CN101096033A - 利用苋菜修复镉污染土壤的方法 - Google Patents

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CN101096033A CN 200710028302 CN200710028302A CN101096033A CN 101096033 A CN101096033 A CN 101096033A CN 200710028302 CN200710028302 CN 200710028302 CN 200710028302 A CN200710028302 A CN 200710028302A CN 101096033 A CN101096033 A CN 101096033A
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pollution
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周轶慧
杨中艺
王俊丽
梦 薛
袁剑刚
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中山大学
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Abstract

本发明公开了一种利用苋菜修复镉污染土壤的方法。它通过在受镉污染的土壤中种植苋菜,由苋菜根系大量吸收污染土壤中的镉,并将镉转移至苋菜的茎、叶等地上部器官,当植物长到花开期或成熟期时,将植物地上部分从污染土壤中移走,从而实现去除污染土壤中污染物镉的目的。

Description

利用苋菜修复镉污染土壤的方法

技术领域

本发明涉及镉污染治理技术,具体的说,涉及利用苋菜修复镉污 染土壤的方法。 背景技术

随着经济的快速发展,人类工农业生产活动的增加,土壤重金属 污染问题已日趋严重。污水灌溉、污泥施用、含重金属粉尘大气沉降、 含重金属农用化学品的使用、农田周边采矿和冶炼活动等是造成我国 农田土壤遭受重金属污染的主要原因。

目前,我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的重金属污

染。据有关资料,1980年全国工业"三废"污染农田266.7万hm2, 1988 年增加到666.7万hm2,而1992年全国遭受不同程度污染的农田面积 已达1000万hm2。目前我国污灌总面积的45免土壤受到污染。如沈 阳市张士灌区因污灌使2533hmZ农田遭受Cd污染(土壤Cd含量 二1.0mg kg"),其中严重污染面积(可能产生Cd含量^1.0mg kg"的稻 米的农田)占13%;江西大余县污灌引起的Cd污染面积达5500hm2, 其中严重污染面积占12免。如此大范围的重金属污染对我国的生态安 全和食品安全构成了极大的威胁,我国每年约有1000万t的粮食重 金属含量超标,因土壤污染而损失的粮食产量亦达1000万t,直接经 济损失达100多亿元。每年生产的Cd超标农产品达14.6亿kg。农产品污染导致重金属通过食物链进入人体,例如,多数国家每人每日

平均摄取Cd 30"60ng,其中60%以上来自食物。重金属污染对人类 健康造成严重威胁。Cd对人体毒害常见的病症有肺障碍病和肾功能 不良,长期摄入微量Cd,通过器官组织中的积累还可引起骨痛病, 曰本神通川流域由于Cd污染引起的骨痛病是举世皆知的。

目前治理土壤重金属污染的修复方法主要有:化学固化法、土壤 淋洗法、电动修复法和植物修复技术。将前三种方法与植物修复技术 进行比较可以发现,前三种方法具有投资成本太高,只能用于污染非 常严重地点等共同缺点,且操作繁琐,甚至有时需破坏土层结构,难 以规模使用。而植物修复技术具有投资和维护成本低、操作简便、不 造成二次污染、具有潜在或显在的经济效益等特色,同时还具有物理、 化学修复方法所无法比拟的费用低廉、不破坏场地结构、美化环境、 易为社会大众所接受等优点,发展前途十分广阔。

目前,植物修复主要是指植物萃取,研究最多的是应用超富集植 物的萃取修复作用。超富集植物主要是指那些对重金属具有极强吸收 和富集能力且其本身不会受其毒害的植物。对该类植物的发现和对其 吸收、富集机理的研究,是植物修复技术工程上应用的前提和基础。 超积累植物的概念是Brook (1995)等提出来的, 一般认为重金属含 量超过普通植物的100倍属于超积累植物,即镉的含量应在100 mg/kg以上,钴、镍、铜、铅的含量应在1000mg/kg以上,锰、锌含 量应在10000 mg/kg以上。目前发现的镉超富集植物种类很少,其中 天蓝褐蓝菜(7Mw/«'aKrafej"/w)能够富集2130 mg kg",但该植物

在实际应用中仍存在生物量小、生长速度慢的缺点。 发明内容

本发明的目的在于提供一种生物量大、治理速度快的利用超富集 植物苋菜来修复镉污染土壤的方法。

为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

本发明通过在受镉污染的土壤中种植苋菜,由苋菜根系大量吸收 污染土壤中的镉,并将镉转移至苋菜的茎、叶等地上部器官,当植物 长到花开期或成熟期时,将植物整株或地上部从污染土壤中移走,从 而实现去除污染土壤中污染物镉的目的。

