一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法，通過施加熟石灰粉、木炭顆粒和復(fù)合肥來提高重金屬污染土壤pH值，降低土壤中Cu2+和Cd2+的有效態(tài)含量，通過巨菌草對重金屬的富集達到對重金屬污染土壤修復(fù)的目的。本方法與傳統(tǒng)修復(fù)方法相比，具有修復(fù)成本低，環(huán)境友好，并具有生態(tài)美學(xué)價值，有利于生態(tài)系統(tǒng)的快速恢復(fù)。同時，該技術(shù)還能提供清潔能源，有利于我國的可持續(xù)發(fā)展。
【專利說明】一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及重金屬污染土壤治理領(lǐng)域，具體涉及能顯著降低污染土壤重金屬活性，大量轉(zhuǎn)移重金屬的修復(fù)方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
重金屬是土壤的固有組分，普遍存在于自然環(huán)境中。適量的重金屬對動植物的生長起促進作用；當(dāng)含量超出一定負載容量時，對動植物產(chǎn)生不良影響。重金屬很難被微生物降解，且在土壤環(huán)境中遷移性較差，土壤一旦被重金屬污染，治理相當(dāng)困難。傳統(tǒng)的處理重金屬污染土壤的方法如穩(wěn)定化、固定化、電動修復(fù)、改土法、土壤淋洗等不同程度的存在著投資大、耗能高、操作困難、易產(chǎn)生二次污染等缺點，并且還會破壞土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降。如客土法盡管保證了污染區(qū)土壤的清潔，但是卻對污染土壤被轉(zhuǎn)移地帶來了潛在的污染威脅。固化方法將污染物施用水泥或其它材料固定包裹起來，暫時降低了污染風(fēng)險，但是隨著時間推移仍具有暴露污染的威脅。植物修復(fù)技術(shù)能夠通過植物吸收累積、轉(zhuǎn)移土壤重金屬，進而降低土壤中重金屬的總量。但是由于污染地環(huán)境惡劣，不利于植物生長，降低了修復(fù)效率，限制了其廣泛應(yīng)用。穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)通過向土壤中施加化學(xué)物質(zhì)，降低重金屬活性，降低了污染土壤的環(huán)境風(fēng)險，但是卻不能降低土壤中重金屬的總量。因此，亟需一種既能降低重金屬活性滿足植物生長，又能通過植物大量轉(zhuǎn)移重金屬，達到修復(fù)重金屬污染土壤的方法。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法。提出了一種以熟石灰和木炭為改良劑，巨菌草為吸收植物，治理重金屬重度污染土壤的修復(fù)方法。一方面通過石灰和木炭的穩(wěn)定化技術(shù)降低重金屬活性，為修復(fù)植物提供生長條件；另一方面，通過巨菌草吸收和轉(zhuǎn)移重金屬，從而達到清除土壤中重金屬的目的。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0005]一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法，包括如下步驟:
(1)施用改良劑和復(fù)合肥:所述改良劑由熟石灰粉和木炭顆粒配制而成，根據(jù)土壤耕作層厚度和土壤容重計算每畝耕層土壤質(zhì)量，按照土壤質(zhì)量的0.2-0.6%的比例施加熟石灰粉，按土壤質(zhì)量的0.25—0.5%的比例施加木炭顆粒，按每畝60千克施加復(fù)合肥，用旋耕機將土壤與改良劑和復(fù)合肥充分混勻，成一均質(zhì)體系；
(2)巨菌草移栽:施加改良劑后，清水灌溉平衡2-4周后，使用機械按照行距40cm對土地進行開溝，起壟，然后將提前育好的巨菌草幼苗，按照株距40cm種植；
(3)田間管理:巨菌草移栽3-4周后，每畝追施尿素2千克，之后每隔60天追施尿素3千克/畝；在巨菌草移栽90天左右使用草甘膦進行田間除草，并在整個生長期內(nèi)根據(jù)干旱程度進行田間灌溉；
(4)巨菌草收割:巨菌草生長180-210天后，收割地上部分，估算每畝產(chǎn)量，并留茬5-10cm,根部覆土以保護巨菌草過冬；同時，采集土壤和巨菌草樣品，分析土壤pH，Cu和Cd有效態(tài)含量，以及植株內(nèi)Cu和Cd含量。[0006]所述熟石灰粉通過將生石灰熟化后，過10目篩去除石塊獲得。
[0007]所述木炭顆粒的粒徑為20目。
[0008]所述復(fù)合肥其有效養(yǎng)分N =P2O5 =K2O比例為15:15:15。
[0009]所述估算每畝巨菌草產(chǎn)量的方法為:通過收獲3塊2平方米巨菌草的生物量，求得平均值后，乘以333.33，即得到每畝估算產(chǎn)量。
[0010]所述Cu和Cd有效態(tài)測定方法為:稱取5g過20目篩土壤于50ml離心管中，加入
0.01 mol/L CaCL2溶液25ml,震蕩提取2 h，3000r/min離心10分鐘，0.45 μ m濾膜過濾
