專利名稱：一種去除土壤中重金屬的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用植物生長配置進行重金屬生態(tài)恢復領域，具體涉及一種去除土壤
中重金屬的方法。
背景技術：
重金屬礦業(yè)排土場是礦業(yè)廢棄地的主要組成部分，不僅破壞和占用了大量的土地 資源，而且?guī)硪幌盗杏绊懮钸h的環(huán)境問題，其中最突出的是重金屬等污染物通過大氣和 水體等途徑廣為擴散，使周邊地區(qū)作物質量下降、減產甚至失收，生態(tài)系統(tǒng)極度退化，污染 物直接通過食物鏈最終影響人體健康。與此同時，大量存在的礦業(yè)排土場還會給當?shù)氐淖?然環(huán)境景觀造成不同程度的破壞。植被恢復作為礦業(yè)排土場源污染控制的一個重要手段， 不僅是國際生態(tài)環(huán)境研究領域的熱點問題，也是我國當前生態(tài)環(huán)境保護所面臨的緊迫任 務。 礦業(yè)排土場典型的特征包括重金屬毒性、極端酸堿性、鹽害、干旱和貧瘠等，在對 其進行生態(tài)恢復過程中最關鍵的階段是植被重建，而其中用于植被重建的物種選擇則又是 進行生態(tài)恢復的核心問題之一。植物的選擇至少要遵循以下幾條原則首先，所選擇的植 物能適應當?shù)氐臍夂驐l件，最好是鄉(xiāng)土種；其次，對極端的基質條件如重金屬毒性等具有耐 性；再次，這類植物生物量大，根系發(fā)達，應當具有一定的速生性，能夠在較短的時間內形成 植被覆蓋，并能改善排土場所在地的景觀效果。 目前，盡管利用植被重建進行重金屬礦業(yè)排土場生態(tài)恢復已發(fā)展成為環(huán)境科學領 域的研究和應用熱點，但從當前國內外排土場生態(tài)恢復技術研究和實踐發(fā)展來看，尚存在 以下問題(l)雖然相關研究已經篩選出較多的重金屬耐性植物，但尚未出現(xiàn)專門針對重 金屬礦業(yè)排土場生態(tài)恢復的植物配置技術；(2)從恢復技術及相關操作規(guī)程看，國內對于 重金屬礦業(yè)排土場生態(tài)恢復相關技術還不夠成熟，不能綜合考慮不同習性物種進行合理配 置，從而導致重建植被物種單一、維護成本高、生長狀況不穩(wěn)定等現(xiàn)象；(3)從應用效果來 看，由于缺乏科學的植物配置技術，目前開展的重金屬礦業(yè)排土場生態(tài)恢復普遍存在生態(tài) 系統(tǒng)不穩(wěn)定、景觀效果不理想、恢復效果差等問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于根據(jù)現(xiàn)有重金屬礦業(yè)排土場生態(tài)恢復技術中存在的不足，提供一 種成本低，生長狀況穩(wěn)定的去除土壤中重金屬的方法。
本發(fā)明上述目的通過以下技術方案予以實現(xiàn) —種去除土壤中重金屬的方法，其特征在于該技術是將喬木、灌木和草本植物搭 配種植；其中，喬木、灌木和草本植物的配置面積比例分別是10 20%、20 30%、50 70%。 本發(fā)明去除土壤中重金屬的方法，所述喬木可以是一種喬木，也可以是多種喬木 混合種植；所述灌木可以是一種灌木，也可以是多種灌木混合種植；所述草本植物可以是
3一種草本植物，也可以是多種草本植物混合種植。 本發(fā)明去除土壤中重金屬的方法中，所述喬木的栽種間距優(yōu)選為2 10m;所述 灌木的栽種間距優(yōu)選為0. 5 5m ;所述草本植物的栽種密度優(yōu)選為每公頃直播草種10 30kg。 本發(fā)明去除土壤中重金屬的方法中，所述喬木優(yōu)選為泡桐或桉樹；所述灌木優(yōu)選 為苧麻或類蘆；所述草本植物優(yōu)選為鋪地黍、高羊茅或狗牙根。 本發(fā)明去除土壤中重金屬的方法用于重金屬礦業(yè)排土場的生態(tài)恢復，可以在短時 間建立起覆蓋度大、穩(wěn)定性強的大面積恢復重金屬礦業(yè)排土場土壤生態(tài)系統(tǒng)。
