CN101597182B - 硫酸铵混合液在草坪植物抽提垃圾堆肥重金属方面的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开硫酸铵混合液在修复生活垃圾重金属方面的应用，其中所述的硫酸铵混合液是，硫酸铵∶EDTA为其中所述的硫酸铵混合液是：(1)硫酸铵∶EDTA为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/LEDT；(2)硫酸铵∶有机酸为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/LEDTA；(3)硫酸铵∶EDTA∶有机酸为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/LEDT∶50-100mmol/L有机酸。本发明以化学螯合诱导修复原理为基础，通过探讨硫酸铵与EDTA或有机酸之间的联合作用，研究其联合诱导草坪植物的超富集特性的作用效果，并且进一步分析了草坪植物根、茎、叶、穗重金属的富集情况，进而来评价硫酸铵和EDTA及有机酸与草坪植物高羊茅联合修复生活垃圾重金属的能力，为生活垃圾进行有效的植物修复提供技术支持。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及城市生活垃圾堆肥重金属的治理方法。更具体的说是硫酸铵混合液在修复生活垃圾重金属方面的应用。
背景技术
随着我国经济的快速发展，城市环境问题已变得日益突出。生活垃圾作为城市环境污染非常突出的问题，成为困扰我国城镇经济持续发展、影响居民生活健康的一个主要方面。将城市生活垃圾收集成堆、保温储存、发酵，在人工控制条件下，利用微生物的生物化学作用，将垃圾中的有机物降解转化为稳定的类似腐殖质土壤物质的过程称为垃圾的堆肥处理。该处理过程将垃圾中的易腐有机物分解，转变成富含有机物和氮、磷、钾等营养元素的有机肥料，使垃圾实现从自然界又回到自然界的良性循环，是经济有效处理和消纳城市垃圾的重要途径。就我国垃圾的具体情况来看，生活垃圾中的易腐有机物含量较高，采用堆肥技术可以达到较好的处理效果。将生活垃圾进行堆肥化处理既可解决城市垃圾的出路问题，又可达到再资源化的目的，具有一定的经济效益和社会效益，并且目前世界各国都把城市固体废弃物的“无害化、减量化、“资源化”的“三化”方针作为综合解决城市垃圾的原则，从这一发展趋势上看，采用堆肥法处理城市垃圾符合这一方向，并被视为处理城市生活垃圾的一条值得重视的途径。
由于垃圾堆肥中还含有重金属、病原菌等物质，因此直接用于农业使人们担心会造成农产品品质不良，污染环境，危害健康的负效应，从而严重影响了其农用前景。垃圾堆肥中的重金属污染问题是最严重的负效应，如何降低堆肥中重金属的毒害效应，完善和提高堆肥技术和质量已经成为近年来垃圾堆肥研究中的热点问题。本发明人曾经申请过：增效草坪植物修复城市生活垃圾堆肥重金属复合污染方法。(200510013535.3)主要是在在播种时至草坪草刈割前的期间，将乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)施配到垃圾堆肥基质中，通过施配EDTA，增加草坪草对城市生活垃圾堆肥基质中重金属的抽提作用，使草坪草所起的作用相当于重金属超富集植物的作用。
低分子有机酸(low molecular weight organic acids)是土壤中普遍存在的一类功能性有机物，主要来源于有机质分解、植物根系分泌及微生物分泌和代谢，在根际土壤环境中发挥着重要的作用，并且低分子量有机酸是一种天然的螯合剂，有研究表明有机酸能够通过络合作用使土壤固态重金属释放出来，增强重金属活性来强化植物吸收、累积，从而提高植物修复效率和缩短修复周期。因此，土壤-植物体系有机酸与金属离子的相互作用对于难溶性重金属的溶解和迁移十分重要，研究结果也指出通过有机酸与镉形成金属螯合物不仅增加了植物体内镉的移动性，并且也能减弱环境中的镉对植物体的毒害。
