專利名稱：重金屬污染土壤螯合誘導植物修復的殘留和淋溶風險評價技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境污染治理評估技術領域，涉及螯合誘導植物修復技術的風險評估。
背景技術：
隨著工農業(yè)的快速發(fā)展和人口的增加，土壤重金屬污染問題日益突出，已成為一個全球性的問題。植物修復技術具有成本較低、環(huán)境友好等優(yōu)點，被認為是具有巨大發(fā)展前景的新技術，已引起各國科學家的廣泛關注，但缺點是修復所需要的時間較長。由于螯合劑能與土壤中的重金屬鰲合形成可溶性金屬鰲合物，從而可以增加重金屬的可利用率和遷移率，使其更容易被植物吸收并轉運到地上部。螯合劑被廣泛應用于重金屬污染土壤的化學淋洗修復和螯合誘導植物修復中。然而關于這種誘導作用的潛在的環(huán)境風險必須予以考 慮，由于一些螯合劑在環(huán)境中的持久性和難生物降解性，可能會引起土壤和沉積物中重金屬元素的溶出，增加重金屬在土壤和沉積物中的移動性，使其淋溶到深層土壤或隨水流污染地表和地下水，特別是在施加螯合劑處理短時間內降水或灌溉的條件下，而螯合劑的殘留也會抑制后季植物的生長。因此，對螯合誘導植物修復重金屬污染土壤淋溶風險及殘留效應進行評估，能夠為未來有效地開發(fā)、應用和發(fā)展這種環(huán)境修復技術奠定基礎。近年來，國內外也有關于螯合誘導植物修復重金屬污染土壤淋溶風險和殘留效應評價的研究。目前大多數(shù)評價螯合劑施加引起的重金屬淋溶風險的研究多集中在分析土壤中螯合劑及可溶性金屬含量方面。土壤重金屬的總量能在一定程度上表征土壤污染程度，但土壤重金屬的化學形態(tài)分布能更準確反映土壤重金屬的生物有效性和遷移能力。幾種不同的化學試劑，如CaCl2、NH40Ac和NH4NO3提取態(tài)常用來表征被植物吸收的形態(tài)，但這種表征通常也不能真實反映植物吸收情況。由于植物修復需要連續(xù)種植幾季甚至幾十季才能修復污染，因此，螯合劑的施加對后季植物的影響應當是評價螯合劑殘留效應的一個重要內容，而目前關于螯合劑施加對后季植物影響的研究僅有少數(shù)報道。而重金屬污染土壤螯合誘導植物修復淋溶風險評價的研究尚缺少直接的實驗數(shù)據(jù)。在重金屬對環(huán)境污染日趨嚴重和對環(huán)境修復技術的需求日益增加的情況下，對重金屬污染土壤螯合誘導植物修復技術的風險進行合理評價具有特別重要的理論和現(xiàn)實意義，這也將成為今后植物修復研究的熱點。而關于重金屬污染土壤螯合誘導植物修復技術對深層土壤的淋溶風險的植物評價方法尚未有研究報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是利用盆缽上下疊放以模擬不同深度的土壤，克服傳統(tǒng)土柱試驗的缺點，通過在下層土壤種植植物和分析土壤樣品，準確而方便地對施用螯合劑引起的殘留效應和對下層土壤的淋溶風險進行評估。并采用連續(xù)種植3季植物的方法監(jiān)測螯合劑的殘留效應，為探索重金屬污染土壤螯合誘導植物修復技術對深層土壤的淋溶風險和殘留效應的評價提供便利技術。本發(fā)明的技術解決方案為一種重金屬污染土壤螯合誘導植物修復的殘留和淋溶風險評價方法，其特征是能夠方便地在深層土壤種植植物和采樣，準確地對深層土壤進行風險評估。本發(fā)明采用“盆上盆”的試驗設計，可以在下盆種植植物模擬植物在不同深度土壤的生長對螯合誘導植物修復技術中螯合劑施加引起的淋溶的重金屬有效性進行評價。而這種評價方法在傳統(tǒng)土柱試驗方法中是很難做到的。


圖I “盆上盆”的試驗設計方法圖2螯合誘導植物修復的殘留和淋溶風險評價方法