后測定上清液中重金屬含量。
[0011]本方法與傳統(tǒng)修復(fù)方法相比，具有修復(fù)成本低，環(huán)境友好，并具有生態(tài)美學(xué)價值，有利于生態(tài)系統(tǒng)的快速恢復(fù)。同時，該技術(shù)還能提供清潔能源，有利于我國的可持續(xù)發(fā)展。
[0012]實驗:
(I)于2012年12月I日購買巨菌草莖桿，剪成小段，進行育苗。
[0013](2)根據(jù)土壤耕作層厚度和土壤容重計算每畝耕層土壤質(zhì)量，將熟石灰粉和木炭顆粒分別按照耕層土壤質(zhì)量的0.2%+0.5%, 0.4%+0.25%, 0.6%+0.25%比例組合施加，分別記為處理I,處理2和處理3，每個處理小區(qū)面積400平方米；同時按照每畝60千克用量添加復(fù)合肥，用旋耕機將土壤與改良劑和肥料充分混勻，成一均質(zhì)體系；用不加任何改良劑，其它施肥、播種、管理方式與施加改良劑處理一致的處理作為對照。
[0014](3)施加改良劑后，清水灌溉平衡3周，使用機械按照行距40cm對土地進行開溝，起壟。清水灌溉平衡使土壤和改良劑充分反應(yīng)，并達到平衡狀態(tài)。2013年4月3日，將提前育好的，高6-10cm的巨菌草幼苗，按照株距40cm，種植，并澆少許清水。
[0015](4)巨菌草移栽I個月后，每畝追施尿素2千克，之后每隔60天追施尿素3千克/畝；在巨菌草移栽90天左右使用草甘膦進行田間除草，并在整個生長期內(nèi)根據(jù)干旱程度進行田間灌溉。
[0016](5)巨菌草生長210天后，每個小區(qū)各采集3個2平方米小區(qū)的巨菌草，估算巨菌草產(chǎn)量；巨菌草留茬5-10 cm，并覆土以保護巨菌草過冬；同時，采集土壤和巨菌草樣品，分析土壤PH，Cu和Cd有效態(tài)含量，以及植株內(nèi)Cu和Cd含量。
[0017](6)本重度污染土壤重金屬Cu含量為826 mg/kg, Cd含量為1.20 mg/kg,收獲巨菌草后處理1，處理2和處理3分別使土壤pH由對照處理的4.5提高到5.2，5.9和6.3 ;土壤中有效態(tài)Cu2+濃度從對照的72.3降低至IJ 8.74，1.25和0.87 mg/kg, Cd2+從對照的481降低至IJ 140,37.2和12.1 Pg/kg ;巨菌草的生物量從對照的O t/畝提高到0.81，2.32和3.03 t/畝；巨菌草富集的重金屬Cu含量分別為150，131和109 mg/kg，Cd含量分別為2.82，2.54和2.09mg/kg ;三個處理每畝累積轉(zhuǎn)移重金屬Cu 121，304和330 g，Cd 2.28，
5.89和6.34 g。以上結(jié)果表明，從降低重金屬活性，提高巨菌草生物量來看，處理3的效果最好，處理2效果次之，處理I效果最差，但是處理3改良劑用量最大，對土壤理化性質(zhì)影響顯著，并增加了修復(fù)成本，因此建議使用處理2的改良劑配比。
【權(quán)利要求】
1.一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征包括如下步驟: (1)施用改良劑和復(fù)合肥:所述改良劑由熟石灰粉和木炭顆粒配制而成，根據(jù)土壤耕作層厚度和土壤容重計算每畝耕層土壤質(zhì)量，按照土壤質(zhì)量的0.2-0.6%的比例施加熟石灰粉，按土壤質(zhì)量的0.25—0.5%的比例施加木炭顆粒，按每畝60千克施加復(fù)合肥，用旋耕機將土壤與改良劑和復(fù)合肥充分混勻，成一均質(zhì)體系； (2)巨菌草移栽:施加改良劑后，清水灌溉平衡2-4周后，使用機械按照行距40cm對土地進行開溝，起壟，然后將提前育好的巨菌草幼苗，按照株距40cm種植； (3)田間管理:巨菌草移栽3-4周后，每畝追施尿素2千克，之后每隔60天追施尿素3千克/畝；在巨菌草移栽90天左右使用草甘膦進行田間除草，并在整個生長期內(nèi)根據(jù)干旱程度進行田間灌溉； (4)巨菌草收割:巨菌草生長180-210天后，收割地上部分，估算每畝產(chǎn)量，并留茬5-10cm，根部覆土以保護巨菌草過冬；同時，采集土壤和巨菌草樣品，分析土壤pH，Cu和Cd有效態(tài)含量，以及植株內(nèi)Cu和Cd含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復(fù)方法，其特征是所述熟石灰粉通過將生石灰熟化后，過10目篩去除石塊獲得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復(fù)方法，其特征是所述木炭顆粒的粒徑為20目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復(fù)方法，其特征是所述復(fù)合肥其有效養(yǎng)分N=P2O5 =K2O比例為 15:15:15。
【文檔編號】B09C1/00GK103586270SQ201310550331
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】周靜, 崔紅標, 梁家妮, 陶美娟 申請人:中國科學(xué)院紅壤生態(tài)實驗站