CN102658290A - 一种云雾苔草修复土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污染治理技术领域，公开了一种云雾苔草修复土壤的方法。将受铅、锌、铜、镉、砷污染的土壤覆土深度为0～1m，平整表面土壤，浇水使土壤相对湿度在50%以上；通过向土壤中施加酸性物质，将土壤pH值调节到5.0～7.5。移栽云雾苔草，移栽簇距20～100cm；和/或播种其草籽，播种密度5～30g/m²；每半年收割一次和/或当云雾苔草高度大于60cm时收割，收割后留下地下的根以便再次长出，然后对收割后植物集中处置，包括烟化炉焚烧。收割地上部分而除去土壤中的铅、锌、铜、镉、砷，达到土壤修复的目的。

Description

一种云雾苔草修复土壤的方法

技术领域

本发明涉及一种云雾苔草吸收土壤中的铅、锌、铜、镉、砷而修复土壤的方法，属于污染治理技术领域。

背景技术

随着矿山开采以及工业生产的不断发展，导致全球环境质量不断恶化，土壤重金属污染问题已成为世界各地关注的焦点。自2009年以来，中国连续发生了30多起重特大重金属污染事件。据报道，中国受污染的耕地面积达2000万公顷，约占耕地总面积的1/5，其中重金属污染约占污染面积的30%～40%左右。中国每年因土壤污染而减少的粮食产量高达1000万吨，直接经济损失达100多亿元。

土壤重金属污染治理途径主要有两种：一是改变重金属在土壤中的存在形态，使其由活化态转变为稳定态；二是从土壤中去除重金属，以使其存留浓度接近或达到土壤环境质量标准。具体包括农业工程法、物理法、物理化学法、生物学法等。

农业工程技术方法包括：使用改良剂，改变耕作制度，改变作物种类和肥料品种，翻耕或换土，以及向土壤中加入粘合剂以固定重金属，在一定程度上能去除土壤重金属或降低其毒性。但是这种方法无法从根本上解决土壤重金属污染问题。

常采用的物理及物理化学方法有热解吸法、电化学法和提取法等。物理及物理化学方法容易对土壤造成二次污染。

热解吸法：对于挥发性的重金属，例如，汞，采用加热的方法可以将其从土壤中解吸出来，当达到一定体积时再回收利用。用此项技术治理后，土壤中汞的浓度可达到土壤环境质量标准。

电化学法：对于渗透性不高，传导性较差的粘性土壤中的Cu、Cr、As，根据电流能破坏金属—土壤键的原理，可应用电化学的方法予以去除。Brewster等曾用铁板作阳极，根据电解产生的亚铁离子经氧化后可产生水合铁氧化物的原理，创造适当的条件，使地下水中的重金属与水合铁氧化物形成共沉淀而将重金属去除。通过改变两极电压控制亚铁离子浓度，使处理过的水中的重金属离子浓度达到排放标准。

提取法：分为冲洗法、洗土法和浸滤法等；这几种方法的原理相同，都是利用试剂和土壤中的重金属作用，形成溶解性的重金属离子或金属—试剂络合物，最后从提取液中回收重金属，并循环利用提取液。近年来的研究表明，表面活性剂利用其吸附作用对土壤中的某些重金属阳离子具有良好的解吸效果，从而达到去除的目的。表面活性剂的分子愈大，对重金属阳离子的解吸效果愈显著。但由于其对环境产生影响，目前趋向于利用易降解、无毒性的生物表面活性剂。生物表面活性剂种类较多，它们对不同重金属具有各自的专一性，而且在污染土壤中能自发循环利用，因而具有良好的应用前景。美国曾应用淋滤法和洗土法成功地治理了8种重金属（Cd、Cu、Hg、Cr、Ni、Ag、Pb和Tb）污染的土壤，采用的提取剂为酸性溶剂，并加入氧化剂、还原剂及络合剂。

生物学方法主要是利用特殊植物和微生物来去除土壤中的重金属或降低重金属的毒性:

植物吸取重金属：一些具有特定生理机制的植物可对重金属吸附富集或与重金属结合生成不具生物活性的化合物，从而去除重金属或降低重金属的毒性。对于重金属污染的土壤，可采取种植非食用植物或抗污染且能富集重金属的植物的方法去除土壤中的重金属。收获植物时连根拔起也可以达到去除重金属的目的。植物修复技术具有治理效果的永久性、治理过程的原位性、治理成本的低廉性、环境美学的兼容性等优点，因此使其成为重金属污染治理的研究热点。

微生物吸取重金属：利用微生物对某些重金属的吸收、沉积、氧化和还原等作用，减小植物摄取，从而降低重金属的毒性。目前环境科学研究中最活跃的领域之一就是运用遗传基因工程等生物技术来培育对重金属具有降毒能力的微生物，借此消除重金属对土壤的污染。

专利号为ZL200610048663.6的发明专利《一种治理铅污染土壤的植物修复方法》，将密蒙花通过直接移栽或播种方式种植到受铅污染的土壤中,使其成活生长,控制土壤酸碱度为中性或偏酸性,定期或视密蒙花地上部中铅含量或生长高度进行收割,每次收割密蒙花地上部之后,应留一段茬,将收割物送至专门地方加以集中处理。利用密蒙花生物量较大及对铅的超积累特性,通过根系大量吸收富集土壤中的铅,并输送到地上部,再通过收割其地上部分而除去土壤中的铅,完成对铅污染土壤的治理和修复。

专利号为ZL200710020380.5的发明专利《锌镉复合污染土壤的植物修复方法》，其特征是将伴矿景天栽培于需治理的锌镉复合污染土壤区域,每年收割并转移处理收割后的伴矿景天。为了达到高效治理的目的,在栽培管理上可于每年的7月和11月收割两次;也可将伴矿景天与海州香薷套作。