Kramer等(1996)研究发现，植物根际区域螯合重金属的有机酸主要包括柠檬酸、苹果酸和草酸等。柠檬酸可以降低土壤对铅、镉的吸附，也就是活化了土壤中的铅和镉元素；同时也有研究证明在根际环境中的小分子有机酸与重金属产生螯合或配位作用影响土壤中的重金属的存在形态，提高重金属的溶解度，增加金属迁的移能力，进而达到活化的效果，并且不同种类的有机酸对土壤中重金属的影响也不同。草坪植物结合有机酸应用于螯合诱导植物修复中也见有报道，结果表明：低分子量有机酸的存在明显降低了镉在土壤上的吸附，草酸和柠檬酸及其分别的有机酸盐对暗棕壤铁都具有活化作用，并且暗棕壤经活化释放的铁是随着低分子有机酸/盐浓度的增加而增多，而且柠檬酸的活化作用效果大于草酸，可能是由于柠檬酸对铁的螯合能力要强于草酸和柠檬酸有较大的离解常数。由此可以看出，利用有机酸对土壤中重金属修复是可行的，但关于硫酸铵混合液在修复生活垃圾重金属方面的技术应用尚未见文献报道。
发明内容
本发明的目的在于公开了硫酸铵混合液在草坪植物抽提垃圾堆肥重金属方面的应用，其中所述的硫酸铵混合液是：(1)硫酸铵∶EDTA为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/LEDT；(2)硫酸铵∶有机酸为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/LEDTA；(3)硫酸铵∶EDTA∶有机酸为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/LEDT∶50-100mmol/L有机酸。
本发明的应用，其中的有机酸为苹果酸、柠檬酸或草酸。
本发明所述的应用，其中(1)硫酸铵∶EDTA的重量体积比为1∶0.01-0.03；(2)硫酸铵∶有机酸的重量体积比为1∶0.01-0.03；(3)硫酸铵∶EDTA∶有机酸的重量体积比为1∶0.01-0.03∶0.01-0.03。
本发明所述的应用，其中的有机酸为苹果酸、柠檬酸或草酸。
本发明所述的硫酸铵混合液抽提草坪植物垃圾堆肥重金属的方法，包括如下的步骤：
1)在20-50cm厚的生活垃圾堆肥上，以20-40g/平方米播种草坪植物；
2)淋洗液的配制：
硫酸铵混合液：(1)硫酸铵∶EDTA为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/LEDT；(2)硫酸铵∶有机酸为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/LEDTA；(3)硫酸铵∶EDTA∶有机酸为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/LEDT∶50-100mmol/L有机酸。
3)将硫酸铵混合液缓慢地渗透进基质中，浇灌面积约为80-100cm2，浇灌处理20天；
4)将每一处理中的草坪植物分为地上和地下两个部分进行收获，并进行相关指标的测定。
本发明的实验结果表明：
(1)草坪植物高羊茅对生活垃圾中6种重金属元素进行抽提富集的主要器官还是以根为主，在EDTA-(NH4)2SO4-50处理下提高了Cu元素在根、茎、叶、穗四部分器官中的富集量和Ni、Cr元素在高羊茅植株中的富集
(2)采用硫酸铵和苹果酸处理后高羊茅体内富集重金属的主要器官也是根，在苹果酸-50处理中Cr、Cd、Cu、Ni元素在根、茎、叶、穗四部分中的重金属富集量整体提高，在该处理下对于Cr、Ni在高羊茅植株地上部的富集量有极显著的增加。
(3)硫酸铵和草酸的处理下于高羊茅富集重金属的主要器官同样是根，其中Cd、Cr、Cu、Ni元素均是在草酸-(NH4)2SO4-50的处理中各器官的重金属富集能力最大，并且在地上部对Cr、Cu、Ni元素的富集量均极显著，说明了(NH4)2SO4处理存在促进作用。Pb元素在草酸-100的处理下根系的富集量极明显。