本發(fā)明在篩選植物時采用以下幾個原則(l)以鄉(xiāng)土種為主，避免了異地氣候適 應的問題；(2)選擇那些適應性強、生物量大，生長快，具有一定的重金屬耐性，耐干旱，貧 瘠，抗逆性強，易于存活、定居的速生性物種，可保障在較短的時間內形成植被覆蓋；(3)選 擇物種時考慮到一定比例的喬木、灌木和草本植物來構建上_中_下立體植被群落系統(tǒng)； (4)物種選擇時兼顧到區(qū)域自然景觀、社會經濟特點以及區(qū)域發(fā)展方向，選擇了一定比例的 具有耐性的經濟類物種，既可有效控制污染，改善排土場景觀，而且能夠帶來一定的直接經 濟效益。所篩選的草皮物種能夠起到防風固沙，喬灌木能夠涵養(yǎng)水源，提高土壤基質持水保 肥的能力。這些植物種包括泡桐(Paulownia fortunei)、桉樹(Eucalyptus urophylla)、 苧麻(Boehmeria nivea)、類戸(Neyraudia reynaudiana)鋪地黍(Panicum r印ens)、高羊 茅(Xygeum spartum)禾口狗牙根(Cynodon dactylon)等。 本發(fā)明以生態(tài)恢復學為指導，綜合考慮廢棄地的巖土性質、重金屬污染狀況、養(yǎng) 分，水分條件，進行適當?shù)闹参锓N類選擇。在不同的土壤基質區(qū)域構建不同搭配模式的植物 組合。在土壤物理性狀較差，重金屬含量高，缺肥、缺水的區(qū)域，首先要選擇耐貧瘠、耐干旱 的重金屬耐性植物種類進行植被恢復，在群落結構配置上以草灌植物為主，適當客土移植 耐性較強的喬木。 為了提高植被的成活率，在土壤基質極其惡劣的區(qū)域可適當采用植穴法，植穴中 添加適量的基肥，草種采用撒播、條播或點播法，為保證種子的萌發(fā)率可蓋一層稻草。
本發(fā)明所選用植物的分類學特征如下 (1)泡桐(Paulownia fortunei):落葉喬木，高可達27m，樹冠寬闊。樹皮灰褐色， 平滑，有突起的皮孔，老時縱裂。小枝粗壯，中空，幼時密生白色絨毛，后漸脫落。單葉對生， 有時三葉輪生。葉大，卵形或長橢圓形，基部心臟形，葉背密生灰白色絨毛，全緣或微呈波 狀。圓錐狀聚傘花序，大型，3-4月先葉開花，花冠乳白色，內有紫斑，有香氣。蒴果長圓有 尖，較大，果熟期9-10月，種子小而薄，有翅。 (2)桉樹(Eucalyptus urophylla):常綠喬木，樹皮粗厚而宿存，或平滑而年年脫 落。葉兩型，幼態(tài)葉無柄而對生，成熟葉鐮形或長圓形。有揮發(fā)性芳香油?；▋尚?，萼管鐘 形與子房合生；花瓣與萼裂片連成帽狀體；雄蕊多數(shù)，花藥心形或腎形、直裂或孔開；花盤 存在；子房下位，2-7室，胚珠多數(shù)。蒴果藏在壺形萼管內或突出萼管外；花盤在結實時形成 果緣。 (3)苧麻(Boehmeria nivea):灌木，高l_2m ;莖、花序和葉柄密生短或長柔毛。葉 互生，寬卵形或近圓形，表面粗糙，背面密生交織的白色柔毛?；ù菩弁辏瑘F傘花序集成圓 錐狀，雌花序位于雄花序之上；雄花花被片4，雄蕊4 ;雌花花被管狀，被細毛。瘦果橢圓形，長約1. 5mm?；ü?-10月。 (4)類戸(Neyraudia reynaudiana):多年生草本，具木質根狀莖，須根粗而堅硬。 