专利号为ZL200710132244.5的发明专利《一种铜活化细菌及其强化植物土壤重金属污染修复的方法》,属于农业和环境污染治理技术领域。重金属铜活化细菌菌株JYC17为微杆菌属(MICROBACTERIUM SP.)。液体制剂含有有效活菌数为10亿个以上/毫升,固体制剂含有效活菌数。

专利号为ZL02152415.7的发明专利《一种修复砷污染环境的方法》,将大叶井口边草的孢子直接播种到受砷污染的环境(土壤、尾矿、湿地)中,或者通过分苗方式移植到受砷污染的环境(土壤、尾矿、湿地、水体)中,通过大叶井口边草的根系大量吸收环境中的砷并输送到地上部。当植物生长到30～50cm高度时(留茬5cm左右)并将其移走,则可从受砷污染的环境中带走大量砷,从而达到快速清除砷污染的目的。

利用植物修复重金属污染土壤方法较多，但是云雾苔草对铅、锌、铜、镉、砷污染土壤的修复未见报道。云雾苔草为莎草科苔草属的植物，生长于海拔1350米至3700米的地区。根状茎短，秆丛生（每簇有几十到一百多根），高10～70厘米，三棱形，上部粗糙，下部平滑，基部具棕褐色无叶片的叶鞘。花果期7—8月。分布于中国、阿富汗、印度、斯里兰卡、印度尼西亚。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明目的在于提供一种利用云雾苔草修复土壤的方法，在含有铅、锌、铜、镉、砷的土壤种植云雾苔草，利用云雾苔草对土壤中铅、锌、铜、镉、砷的超富集特性，通过根系大量吸收富集土壤中的铅、锌、铜、镉、砷，并将其向上输送和转移到地上部分，再通过收割地上部分而除去土壤中的铅、锌、铜、镉、砷，达到土壤修复的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种云雾苔草修复土壤的方法，将受铅、锌、铜、镉、砷污染的土壤覆土，覆土深度为0～1m，平整表面土壤，浇水使土壤相对湿度在50%以上；通过向土壤中施加酸性物质，将土壤PH值调节到5.0～7.5。移栽云雾苔草，移栽簇距20～100cm；和/或播种其草籽，播种密度5～30g/m²；每半年收割一次和/或当云雾苔草高度大于60cm时收割，收割后留下地下的根以便再次长出，然后对收割后植物集中处置，包括烟化炉焚烧。每年的7～8月份是花果期，可集中收集云雾苔草的草籽。

所述酸性物质为乙二铵四乙酸二钠盐（EDTA）、草酸、柠檬酸、DL-苹果酸中的一种或几种。

本发明具有以下有益效果：

与传统的治理方法相比，植物修复技术具有治理效果的永久性、治理过程的原位性、治理成本的低廉性、清洁高效性等优点。 

与公知植物修复重金属土壤技术比较，能够同时修复土壤中的铅、锌、铜、镉、砷，而且对于被铅、锌、铜、镉、砷重度污染或轻度污染的土壤修复效果明显。

具体实施方式

实施例1

在1公顷的重度污染土壤上试验，其污染深度为30cm，铅、锌、铜、镉、砷含量分别是15010、34740、340、188、338 mg/kg，土壤PH值6.2。对污染土壤进行覆土深度为0.5m，并平整表面土壤，浇水使土壤相对湿度在60%。移栽云雾苔草，移栽簇距,50cm。3月、9月分别收割一次，并留下地下的根以便再次长出，共计收割云雾苔草干重6吨，其中铅、锌、铜、镉、砷含量分别达到5562、10090、80、74、100 mg/kg。经过5年的栽种与收割，土壤中的铅、锌、铜、镉、砷含量分别降低到70、90、44、0.25、20 mg/kg，达到土壤环境质量标准GB15618-1995的二级标准的要求。

实施例2

在1×1×1m的盆景轻度污染土壤上播种云雾苔草的草籽20g，盆景土壤中铅、锌、铜、镉、砷分别是217、500、58、2.7、30mg/kg，土壤PH值为6.5，浇水使土壤相对湿度为70%。云雾苔草地上部分长到60厘米以上时收割，得到云雾苔草干重0.6kg，含铅、锌、铜、镉、砷到841.5、1845、171、11.5、90mg/kg。土壤中铅、锌、铜、镉、砷降到30、90、20、0.15、10 mg/kg，达到土壤环境质量标准GB15618-1995的一级级标准的要求。

Claims (3)

1.一种云雾苔草修复土壤的方法，其特征在于包括以下步骤：

   ①将受铅、锌、铜、镉、砷污染的土壤覆土，覆土深度为0～1m，平整表面土壤，浇水使土壤相对湿度在50%以上；

   ②通过向土壤中施加酸性物质，将土壤PH值调节到5.0～7.5；

   ③移栽云雾苔草，移栽簇距20～100cm；和/或播种其草籽，播种密度5～30g/m²；每半年收割一次和/或当云雾苔草高度大于60cm时收割，收割后留下地下的根以便再次长出，然后对收割后植物集中处置；

   ④每年的7～8月份是花果期，可集中收集云雾苔草的草籽。

2.如权利要求1所述一种云雾苔草修复土壤的方法，其特征在于步骤②中，所述酸性物质为乙二铵四乙酸二钠盐（EDTA）、草酸、柠檬酸、DL-苹果酸中的一种或几种。

3.如权利要求1或2所述一种云雾苔草修复土壤的方法，其特征在于步骤③中，所述收割后植物集中处置方法为烟化炉焚烧。