本发明公开的利用硫酸铵活化生活垃圾堆肥重金属的方法与现有技术相比，所具有的积极效果在于：
本发明在研究评价了EDTA及有机酸对生活垃圾中重金属元素活化效果的基础上，引入草坪植物在垃圾生活垃圾上的建植，以化学螯合诱导修复原理为基础，目的在于在田间环境条件下，探讨EDTA及有机酸对生活垃圾中重金属的活化情况，及其联合诱导草坪植物的超富集特性的作用效果，并且进一步分析了草坪植物不同器官中(根、茎、叶、穗)重金属的富集情况，进而来评价硫酸铵和EDTA及有机酸与草坪植物高羊茅联合修复生活垃圾重金属的能力，为生活垃圾生活垃圾进行有效的化学螯合诱导植物修复提供数据支持。
具体实施方式
为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。以下结合实例对本发明做进一步的说明。
实施例1
(1)在20cm厚的生活垃圾堆肥上，以40g/平方米播种草坪植物；
(2)淋洗液的配制：硫酸铵∶EDTA为1g/L(NH4)2SO4∶100mmol/LEDT；硫酸铵∶EDTA的重量体积比为1∶0.01。
(3)将硫酸铵混合液缓慢地渗透进基质中，浇灌面积约为100cm2，浇灌处理20天；
(4)将每一处理中的草坪植物分为地上和地下两个部分进行收获，将刈割下来的富含重金属的草坪植物晾干并集中焚烧，安全填埋或将重金属提取出来加以利用，具体见实施例3。
实施例2
(1)在50cm厚的生活垃圾堆肥上，以40g/平方米播种草坪植物；
(2)淋洗液的配制：硫酸铵混合液∶硫酸铵∶EDTA；有机酸为1g/L(NH4)2SO4∶100mmol/LEDT∶50mmol/L苹果酸。硫酸铵∶EDTA∶有机酸的重量体积比为1∶0.03∶0.03。硫酸铵∶EDTA∶有机酸的重量体积比为1∶0.03∶0.03。
(3)将硫酸铵混合液缓慢地渗透进基质中，浇灌面积约为100cm2，浇灌处理20天；
(4)将每一处理中的草坪植物分为地上和地下两个部分进行收获，并进行相关指标的测定或将刈割下来的富含重金属的草坪植物晾干并集中焚烧，安全填埋或将重金属提取出来加以利用，具体见实施例3。
实施例3
(1)实验材料
材料与方法
试验材料和供试试剂
生活垃圾基本理化性质为：pH 7.62，饱和含水量0.76ml/g，容重0.85g/ml，全氮5.18％，全钾50.83g/kg，有效磷77.92mg/kg，有机质12.12％，试验地中生活垃圾生活垃圾中重金属含量的背景值见表1。
草坪植物选用高羊茅(Festuca arundinacea L.)，供试试剂为乙二胺四乙酸二钠(简称EDTA-Na2)，化学纯，含量不少于99.0％；有机酸选用柠檬酸(C6H8O7·H2O)分析纯，含量不少于99.5％；苹果酸(C4H6O5)分析纯，含量不少于99.0％；草酸(C2H2O4·2H2O)分析纯，含量不少于99.5％；硫酸铵((NH4)2SO4)，化学纯，含量不少于99.0％。
表1生活垃圾重金属含量
| 重金属元素 | 生活垃圾生活垃圾中含量(μg/g) |
| Cu | 238.73 |
| Cd | 1.97 |
| Zn | 496.38 |
| Ni | 33.42 |
| Pb | 172.11 |
| Cr | 67.00 |
试验地概况与草坪植物培植
试验地设在天津师范大学北院，地理位置为北纬39°13′、东经117°2′，属暖温带半湿润季风型气候。年平均气温12.3℃，最热的月份为七月平均气温在26℃-27℃，最冷的月份为一月平均气温在-3℃--5℃，平均降水量550～680mm。实验田土壤属壤质草甸土，土壤肥沃，地力均匀。试验地面积为10×22m2，充分整地后，将总重为50t的生活垃圾生活垃圾平铺于试验地上，再通过镇压使生活垃圾变的紧实平坦，生活垃圾平均厚度为20cm。于2006年进行草坪植物的建植，在该基质上播种高羊茅，然后完全在自然条件下进行生长，并于2008年4月高羊茅的生长阶段处于抽穗的初期时进行硫酸铵和EDTA及有机酸活化垃圾生活垃圾的浇灌处理。