稈直立，高2-3m，徑5-10mm，通常節(jié)具分枝，節(jié)間被白粉；葉鞘無毛，僅沿頸部具柔毛；葉舌 密生柔毛；葉片長30-60cm，寬5-10mm，扁平或巻折，頂端長漸尖，無毛或上面生柔毛。圓錐 花序長30-60cm，分枝細長，開展或下垂；小穗長6-8mm，含5-8小花，第一外稃不孕，無毛； 穎片短??；長2-3mm ;外稃長約4mm，邊脈生有長約2mm的柔毛，頂端具長1-2mm向外反曲的 短芒；內稃短于外稃?；ü?-12月。 (5)鋪地黍(Panicum r印ens):多年生草本，稈直立，質地堅硬，高30-100cm，具多 節(jié)。葉鞘光滑，邊緣具纖毛；葉舌長約0.5mm，具纖毛；葉片質硬，挺直，長5-20cm，寬3-6mm， 上被柔毛。圓錐花序開展，長10-30cm。小穗長圓形，先端尖，無毛，長約3mm;第一穎長約為 小穗的1/4，具3脈，先端截平或圓鈍，脈不明顯；第二穎與小穗等長，具7-9脈，先端喙尖； 第一花雄性，外稃與第二穎等長同形但較寬；內稃膜質；雄蕊3枚，花藥黑褐色。谷粒長圓 形，先端尖，長2. 2-2. 5mm，平滑光亮?；ü? 11月。 (6)高羊茅(Lyge咖spart咖)多年生草本，葉片寬闊，根系發(fā)達，分蘗增值；抗逆 性強，耐旱，耐寒，耐酸、耐瘠薄，抗病性強。 (7)狗牙根(Cynodon dactylon):多年生草本植物，具有根狀莖和匍甸枝，須根細 而堅韌；匍甸莖平鋪地面或埋入土中，長10-110厘米，光滑堅硬，節(jié)處向下生根，株高10-30 厘米，優(yōu)良的固土護坡植物；葉片平展、披針形，長3. 8-8厘米，寬1-3毫米；狗牙根生長期 長，生活力強，繁殖迅速，蔓延快，侵占能力強，成片生長，耐踐踏；播種和根莖繁殖，種子發(fā)
芽率高。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果 (1)本發(fā)明使用的植物，綜合了喬灌草多個植物生態(tài)型，同時包含有多個鄉(xiāng)土樹種 及常綠物種，應用于重金屬礦業(yè)排土場的生態(tài)恢復，能夠在較短的時間內建立起穩(wěn)定的植 被生態(tài)系統(tǒng)，有效控制重金屬礦業(yè)排土場對周邊環(huán)境的污染；同時還可以有效改善排土場 所在地的景觀； (2)本發(fā)明使用的植物均具有一定的重金屬耐性，耐干旱，貧瘠，抗逆性強，根系發(fā) 達，易于存活、定居和繁殖； (3)本發(fā)明所選擇的喬木類樹種如泡桐、桉樹以及灌木類植物苧麻均具有一定的 經濟利用價值。在對重金屬礦業(yè)排土場進行生態(tài)恢復過程中，不但能夠有效控制和改善排 土場所產生的污染及景觀的破壞，而且能夠帶來一定的直接經濟效益； (4)本發(fā)明選擇的草皮物種如高羊茅、狗牙根發(fā)芽率高，生長迅速，可利用分蘗和 根莖繁殖，蔓延快，侵占力強，能有效地固著土壤顆粒，防止風揚對污染物的傳播。


圖1是Cu耐性植物_海洲香薷；
圖2是耐性灌木_苧麻； 圖3是室內喬(楊桃)_灌(地桃花)_草(狗牙根)立體配置模式； 圖4是大寶山排土場喬(桉樹)-灌(象草)-草(鋪地黍)立體植被配置恢復模式。
具體實施例方式
