割时地上部,留茎2-3cm高。因此在利用东南景天修复镉污染土壤时,要注意收割的时间和每次茎留高度,以免影响修复和治理的效果。
东南景天无性繁殖(以株芽为主)的速率很快,在较短的生长期内即可形成良好的地面覆盖,其盖度几乎可达100%。另一方面,东南景天还具有适于刈割的特点,当其它环境条件较为适宜时,一年内可刈割收获该植物地上部3~4茬。每年东南景天对土镶镉的清除量将高达1.80kg/ha。同时东南景天地上部高达40厘米,适合规模化、机械化操作。
收割的东南景天应转移到其它地方集中处理或进行资源化加工处理。并可以回收其中的镉,避免产生二次污染,同时可直接产生经济效益。
本发明通过种植东南景天修复镉土壤,利用东南景天对镉的吸收和向地上部的转运,通过收割地上部生物量,达到从土壤环境中带走镉污染物的目的。该方法与传统的污染土壤治理方法相比,投资少,工程量小,管理技术要求不高,不破坏土壤理化性质,无二次污染,而且可以保持水土,美化环境。是一种应用范围广、投资少、维护成本低、操作简单的“绿色修复技术”。本发明解决了镉污染土壤的修复和治理问题,具有良好的社会效益、经济效益和环境效益,在镉污染土壤修复中具有广阔的应用前景。
                        具体实施方式
实施例1
在不同镉污染水平的土壤中移栽东南景天,施用氮磷钾肥,生长期间按传统的农作物管理方法进行管理,移栽后4个月收获地上部分。经测定,在21.0mg/kg污染水平下,东南景天的干物产量为2141kg/ha,地上部镉含量为148mg/kg,从土壤中带走的镉为0.32kg/ha,在13.0mg/kg污染水平下,东南景天的干物产量为2586kg/ha,地上部镉含量为153mg/kg,从土壤中带走的镉为0.39kg/ha。可以看出,东南景天在不同污染水平下对土壤镉的清除能力没有显著差异,可以应用于不同程度镉污染土壤的修复。
实施例2
在含镉21.15mg/kg的镉污染土壤中移栽东南景天,第一次移栽后4个月收获地上部分,收获后进行补苗,3个月后进行第二次收获,施用氮磷钾肥和有机肥,生长期间按传统的农作物管理方法进行管理。经测定,第一次收获后,东南景天的干物产量为1277kg/ha,地上部镉含量为193mg/kg,从土壤中带走的镉为0.21kg/ha。第二次收获后,东南景天的产量为3219kg/ha,地上部镉含量为181mg/kg,从土壤中带走镉为0.58kg/ha。两次收获后土壤镉含量由21.15mg/kg变化为20.37mg/kg,相当于土壤中的总镉减少3.69%,以后每生长3个月收割一次或东南景天生长到30-40cm高度收割一次,土壤中的镉含量不断减少,从而达到从土壤环境中清除镉污染物的目的,最终实现镉污染土壤的修复。
实施例3
在含镉40.3mg/kg,不同pH值的镉污染土壤中移栽东南景天,施用氮磷钾肥,生长期间按传统的农作物管理方法进行管理,移栽后4个月收获地上部分。经测定,在5.0水平下,东南景天的干物产量为2325kg/ha,地上部镉含量为453mg/kg,从土壤中带走的镉为1053g/ha;在pH值5.5水平下,东南景天的干物产量为1845kg/ha,地上部镉含量为477mg/kg,从土壤中带走的镉为880g/ha;在pH值6.3水平下,东南景天的干物产量为1635kg/ha,地上部镉含量为442mg/kg,从土壤中带走的镉为723g/ha。可以看出,东南景天在不同pH水平下对土壤镉的清除能力不同,酸性条件下清除能力较高,在碱性条件下,可以通过施用酸性物质如酸性有机肥来调节。

Claims (1)

1、镉污染土壤的植物原位修复方法,其特征是:以传统农耕法将东南景天种植到镉污染土壤中,施用氮磷钾肥和有机肥,促进东南景天根系的生长;在生长3-4个月或生长到30-40cm高度之后首次收割地上部,以后每生长3个月收割一次,收割时地上部留茎2-3cm高,并将收割的地上部转移到其他地方集中进行无害化处理。
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