具體實施例方式實施例I :試驗設計采用將一個盆缽疊放在另一個盆缽上面以模擬不同深度的土壤，每盆裝重金屬污染土壤I. Okg (風干重)。試驗土壤全銅含量為453mgkg4, 土壤經(jīng)自然風干后，過2mm篩。以不種植物和不種植物施加EDDS為對照，種單子葉植物黑麥草和雙子葉植物茼蒿并且施加EDDS和不施加EDDS為處理。試驗設計見圖I。第一季在上盆種茼蒿和黑麥草，幼苗生長42天后，施加EDDS處理。EDDS施加量為5mmol kg'在施加EDDS處理后的第3、第4天分別用200ml去離子水(相當于15mm降水)模擬大量降水澆到上盆土壤中，下面盆缽接淋溶液。EDDS處理7天后收苗，并在EDDS施加后的第7、14和28天分別將土從盆缽中取土，混勻后測定CaCl2提取態(tài)Cu含量。第二季接完淋溶液后上下兩個盆缽分開，所有盆缽中土壤混勻后放回原來盆缽。在收獲第一季植物的第25天，在上盆和下盆同時種植和第一季相同的植物。澆水保持土壤濕潤，維持植物正常生長，植物生長49天后收獲。第三季收獲第二季植物后，土壤混勻后從盆缽中取出15g，剩余土壤混勻后放回原來的盆缽。在收獲第一季植物的第108天種植第三季植物。上盆和下盆土壤中均種植和第二季時相同的植物，植物生長49天后收獲。實施例2 :收獲植物測定相關指標I、施加EDDS處理對上盆和下盆植物生物量的影響植物收獲時，將地上部和根系分開，在80°C下烘干，稱干重。不施加EDDS處理的第一季2種植物均能正常生長，沒有表現(xiàn)出明顯的重金屬毒害癥狀。而5mmol Kg—1的EDDS處理對茼蒿產(chǎn)生明顯的毒害作用。EDDS處理的茼蒿地上部干重與對照(不施加EDDS)相比下降30%，具有顯著差異。而相同量的EDDS對黑麥草地上部沒有明顯的毒害作用。EDDS處理的黑麥草地上部干重與對照相比沒有顯著差異。第一季施加EDDS處理的第二季和第三季2種植物地上部干重均顯著高于比不施加EDDS處理的2種植物的地上部干重。EDDS處理后，第一季2種植物的根系干重與不施加EDDS的相比均顯著降低。第一季施加EDDS處理使茼蒿根系干重減少了 78. 1%，使黑麥草根系干重減少了 32. 1%。而上盆施加EDDS處理的淋溶液對下盆2種植物兩季的生長均沒有顯著影響。2、施加EDDS處理對上盆和下盆植物Cu含量的影響
收獲的植物在80°C下烘干，用萬能粉碎機(天津泰斯特)或瑪瑙研缽磨成粉末，過60目篩后，用HNO3-HClO4(V V = 87 13)混合液消解。消解后的樣品經(jīng)2. 5% HNO3力口熱溶解、定容。用火焰原子吸收分光光度計(novAA 400, Yena)測定金屬含量。第一季施加EDDS處理顯著提高了 2種植物的地上部和根系Cu含量，對茼蒿地上部Cu吸收量的促進作用遠遠高于對黑麥草的促進作用。5mmol kg—1 EDDS施加使茼蒿地上部Cu含量與對照(不施加EDDS處理)相比升高42倍，使黑麥草地上部Cu含量升高2. 7倍。第一季施加的EDDS處理對第二季和第三季茼蒿地上部和根系Cu含量與對照相比無顯著差異。而第一季施加EDDS處理仍顯著促進第二季黑麥草地上部和根系Cu吸收量，而對第三季黑麥草地上部和根系Cu吸收量已無顯著影響。上盆施加EDDS處理的淋溶液對相應的下盆2種植物兩季地上部Cu含量均與對照(淋溶液不含EDDS)相比無顯著影響，但顯著促進前季2種植物根系Cu含量但對后季2種植物根系Cu吸收量已無顯著影響。
3、施加EDDS處理對上盆和下盆CaCl2提取態(tài)Cu含量的影響CaCl2提取態(tài)金屬含量被認為是能被植物吸收的形態(tài)，我們通過提取測定了土壤中CaCl2提取態(tài)Cu含量。取風干的5. Og 土壤樣品(孔徑小于2mm)置于25mL O. OlmolL^1CaCl2溶液中，室溫下水平振蕩2h，離心，取上清液，測定Cu含量。種植物能提高土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量，而單獨施加EDDS處理能顯著提高土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量。收獲植物后，CaCl2提取態(tài)Cu含量在種與不種植物的土壤中差異逐漸減小，在收獲植物的第14天，差異已經(jīng)不顯著。