(2)试验方法
在试验地条件下进行硝酸铵和EDTA及有机酸活化垃圾生活垃圾的研究中，各不同浇灌处理浇灌液的施加方案见表2，浇灌液的量均为1L，以完全加入蒸馏水和1g/L(NH4)2SO4的处理作为对照。
表2硫酸铵和EDTA及有机酸活化处理生活垃圾不同处理中浇灌液的施加方案
| 处理 | 浇灌液 | 处理 | 浇灌液 |
| 1 | 蒸馏水 | 10 | 100mmol/L苹果酸+1g/L(NH4)2SO4 |
| 2 | 1g/L(NH4)2SO4 | 11 | 50mmol/L柠檬酸 |
| 3 | 50mmol/L EDTA | 12 | 100mmol/L柠檬酸 |
| 4 | 100mmol/L EDTA | 13 | 50mmol/L柠檬酸+1g/L(NH4)2SO4 |
| 5 | 50mmol/L EDTA+1g/L(NH4)2SO4 | 14 | 100mmol/L柠檬酸+1g/L(NH4)2SO4 |
| 6 | 100mmol/L EDTA+1g/L(NH4)2SO4 | 15 | 50mmol/L草酸 |
| 7 | 50mmol/L苹果酸 | 16 | 100mmol/L草酸 |
| 8 | 100mmol/L苹果酸 | 17 | 50mmol/L草酸+1g/L(NH4)2SO4 |
| 9 | 50mmol/L苹果酸+1g/L(NH4)2SO4 | 18 | 100mmol/L草酸+1g/L(NH4)2SO4 |
在进行浇灌处理前，先进行样地的选择，选择高羊茅生长高度均一、集中的作为一个处理样地，在每块样地中心插一根写有标签的木棍作为标记物来区分不同的处理区，样地进行随机排列，然后在不同的样地中将事先配好的各个浓度处理的溶液沿着中心的木棍缓慢地倒入垃圾生活垃圾中，要尽可能地保证溶液均匀、缓慢地渗透进基质中去，而较少发生侧渗，浇灌面积约为100cm2，尽量减少损失以造成误差。进行浇灌处理20天后，将每一处理中的草坪植物分为地上和地下两个部分进行收获，试验3次重复，并进行相关指标的测定。
(3)测定指标
根据地下根系的根围直径来估计根围面积并以此来计量单位面积上的生物量；随机抽取10株植株进行株高的测量；先用自来水把植物体上的生活垃圾洗掉，然后用去离子水再仔细冲洗一遍，然后将地上部营养器官分成穗、茎、叶三部分，最后置于80℃的烘箱中烘干至恒重。采用湿法消化的方法对穗、茎、叶、根四部分进行处理，然后对各部分分别进行重金属含量的测定。采用HNO3-HClO4湿法消化，具体的消化方法如下：取植物组织0.2g置于100ml经过硝酸酸化处理过的烧杯中，加入10ml的浓硝酸浸泡，用保鲜膜密封包扎放置一夜。第二天再在每个烧杯中加入5ml浓硝酸，放在电热板上加热，等硝酸接近蒸干时再加入5ml的浓硝酸，如此往复两次，加入硝酸的总量为25ml。最后再加入1ml HClO4进行赶酸处理，将消化液用1％的硝酸定容至25ml，用TAS-990原子吸收分光光度计测定溶液中重金属元素(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的含量，数据的采集采用AAWin2.1软件进行。
(3)数据处理：数据分析采用Excel软件和SPSS14.0统计分析软件进行。
(4)结果与分析
硫酸铵和EDTA及有机酸处理对高羊茅株高的影响
在田间条件下，使用硫酸铵和EDTA及苹果酸、柠檬酸、草酸等三种有机酸处理高羊茅，对其株高的影响结果见表3，每一处理分别与对照作了比较。由表中数据看出，除草酸100处理外其余经过EDTA及有机酸处理后高羊茅的株高均高于蒸馏水和硫酸铵两组对照。在EDTA与苹果酸的处理中，分别都是在处理浓度为100mmol/L时高羊茅有株高的最大值，为蒸馏水对照(空白)的1.48倍和1.65倍，且与两组对照之间相比有显著(p＜0.05)差异。硫酸铵和50mmol/L EDTA和苹果酸的处理中，高羊茅株高均与两组对照无显著差异，也没有表现出明显的和促进作用。在柠檬酸与草酸的处理中，分别都是在浓度为硫酸铵和50mmol/L有机酸的处理中得到高羊茅株高的最大值，为蒸馏水对照的1.69倍和1.85倍，并且与两组对照相比呈显著性(p＜0.05)差异，表现出硫酸铵处理的促进作用。柠檬酸处理的两个浓度差之间对高羊茅株高影响的效果不显著，只是在硫酸铵和高浓度柠檬酸处理下高羊茅株高降低，其余三组处理中均显著(p＜0.05)高于对照。
