專利名稱：一種利用肥料促進蠶豆修復鈾或/和鎘污染土壤的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于污染的土壤的再生，涉及一種利用肥料促進蠶豆修復鈾或/和鎘污染土壤的方法。特別適用于鈾(U)或/和鎘(Cd)污染土壤的修復治理。
背景技術：
隨著我國不斷加速的鈾資源勘探和開采過程，產生了數量龐大的鈾尾礦和鈾廢礦石。目前，鈾尾礦的專用貯存設施為鈾尾礦庫。據不完全統計，全世界的鈾尾礦總量已達200億t。近期，主要產鈾國每年產生的鈾尾礦量約數千萬t。當鈾尾礦庫因服務期滿或其它原因將永久性停止使用時，考慮到工作人員和公眾的健康、安全以及對環(huán)境的保護，需對鈾尾礦庫進行一系列的環(huán)境治理和相關的管理活動，即退役工作。經退役治理后，不僅要保 證尾礦庫各項工程長期安全、穩(wěn)定，而且要控制其放射劑量應低于規(guī)定的管理目標值，從而達到有限制地開放使用的目的。鈾尾礦中含有238U、234U、23°Th、226Ra、222Rn、21°Po、21°Pb等放射性物質，其放射性活度通常為nX105 Bq/kg，在鈾尾礦中通常還伴生大量的鉛、鎘、鉻、鎳、鋅等重金屬；沉積灘面上Y福射吸收劑量率通常為nX10_6 Gy/h;平均222Rn析出率約為3. 25 9. 85 Bq/(m2. S)。鈾尾礦堆存地域缺乏植被覆蓋而造成水土流失及塵土飛揚，使鈾、鎘、鉛、鉻等重金屬污染物擴散.
我國從20世紀40年代開始，大量在役或退役鈾尾礦庫中鈾等放射性核素攝入地下水中并隨地下水流動而擴散，給地下水和生態(tài)環(huán)境造成嚴重危害，也給人們的身體健康和國家經濟帶來巨大損失。鈾尾礦庫區(qū)中存在一定的放射性物質，且均比天然輻射本底值高2 3個數量級，其中最主要的放射性核素是鈾、鐳、氡等。盡管這些放射性核素的活度較低，但其半衰期長、廢物數量大、分布面廣，對環(huán)境構成長久潛在危害。由于核污染危害巨大，核污染的大面積清除是世界性難題，各界人士都在尋求清除核污染的方法，也取得了一定的成效。各國大多采用方法有物理法、化學法、電化學法、物理-化學連用法、微生物清除法和土壤的核污染去除法，但這些方法的處理成本較高，且容易對環(huán)境造成二次交叉污染，不能從根本上解決核素清除問題。雖然森林修復法能大面積修復污染土壤，并且可發(fā)展工業(yè)原料林、薪炭林，但其要求的核素濃度不能太高，使其應用受到了很大的限制。放射性污染植物修復技術是利用植物根系吸收水分和養(yǎng)分的過程來吸收、轉化污染體(如土壤和水)中的放射性核素，以期達到清除核素、修復或治理目的的一種環(huán)境治理技術。放射性污染植物修復技術按其修復的機理和過程可分為植物提取、植物穩(wěn)定、根際過濾和植物揮發(fā)四部分?，F有技術中，在放射性污染植物修復技術中植物提取的研究相對較多，工程性的試驗也已開展。植物提取是指利用某種放射性核素的超積累植物將土壤中的核素轉運出來，富集并搬運到植物根系可吸收部位和地上部位，待植物收獲后再進行處理，連續(xù)種植這種植物，可使土壤中放射性核素的含量降低到可接受水平。但植物提取過程中，肥料沒有按植物所需施用，使植物生物量小、生長速度慢，導致植物提取的效率很低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的旨在克服現有技術中的不足，通過種植富集植物、并施用植物所需肥料，提供一種治理速度快、成本低、效果好的利用肥料促進蠶豆修復鈾或/和鎘污染土壤的方法。本發(fā)明的內容是一種利用肥料促進蠶豆修復鈾或/和鎘污染土壤的方法，其特征是包括在含污染物鈾或/和鎘的土壤中種植蠶豆，并在土壤中施入肥料，當植物蠶豆生長到結莢果或者成熟期時，將植物蠶豆收割或整體從污染土壤中移走。本發(fā)明的內容還可以包括所述將植物蠶豆整體從污染土壤中移走后，再種植下一批蠶豆，并在土壤中施入肥料，當植物蠶豆生長到結莢果或者成熟期時，將植物蠶豆整體從污染土壤中移走，重復上述過程，直至土壤中的鎘或/和鎘含量達到環(huán)境安全標準或徹底除去土壤中超標的鈾或/和鎘。