为了彻底除去土壤中超标的镉,可以采用复种的方式,即在第一 批苋菜长到开花期或成熟期时,将植物整体从污染土壤上移走,再种 植第二批,重复上述过程。收割后用焚烧的方法进行无害化处理。

为了提高苋菜地上部生物量,从而提高对污染土壤中镉的提取 率,可以在种植苋菜前,在土壤中施入基肥,并在生长过程进行追肥。

与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:本发明的发明人经 过长期的研究,发现苋菜是一种镉超富集植物,其生长迅速,环境适 应性强。将苋菜种植在受镉污染的土壤中,可吸收土壤中镉,永久性 地解决土壤镉污染问题。该治理方法费用低廉、可操作性强、不破坏 环境土壤结构、不引起二次污染。

具体实施方式

实施例1:苋菜在镉含量为7.68mg kg"的土壤中对Cd的吸收特性

本试验在广东省清远市进行,土壤镉含量为7.68mgkg"。种植时 间为2004年5月。将苋菜种子播入试验区土壤中,定苗时每平方米 保留80株。按照生长需要定时浇水,生长40天后进行取样。

试验结果表明,在镉含量为7.68mg k^的试验区土壤中,苋菜 地上部平均镉含量达到115.7-141.8 mg kg、平均值达到128.7 mg kg",达到了镉超富集植物应达到的临界含量标准,即地上部镉含量 大于100mgkg",且地上部镉含量是地下部镉含量的158-226%。因 此,从苋菜对镉的积累特性来看,完全符合镉超富集植物的基本特征, 是镉的超富集植物。

实施例2:应用苋菜对镉含量为10.25mgkg"的土壤进行 生物修复

本试验在广东省鹤山市进行,对照土壤镉含量为0.12mgkg",试 验土壤镉含量为10.25mg kg\种植时间为2006年7月。将苋菜种子 播入对照和试验土壤中,折算每平方米120粒。IO天后间苗,每平 方米保留100株。20天后定苗,每平方米保留80株。按照生长需要 定时浇水,生长42天后进行取样。

试验结果表明,在镉含量为10.25mgkg"的试验土壤中,苋菜地 上部镉含量达到101.45-114.72 mg kg",平均值达到106.55 mg kg", 达到了镉超富集植物应达到的临界含量标准,即地上部镉含量大于 100 mg kg"。苋菜地上部平均生物量达到1.11 kg nf2,比对照提高了

7.26%,表现出对重金属镉的耐性。此外,苋菜的镉富集系数分别为 10.40,地上部镉含量是地下部镉含量的174%。结果表明,本试验中 苋菜对镉的积累特性也完全符合镉超富集植物的基本特征。

种植42d后,以平均值计,苋菜从土壤中提取的Cd的数量达到 118.27 mgnf2,以受污染土层厚度为20cm、 土壤容重为1.4 g cnfH十 算, 一个生长季可从土壤中去除镉达到0.422 mgkg", 土壤中Cd的 去除率为4.12%,以一年4个生长季计算,土壤中Cd的去除率可以达 到15.49%。具体计算公式为:

Y=10.25x [(1國4.12免)4] x

其中,Y表示种植苋菜后,土壤中的Cd含量;

X表示苋菜种植年份。 因此,应用苋菜可在14年内将Cd含量为10.25mg kg'1的土壤 (20cm厚)中的镉降低到0.97mgkg"的水平,达到《国家土壤环境 质量标准(GB 156182-1995)》HI类土壤的镉最大限值(Cd^l.Omg kg'1); 21年内将土壤中镉含量降低到0.2911^紐-1,达到《食用农产 品产地环境质量评价标准(HJ332-2006)》的土壤镉含量最大限值 (Cd^0.3mgkg1)。

Claims (4)

1.一种利用苋菜修复镉污染土壤的方法,其特征是在受镉污染的土壤中种植苋菜。
2. 如权利要求1所述的方法,其特征是在种植苋菜前,在土壤中 施入基肥,并在生长过程进行追肥。
3. 如权利要求1或2所述的方法,其特征是在苋菜开花或成熟时 收割,再种植下一批苋菜,直至彻底除去土壤中超标的镉。
4. 如权利要求3所述的方法,其特征是将收割后的苋菜采用焚烧 的方法进行无害化处理。
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