表3EDTA及低分子有机酸和硫酸铵处理对高羊茅株高(cm)的影响
注：表中(NH4)2SO4-50表示1g/L的硫酸铵和浓度为50mmol/L的EDTA或有机酸；表中数据以平均值±标准误(SE)表示，同一行中不同字母表示在0.05水平差异显著。
硫酸铵和EDTA处理对高羊茅各不同生长部位富集重金属的影响
硫酸铵和EDTA处理对高羊茅各不同生长部位富集重金属的影响见表4～9。从表中可以看出，草坪植物高羊茅对生活垃圾中6种重金属元素进行抽提富集的主要器官还是以根为主，在EDTA-(NH4)2SO4-50处理下与对照相比同时极显著(p＜0.01)提高了Cu元素在根、茎、叶、穗四部分器官中的富集量和Ni、Cr元素在高羊茅植株中的富集。虽然在EDTA-100处理中Cd元素在根中的含量有最大值，但此时地上部分的富集能力却不是很强，从四种不同器官的富集趋势来看还是以EDTA-(NH4)2SO4-50的处理效果最佳；对于Pb和Zn元素分别是在EDTA-(NH4)2SO4-100和EDTA-100的处理中根、茎、叶、穗中的重金属富集量同时提高，并且在根和叶中的富集量与对照相比均具有极显著(p＜0.01)差异。
表4硫酸铵和EDTA处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Cr的富集量
注：表中EDTA-50表示50mmol/L的EDTA，EDTA-(NH4)2SO4-50表示1g/L的硫酸铵和浓度为50mmol/L的EDTA，下同。表中数据以平均值±标准误(SE)表示，同一栏中不同小写字母表示在0.05水平差异显著，不同大写字母表示在0.01水平差异显著，下同。
表5硫酸铵和EDTA处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Zn的富集量
表6硫酸铵和EDTA处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Cu的富集量
表7硫酸铵和EDTA处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Cd的富集量
表8硫酸铵和EDTA处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Ni的富集量
表9硫酸铵和EDTA处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Pb的富集量
硫酸铵和苹果酸处理对高羊茅各不同生长部位富集重金属的影响
硫酸铵和苹果酸处理对高羊茅各不同生长部位富集重金属的影响见表10～15。从表中可以看出，在采用硫酸铵和苹果酸处理后高羊茅体内富集重金属的主要器官也是根，在苹果酸-50处理中Cr、Cd、Cu、Ni元素在根、茎、叶、穗四部分中的重金属富集量整体提高，在该处理下对于Cr、Ni在高羊茅植株地上部的富集量有极显著(p＜0.01)的增加，对于Cd在茎中的富集量和在叶、穗中的富集量与对照相比分别达极显著(p＜0.01)和显著(p＜0.05)差异，对于Cu在四种不同部位中的富集量与对照相比均达到极显著(p＜0.05)差异；Pb元素的富集情况与其它几种元素不同，在苹果酸-50处理下的高羊茅体内没有检出Pb元素的成分，而是在苹果酸-100处理中得到各不同部位的最大富集量，但是与对照之间没有明显差异；在苹果酸处理组中高羊茅对于Zn元素的富集情况最特殊，以单施(NH4)2SO4的处理中高羊茅各部分对Zn元素的富集量最大，并且与对照及其他施加苹果酸的处理之间差异显著(p＜0.05)。
