CN103071669B - 用禾本科植物富集修复土壤重金属污染的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用禾本科植物富集修复土壤重金属污染的方法，其特点包括如下步骤：a）土壤重金属含量的事先检测：b）土地的耕作：c）禾本科植物的选择及种植：d）沟槽的回填及拔除幼穗：e）重金属含量的过程检测：f）植物茎的回收：g）重金属含量的最终检测。本发明以增高对禾本科植物植株茎节的埋藏高度，提高植物的根量，以增强植物对土壤重金属污染的吸收和富集能力，具有成本低廉、安全可靠且修复土壤重金属污染效果显著的优点。

Description

用禾本科植物富集修复土壤重金属污染的方法

技术领域

    本发明涉及环境治理技术领域，尤其是一种用禾本科植物富集修复土壤重金属污染的方法。

背景技术

土壤重金属污染已经成为中国及其他一些国家和地区常见的污染类型。在其发生区域内，各类种植业和养殖业的产品质量、乃至人类和其他生物的身体健康和生命安全都受到了不同程度的直接损害或潜在威胁。土壤重属污染有其特殊性，治理的难度很大。长期以来，人们一直在致力于寻找快速、有效、成本低廉的治理途径和办法，但此类方案目前还处在不断探索之中。土壤覆盖和化学清洗的办法成本高、并可能导致次生性污染和土壤质量的下降，因此，实施起来并不容易。成本低廉、安全可靠的植物修复技术，近年来在治理土壤重金属污染方面备受关注。但如何提高植物对重金属的吸收和富集能力，成为植物修复技术中的焦点问题。迄今为止，大量研究表明，一些禾本科植物具有吸收和富集土壤重金属的能力，但如何进一步提高禾本科植物对土壤重金属吸收和富集能力，目前还在研究初期，相关技术也未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种用禾本科植物富集修复土壤重金属污染的方法。本发明以增高对禾本科植物植株茎节的埋藏高度，提高植物的根量，以增强植物对土壤重金属污染的吸收和富集能力，具有成本低廉、安全可靠且修复土壤重金属污染效果显著的优点。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种用禾本科植物富集修复土壤重金属污染的方法，其特点包括如下步骤：

a）、土壤重金属含量的事先检测：

对需要进行修复的含有重金属的土壤实施多点分层取样，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量，对检测值进行综合评价分析，作为土壤分析的原始值及制定修复方案的依据。

b）、土地的耕作：

将重金属土壤耕作成数条沟槽与大垄间隔的条状田，大垄相互平行，且横截面呈梯形，大垄的间距L为1.3～1.5 m，垄高H为0.4～0.6 m，沟槽与大垄的横截面呈凹凸互补状； 

c）、禾本科植物的选择及种植：

选择对重金属富集能力强的禾本科植物种或品种，包括玉米、高粱、谷子、小麦及糜子，在适宜植物种植的季节，将上述植物种植在沟槽内，并进行常规的田间管理。

d）、沟槽的回填及拔除幼穗：

当植物的生长高度达到预期生长总高度的一半时，将大垄的土壤向沟槽实施第一次回填，其回填高度以埋藏植株茎的节数为准，第一次回填高度为植株茎现有总节数的1/3处；当植物的植株开始抽穗时，及时拔除幼穗，当植株出现分蘖时，对分蘖的幼穗同时拔除，并将大垄的土壤向沟槽实施第二次回填，第二次回填高度为植株茎现有总节数的1/2处；并在植物生长的拔节期、抽穗期及灌浆期施入肥料；

e）、重金属含量的过程检测：

在植物培养过程中，每月对实施修复的重金属土壤进行一次检测，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量，作为土壤分析的中间值。

f）、植物茎的回收：

当植物的生长季结束,对含有重金属的植株茎秆及根系全部收集，运至工厂，作为工业原料进行相应处置。

g）、重金属含量的最终检测：

在生长季结束后，重复步骤a）的检测方案，对实施修复的含有重金属的土壤进行检测，作为土壤分析的最终值，并对检测值进行综合评价分析；当检测结果表明土壤已处于安全状态，则停止修复，否则，下一年度继续修复。

本发明以增高对禾本科植物植株茎节的埋藏高度，提高植物的根量，以增强植物对土壤重金属污染的吸收和富集能力，具有成本低廉、安全可靠且修复土壤重金属污染效果显著的优点。