本發(fā)明的內容中所述肥料的施用量為每千克土壤施用N (氮)0. 015 0. 06克(為肥料化合物中的氮含量)、P (磷)0. 075 0. 3克(為肥料化合物中的磷含量)和K (鉀)0. 05 0. 2克(為肥料化合物中的鉀含量)。本發(fā)明的內容還可以包括將收割或整體從污染土壤中移走的蠶豆采用焚燒的方法進行無害化處理(焚燒后殘留的含鈾或/和鎘的固體物可進一步采用回收金屬、填埋等現有技術方式進行處理)。本發(fā)明的內容中所述土壤中污染物鎘的濃度為每千克土壤中含鎘(污染物鎘的化合物，以鎘計量)可以為5 15毫克(平均值)；即當土壤中鎘含量在此范圍時，施入的所述肥料具有最佳的促進蠶豆修復治理鎘污染土壤的效果。本發(fā)明的內容中所述土壤中污染物鈾的濃度為每千克土壤中含鈾(污染物鈾的化合物，以鈾計量)可以為5 15毫克(平均值)；即當土壤中鈾含量在此范圍時，施入的所述肥料具有最佳的促進蠶豆修復治理鈾污染土壤的效果。本發(fā)明的內容中所述植物蠶豆的播種量和播種方法等同現有技術。所述蠶豆(拉丁學名Vicia faba Linn)，別稱胡豆、佛豆、胡豆、川豆、倭豆、羅漢豆；為一年生或越年生草本植物，屬豆科植物，莖方形，中心空，花白色有紫斑，結莢果；種子供食用；中國蠶豆種植面積廣泛，以四川、云南、江蘇、湖北等地為多。與現有技術相比，本發(fā)明具有下列特點和有益效果
(1)本發(fā)明系發(fā)明人經過長期的研究，創(chuàng)造性地篩選出，在肥料配方的處理下，可以明顯提高蠶豆吸收鈾或/和鎘的能力；將蠶豆種植在鈾或/和鎘污染的土壤中，施用所述肥料，可促進蠶豆吸收土壤中的鈾或/和鎘，永久性地解決土壤鈾或/和鎘污染問題；
(2)本發(fā)明通過在鈾或/和鎘污染的土壤中種植蠶豆，在施用所述肥料后，由蠶豆根系大量吸收污染土壤中的鈾或/和鎘，并將鈾或/和鎘轉運到蠶豆的莖、葉、莢果，當蠶豆生長到莢果期或成熟期時，將蠶豆整株或地上部分從污染土壤中收獲，從而實現去除污染土壤中鈾或/和鎘污染物的目的，在修復鈾或/和鎘污染土壤的同時通過蠶豆的固氮作用提高土壤肥力；
(3)采用本發(fā)明，能使蠶豆更好地發(fā)揮對鈾或/和鎘的吸收、富集能力，修復鈾或/和鎘污染土壤具有投資少和維護成本低、工程量小，管理技術要求低、治理方法費用低廉、可操作性強、不破壞環(huán)境土壤結構、不引起二次污染，土壤治理效果好，實用性強、在修復鈾或/和鎘污染土壤的同時通過蠶豆的固氮作用提高土壤肥力的特點，具有良好的環(huán)境效益、社會效益和經濟效益。


圖I是蠶豆在輕度污染土壤中單株Cd含量； 圖2是蠶豆在輕度污染土壤中單株U含量；
圖3是蠶豆在輕度污染土壤中單株U+Cd含量；
圖4是蠶豆在重度污染土壤中單株Cd含量；
圖5是蠶豆在重度污染土壤中單株U含量；
圖6是蠶豆在重度污染土壤中單株U+Cd含量；
圖7是輕度污染土壤中蠶豆根U、Cd及U+Cd的單位含量；
圖8是輕度污染土壤中蠶豆地上部U、Cd及U+Cd的單位含量；
圖9是重度污染土壤中蠶豆根U、Cd及U+Cd的單位含量；
圖10是重度污染土壤中蠶豆地上部U、Cd及U+Cd的單位含量；
圖11是輕度污染土壤中蠶豆植株生物量；
圖12是重度污染土壤中蠶豆植株生物量；
圖13是輕度污染土壤中蠶豆植株U、Cd及U+Cd轉運系數(TF)；
圖14是輕度污染土壤中蠶豆植株地上部U、Cd及U+Cd富集系數(BCF)；
圖15是輕度污染土壤中蠶豆單株U、Cd及U+Cd富集系數(BCF)；
圖16是重度污染土壤中蠶豆植株U、Cd及U+Cd轉運系數(TF)；
圖17是重度污染土壤中蠶豆植株地上部U、Cd及U+Cd富集系數(BCF)；
圖18是重度污染土壤中蠶豆單株U、Cd及U+Cd富集系數(BCF)。