表10硫酸铵和苹果酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Cr的富集量
表11硫酸铵和苹果酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Zn的富集量
表12硫酸铵和苹果酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Cu的富集量
表13硫酸铵和苹果酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Cd的富集量
表14硫酸铵和苹果酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Ni的富集量
表15硫酸铵和苹果酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Pb的富集量
硫酸铵和柠檬酸处理对高羊茅各不同部位富集重金属的影响
硫酸铵和柠檬酸处理对高羊茅各不同部富集重金属的影响见表16～21。从表中可以看出，在硫酸铵和柠檬酸处理后Cr和Cu地上部的富集量增加，说明进行硫酸铵和的处理中提高重金属元素由地下部向地上部的转移。对于Cd、Cu、Zn、Pb四种元素来说高羊茅主要以根部为主进行重金属元素的富集，Cr、Ni元素各器官的富集水平接近，Cd在柠檬酸-(NH4)2SO4-100处理下在根中的富集量很高，但是与对照之间的差异并不明显；Cu在柠檬酸-(NH4)2SO4-100处理下在根中的富集量最大，并且与对照之间的差异极显著(p＜0.01)；Zn元素也在柠檬酸-(NH4)2SO4-100处理下有高羊茅富集的最大量，并且在根和叶中的富集量与对照有极显著(p＜0.01)差异；Cr和Ni元素均是在柠檬酸-(NH4)2SO4-50和柠檬酸-50的处理下有各不同部位的最大富集量，并且极显著(p＜0.01)的提高了高羊茅地上部分对这两种元素的富集量。Pb元素在柠檬酸-100的处理下有各部位的最大富集量，但是与对照之间无明显差异。
表16硫酸铵和柠檬酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Cr的富集量
表17硫酸铵和柠檬酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Zn的富集量
表18硫酸铵和柠檬酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Cu的富集量
表19硫酸铵和柠檬酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Cd的富集量
表20硫酸铵和柠檬酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Ni的富集量
表21硫酸铵和柠檬酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Pb的富集量
硫酸铵和草酸处理对高羊茅各不同部位富集重金属的影响
硫酸铵和草酸处理对高羊茅各不同部位富集重金属的影响见表4.22-4.27。从表中可以看出，硫酸铵和草酸的处理下于高羊茅富集重金属的主要器官同样是根，其中Cd、Cr、Cu、Ni元素均是在草酸-(NH4)2SO4-50的处理中各器官的重金属富集能力最大，并且在地上部对Cr、Cu、Ni元素的富集量均极显著(p＜0.01)大于对照，说明了(NH4)2SO4处理存在促进作用。Pb元素在草酸-100的处理下根系的富集量极显著(p＜0.01)大于对照，但在草酸-(NH4)2SO4-100的处理中高羊茅地上部富集Pb的量增加，但是与对照间的差异不显著。与蒸馏水对照相比，对Zn的抽提富集作用不是很明显；草酸处理对Zn元素富集效果不是很明显，在草酸-(NH4)2SO4-50的处理中，只有根的富集量大于对照，但与对照差异不明显，茎、叶中的富集却低于对照，其中以茎中减少的最为显著(p＜0.05)。