以下結合實施例來進一步解釋本發(fā)明，但實施例并不對本發(fā)明做任何形式的限 定。 實施例1植被調查和Pb/Zn/Cu耐性植物篩選 對廣東、安徽、湖北、江蘇和云南的九個銅/鉛鋅礦區(qū)進行了植被狀況的生態(tài)調 查，記錄并分析了高等植物85屬種217種。綜合考慮植物在定居地的生物量、優(yōu)勢度、重金 屬含量及其對應土壤的重金屬含量，初步篩選出銅耐性植物35種，鉛和鋅耐性植物45種。 通過室內水培或土培試驗，驗證了 16種Cu耐性植物，分別為海洲香薷、鴨跖草、蠅子草、 頭花寥、酸模葉寥、水寥、濱蒿、蚤綴、瞿麥、女婁菜、扛板歸、酸模、商陸、苧麻、茵陳蒿和狗尾 草。15種鉛和鋅的耐性植物，分別為滇白前，翻白葉，魁蒿，穗序野古草，毛蕊花，細葉芨芨 草，香青，阿墩子龍膽，滇紫草，苦賣菜，粉花蠅子草，阿墩子龍膽，細蠅子草，小駁骨和小寸 金黃(圖1、圖2)。 實施例2室內盆栽立體植物配置模式 2007年9月從大寶山廢棄地采集重金屬污染土運回實驗室，在室內利用盆栽實驗 構建喬_灌_草立體配置植被恢復模式。上層植被種植Cd耐性植物楊桃，中層種植灌木地 桃花，苧麻等，下層種植草本Zn耐性植物東南景天，Cu耐性植物鴨趾草，多金屬耐性草種狗 牙根，高羊茅等。設計不同喬_灌_草或喬_草配置模式共16個組合，喬木楊桃苗采用大 田培育的實生苗，地桃花、苧麻采用莖繁殖的扦插苗，東南景天和鴨趾草是采自礦區(qū)的野生 苗，高羊茅，狗牙根采集種子直接播種。 一年后，喬木長勢良好，灌木較差，存活率低，草本生 長旺盛。喬_草植被配置模式在室內盆栽情況下表現(xiàn)最好(圖3)。
實施例3大寶山排土場植被恢復配置模式 大田育苗包括桉樹、泡桐、樟樹、馬尾松等樹苗；類蘆、鋪地黍、象草、五節(jié)芒采用根 莖直接營養(yǎng)袋中育苗；狗牙根、高羊茅在秋季收集種子。將育好的幼苗按喬木、灌木和草本 的配置面積比分別是10-20%、20-30%、50-70%栽種到重金屬污染排土場。喬木的栽種間 距5m，灌木的栽種間距l(xiāng)m，將狗牙根和高羊茅草種的密度是以每公頃土地面積直播20kg草 種，將種植帶中間的田壟鏟松，撒播，撫平，蓋一層稻草。視幼苗的成活生長情況，補種一定 的幼苗。 一年后基本上在排土場裸地上建立起穩(wěn)定的植被群落，覆蓋度達70 80% (圖 4)。
權利要求
一種去除土壤中重金屬的方法，其特征在于該方法是將喬木、灌木和草本植物搭配種植；其中，喬木、灌木和草本植物的配置面積比例分別是10～20％、20～30％、50～70％。
2. 根據(jù)權利要求1所述的去除土壤中重金屬的方法，其特征在于所述喬木為泡桐或桉樹。
3. 根據(jù)權利要求1所述的去除土壤中重金屬的方法，其特征在于所述灌木為苧麻或類蘆。
4. 根據(jù)權利要求1所述的去除土壤中重金屬的方法，其特征在于所述草本植物為鋪地 黍、高羊茅或狗牙根。
5. 根據(jù)權利要求2所述的去除土壤中重金屬的方法，其特征在于所述喬木的栽種間距 為2 10m。
6. 根據(jù)權利要求3所述的去除土壤中重金屬的方法，其特征在于所述灌木的栽種間距 為0. 5 5m。
7. 根據(jù)權利要求4所述的去除土壤中重金屬的方法，其特征在于所述草本植物的栽種 密度為每公頃直播草種10 30kg。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除土壤中重金屬的方法。本發(fā)明方法是將喬木、灌木和草本植物搭配種植。本發(fā)明方法易于實施，植被建立快，覆蓋度大，穩(wěn)定性好，適合大面積恢復。利用本發(fā)明方法，可在短時間內在重金屬礦業(yè)排土場上建立起穩(wěn)定的立體植被生態(tài)系統(tǒng)，能有效控制重金屬污染源通過大氣或水體途徑的擴散和傳播。
文檔編號B09C1/00GK101722179SQ200910194050
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權日2009年11月20日
發(fā)明者廖斌, 束文圣, 楊兵, 楊勝香 申請人:中山大學