具體實施例方式下面給出的實施例擬以對本發(fā)明作進一步說明，但不能理解為是對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域的技術人員根據上述本發(fā)明的內容對本發(fā)明作出的一些非本質的改進和調整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。實施例I :在5mg/kg鈾+10mg/kg鎘的輕度污染土壤中蠶豆單株U、Cd及U+Cd的
含量
植物單株U、Cd及U+Cd的含量反映了植物從土壤中吸收和轉運U、Cd及U+Cd的能力，其值越大表明其富集U、Cd及U+Cd的能力約強。本試驗在西南科技大學生命科學與工程學院東六實驗樓進行，參試蠶豆種子購于綿陽云川種子公司，模擬污染土壤將濃度為5mg/kg鈾+10mg/kg鎘(鈾以醋酸雙氧鈾UO2(CH3CO2)2 2H20)為鈾源，鎘以Cd(NO3) 2 4H20為鎘源)作為土壤輕度污染處理。蠶豆育苗開始時間為2010年9月28日，待幼苗長至I個月時，定植于裝有8. 5kg鈾鎘污染土壤(土壤的理化性質見表I)的塑料盆(直徑33cm，高26cm)中，I天后把按照N、P、K不同比例配制的9個肥料配方(具體肥料配方和用量見表2)以水溶液的形式均勻噴灑于盆中，按照生長需要定時澆水，生長140天后進行取樣分析，以不加肥料和鈾鎘處理為對照。表I :土壤物理化學性質
權利要求
1.ー種利用肥料促進蠶豆修復鈾或/和鎘污染土壌的方法，其特征是包括在含污染物鈾或/和鎘的土壌中種植蠶豆，并在土壌中施入肥料，當植物蠶豆生長到結莢果或者成熟期時，將植物蠶豆收割或整體從污染土壌中移走。
2.按權利要求I所述利用肥料促進蠶豆修復鈾或/和鎘污染土壌的方法，其特征是還包括所述將植物蠶豆整體從污染土壌中移走后，再種植下ー批蠶豆，并在土壌中施入肥料，當植物蠶豆生長到結莢果或者成熟期時，將植物蠶豆整體從污染土壌中移走，重復上述過程，直至土壤中的鎘或/和鎘含量達到環(huán)境安全標準。
3.按權利要求I或2所述利用肥料促進蠶豆修復鈾或/和鎘污染土壌的方法，其特征是所述肥料的施用量為每千克土壤施用N O. 015 O. 06克、P O. 075 O. 3克和K0. 05 O. 2 克。
4.按權利要求I或2所述利用肥料促進蠶豆修復鈾或/和鎘污染土壌的方法，其特征是還包括將收割或整體從污染土壌中移走的蠶豆采用焚燒的方法進行無害化處理。
5.按權利要求3所述利用肥料促進蠶豆修復鈾或/和鎘污染土壌的方法，其特征是還包括將收割或整體從污染土壌中移走的蠶豆采用焚燒的方法進行無害化處理。
6.按權利要求3所述利用肥料促進蠶豆修復鈾或/和鎘污染土壌的方法，其特征是所述土壤中污染物鎘的濃度為每千克土壤中含鎘5 15毫克。
7.按權利要求3所述利用肥料促進蠶豆修復鈾或/和鎘污染土壌的方法，其特征是所述土壤中污染物鈾的濃度為每千克土壤中含鈾5 15毫克。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用肥料促進蠶豆修復鈾或/和鎘污染土壤的方法，其特征是在含污染物鈾或/和鎘的土壤中種植蠶豆，并在土壤中施入肥料，由蠶豆根系大量吸收污染土壤中的鈾或/和鎘，并將鈾或/和鎘轉運至蠶豆地上部，當植物蠶豆生長到結莢果或者成熟期時，將植物蠶豆收割或整體從污染土壤中移走；可以重復種植直至土壤中的鎘或/和鎘含量達到環(huán)境安全標準，從而實現去除污染土壤中鈾鎘的目的。本發(fā)明使蠶豆更好地發(fā)揮對鈾或/和鎘的吸收、富集能力，修復鈾或/和鎘污染土壤具有投資少和維護成本低、工程量小，管理技術要求低等特點，具有良好的環(huán)境效益、社會效益和經濟效益。
文檔編號B09C1/00GK102658289SQ20121015556
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權日2012年5月18日
發(fā)明者唐運來, 徐長合, 王丹, 羅學剛, 鐘鉬芝, 陳曉明 申請人:西南科技大學