表22硫酸铵和草酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Cr的富集量
表23硫酸铵和草酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Zn的富集量
表24硫酸铵和草酸铵处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Cu的富集量
表25硫酸铵和草酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Cd的富集量
表26硫酸铵和草酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Ni的富集量
表27硫酸铵和草酸处理下高羊茅根、茎、叶、穗部位中Pb的富集量
硫酸铵和EDTA及有机酸处理对高羊茅单位面积生物量的影响
硫酸铵和EDTA及有机酸处理对高羊茅单位面积生物量的影响见表4.28。由前文结果得出，在硫酸铵和EDTA及有机酸的每个处理中，其中对重金属元素有最大富集量的处理分别为EDTA-(NH4)2SO4-50、苹果酸-50、柠檬酸-50、草酸-(NH4)2SO4-50。由表中数据可以看出，EDTA-(NH4)2SO4-50和苹果酸-50的处理草坪植物高羊茅的单位面积生物量是各处理组中的最低值；相反，在草酸-(NH4)2SO4-50的处理下，高羊茅的地上单位面积生物量均为该处理组中的最大值。
表28硫酸铵和EDTA及低分子有机酸处理下对高羊茅单位面积生物量(g/m2)的影响
结论
EDTA作为一种常用的螯合剂在化学诱导强化植物修复中占有重要的地位，它是通过提高重金属在土壤中的可溶性和植物的可利用性，具有促进植物有效富集重金属的能力，但是同时其对地下水质及深层土壤的二次污染问题也值得引起我们重视。由于在植物的根际组织中就存在有柠檬酸和苹果酸，可以被植物代谢分解掉，另外EDTA的成本过高，因此如果能以该种有机酸代替EDTA，使其加入到植物的根际循环代谢中，这将大大减少对环境的污染，使得植物对污染基质的重金属修复显得更加绿色与无害。本试验对三种有机酸及在硫酸铵和处理后化学诱导强化植物富集重金属的能力与EDTA做了比较并分别做出评价，从高羊茅富集6种重金属的总量来看，三种有机酸与EDTA相比，它们各自的富集能力均接近EDTA的抽提水平，这为有机酸取代EDTA进行植物修复提供了很好的前提。
从株高方面来看，三种有机酸的处理均显著高于蒸馏水和硝酸铵对照，并且在最适处理浓度下也高于EDTA的处理，在柠檬酸与草酸的处理中更显示出硫酸铵和的促进作用，以草酸-(NH4)2SO4-50的处理更加显著，在该浓度处理下高羊茅株高与两组对照和其他处理相比均有显著(p＜0.05)差异。对于高羊茅四种不同生长部位对重金属富集量的探讨可以看出，虽然在不同处理中均以根的富集为主，在Cu浓度不同的土壤上种植的32种供试植物中，大部分植物根中Cu的含量大于茎中含量，但在本研究中EDTA、苹果酸和草酸的处理中除了能极显著(p＜0.01)增加根中对Cu的富集，同时也极显著的增加了植株地上部分对Cu的富集。