施加EDDS處理并且種植物的土壤中CaCl2提取態(tài)Cu含量是施加EDDS處理但不種植物土壤的I. 4倍。2種不同種類植物之間土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量無顯著差異。隨時間延長土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量逐漸降低，在種茼蒿的土壤中，CaCl2提取態(tài)Cu含量從施加EDDS處理7天的119mg kg—1降到施加EDDS處理28天的21mg kg'在種黑麥草的土壤中則從施加EDDS處理第7天到28天的21天時間內，由 117mgkg_1 降至Ij 37mgkg'上盆無EDDS施加的淋溶液使下盆土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量高于相應的上盆土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量。上盆施加EDDS處理的淋溶液使下盆土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量顯著升高，并且升高的土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量隨時間的延長又顯著下降。在施加EDDS處理的第28天，相應的下盆土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量與上盆無EDDS施加的土壤CaCl2提取態(tài)Cu
含量無顯著差異。EDDS施加顯著促進了上盆茼蒿和黑麥草的Cu含量，并顯著提高了土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量。但上盆施加EDDS處理的淋溶液對下盆2種植物的生長及地上部Cu含量均沒有顯著影響。結果表明，EDDS施加對下盆土壤Cu的有效性的影響已經(jīng)由于EDDS的降解而顯著降低，雖然土壤總Cu含量仍顯著高于國家安全標準，但對植物生長已無顯著影響。用本發(fā)明提供的螯合誘導植物修復引起的殘留和淋溶風險評價技術，克服了傳統(tǒng)評價方法的破壞性采樣和評價的不真實性，能夠真實而方便地反映重金屬污染土壤螯合誘導植物修復中由于螯合劑施加而引起的殘留和淋溶風險。
權利要求
1.一種螯合誘導植物修復重金屬污染土壤技術的風險評估技術，其特征是能夠模擬不同深度的土壤，通過種植植物和分析土壤樣品，準確而方便地對施用螯合劑引起的殘留效應和對下層土壤的淋溶風險進行評估。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，本發(fā)明采用“盆上盆”的設計方法，其特征在于可以非破壞性和真實地評估螯合誘導植物修復技術中螯合劑施加引起的淋溶風險。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境污染治理評估技術領域，涉及螯合誘導植物修復重金屬污染土壤技術的淋溶及殘留風險評估。本發(fā)明的技術特征是將兩個盆缽上下疊放以模擬不同深度的土壤，通過種植植物和分析土壤樣品，準確而方便地對施用螯合劑引起的殘留效應和對下層土壤的淋溶風險進行評估。這種設計可以克服傳統(tǒng)土柱試驗的破壞性采樣缺點，方便地模擬深層土壤以種植植物和取樣分析。為螯合誘導植物修復過程中的螯合劑殘留效應及其淋溶風險評估提供了直接、可靠的評估方法。
文檔編號B09C1/00GK102921716SQ20121045172
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權日2012年11月13日
發(fā)明者王桂萍, 楊麗, 羅春玲, 陳亞華, 夏妍, 沈振國 申請人:南京農業(yè)大學