在苹果酸-50处理中，对穗中Cd、Cu的富集量分别为蒸馏水对照的3.80倍和4.42倍，对茎中Ni的富集量为蒸馏水对照的4.93倍；在柠檬酸-(NH4)2SO4-50处理中，对穗中Cu的富集量分别为蒸馏水对照的4.35倍，对茎中Ni的富集量为对照的4.79倍；在草酸-(NH4)2SO4-50处理中，对穗中Cd、Cu和Ni的富集量分别为蒸馏水对照的3.13倍、5.46倍和4.16倍。对于Pb和Zn两种重金属元素来说，将其从基质中活化抽提至高羊茅需要的处理浓度较其他几种元素要高，苹果酸对Zn的抽提效果不佳，在苹果酸-100的处理下，叶中Pb的含量为对照的1.62倍；在柠檬酸-(NH4)2SO4-100处理下，高羊茅叶中Zn的含量为对照的1.34倍，柠檬酸-100处理下，叶中Pb的含量为对照的1.33倍；草酸对Pb、Zn的抽提效果最差，高羊茅体内几乎没有检测出Pb成分的存在，各处理对于Zn的抽提都低于硫酸铵对照。同时可以看出不同种类的重金属对于硫酸铵和EDTA及有机酸处理的活化响应结果不同，因此在进行化学强化螯合诱导植物修复时，应事先掌握受污染基质污染背景的具体情况，有针对的做出处理，以到达最佳的处理效果。
硫酸铵和有机酸对高羊茅富集重金属的研究结果表明：有机酸对活化基质重金属提高植物修复的能力低于EDTA，同时在试验处理中对于Zn、Cu和Pb元素的富集能力较差。苹果酸与柠檬酸的处理硫酸铵的效果不明显，在50mmol/L苹果酸处理中高羊茅叶中Cr的富集系数为1.39、茎中Cd的富集系数为1.43、穗中Ni的富集系数为1.43；50mmol/L柠檬酸处理中高羊茅叶中Cd的富集系数为1.27、穗中Ni的富集富集系数为1.75。硫酸铵和草酸的处理中，高羊茅地上部重金属的富集量增加，表现出处理的促进作用，草酸-(NH4)2SO4-50的处理茎中Cd的富集系数为1.08、穗中Cr的富集系数为1.32、叶中Ni的富集系数为1.60。单位面积生物量的分析对于草坪植物应用于植物修复也是十分必要的，因为有研究指出的几种超富集植物由于地上生物量低进而使得总体的富集总量不理想，限制了其在该领域的应用。本研究中，柠檬酸与草酸的处理对于高羊茅地上生物量的响应是积极的，在重金属富集量为最大的最佳处理浓度下同时也达到了地上生物量的最大值，为高羊茅应用于生活垃圾重金属污染的化学强化植物修复的提供了保证。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.硫酸铵混合液在草坪植物抽提垃圾堆肥重金属方面的应用，其中所述的硫酸铵混合液是(1)硫酸铵∶EDTA为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/L EDTA或(2)硫酸铵∶有机酸为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/L有机酸或(3)硫酸铵∶EDTA∶有机酸为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/L EDTA∶50-100mmol/L有机酸；其中所述的有机酸为苹果酸、柠檬酸或草酸。
2.如权利要求1所述的应用，其中(1)硫酸铵∶EDTA的重量体积比为1∶0.01-0.03；
(2)硫酸铵∶有机酸的重量体积比为1∶0.01-0.03；(3)硫酸铵∶EDTA∶有机酸的重量体积比为1∶0.01-0.03∶0.01-0.03。
3.一种采用权利要求1所述硫酸铵混合液抽提草坪植物垃圾堆肥重金属的方法，包括如下的步骤：
1)在20-50cm厚的生活垃圾堆肥上，以20-40g/平方米播种草坪植物；
2)淋洗液的配制：
硫酸铵混合液(1)硫酸铵∶EDTA为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/LEDTA或(2)硫酸铵∶有机酸为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/L有机酸或(3)硫酸铵∶EDTA∶有机酸为1g/L(NH4)2SO4∶50-100mmol/LEDTA∶50-100mmol/L有机酸；
3)将硫酸铵混合液缓慢地渗透进基质中，浇灌面积为80-100cm2，浇灌处理20天；
4)将每一处理中的草坪植物分为地上和地下两个部分进行收获，并进行相关指标的测定。
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