附图说明

图1为禾本科植物种植的结构示意图；

图2为沟槽第一次回填的结构示意图；

图3为沟槽第二次回填的结构示意图。

具体实施方式

 本发明叙述了一种用禾本科植物富集修复土壤重金属污染的方法，其步骤如下：

a）、土壤重金属含量的事先检测：

对需要进行修复的含有重金属的土壤实施多点分层取样，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量，对检测值进行综合评价分析，作为土壤分析的原始值及制定修复方案的依据。

b）、土地的耕作：

参阅图1、图2，将重金属土壤耕作成数条沟槽与大垄间隔的条状田，大垄相互平行，且横截面呈梯形，大垄的间距L为1.3～1.5 m，垄高H为0.4～0.6 m，沟槽与大垄的横截面呈凹凸互补状； 

c）、禾本科植物的选择及种植：

选择对重金属富集能力强的禾本科植物种或品种，包括玉米、高粱、谷子、小麦及糜子，在适宜植物种植的季节，将上述植物种植在沟槽内，并进行常规的田间管理。

d）、沟槽的回填及拔除幼穗：

参阅图2、图3，当植物的生长高度达到预期生长总高度的一半时，将大垄的土壤向沟槽实施第一次回填，其回填高度以埋藏植株茎的节数为准，第一次回填高度为植株茎现有总节数的1/3处；当植物的植株开始抽穗时，及时拔除幼穗，当植株出现分蘖时，对分蘖的幼穗同时拔除，并将大垄的土壤向沟槽实施第二次回填，第二次回填高度为植株茎现有总节数的1/2处；并在植物生长的拔节期、抽穗期及灌浆期施入肥料；

e）、重金属含量的过程检测：

在植物培养过程中，每月对实施修复的重金属土壤进行一次检测，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量，作为土壤分析的中间值。

f）、植物茎的回收：

当植物的生长季结束,对含有重金属的植株茎秆及根系全部收集，运至工厂，作为工业原料进行相应处置。

g）、重金属含量的最终检测：

在生长季结束后，重复步骤a）的检测方案，对实施修复的含有重金属的土壤进行检测，作为土壤分析的最终值，并对检测值进行综合评价分析；当检测结果表明土壤已处于安全状态，则停止修复，否则，下一年度继续修复。

本发明采用以下技术指标，对含有重金属的土壤进行检测判定：

C_f ⁱ ——为单个重金属的污染系数，且C_f ⁱ＝C_s ⁱ/C_n ⁱ ；   

 其中：C_s ⁱ为单个重金属含量的实测值，C_n ⁱ  为单个重金属含量的允许值；

1≤C_f ⁱ＜3 ——是单个重金属污染系数的判定合格区间；

C_d ——为重金属的综合污染度指数，且 C_d＝∑C_f ⁱ ；

其中：C_f ⁱ单个重金属含量实测值的样本数为8个；  

8≤C_d＜16——是重金属综合污染度指数的判定合格区间；

E_r ⁱ ——为单个重金属的潜在生态风险系数， 且E_r ⁱ＝T_r ⁱC_f ⁱ ；  

其中：T_r ⁱ为重金属的毒性响应系数，

40≤E_r ⁱ＜80——是重金属潜在生态风险系数的判定合格区间；

RI ——综合潜在生态风险指数，且RI＝∑E_r ⁱ ；  

150≤RI＜300——是综合潜在生态风险指数的判定合格区间。

实施例1

a）、土壤重金属含量的事先检测：

对需要进行修复的含有重金属的土壤实施多点分层取样，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量，对检测值进行综合评价分析，作为土壤分析的原始值及制定修复方案的依据。经过测试得到：

C_f ⁱ为4.61，超出1≤C_f ⁱ＜3判定合格区间的上限；

C_d为21.1，超出8≤C_d＜16判定合格区间的上限；

E_r ⁱ为106，超出40≤E_r ⁱ＜80判定合格区间的上限；

RI为340，超出150≤RI＜300判定合格区间的上限；

经过综合分析认为，土壤重金属含量超标，需要进行治理。

b）、土地的耕作：

参阅图1、图2，将重金属土壤耕作成数条沟槽与大垄间隔的条状田，大垄相互平行，且横截面呈梯形，大垄的间距L为1.3 m，垄高H为0.5 m，沟槽与大垄的横截面呈凹凸互补状； 

c）、禾本科植物的选择及种植：

选择禾本科植物玉米品种先锋1号，在春季，将上述植物种植在沟槽内，并进行常规的田间管理。

d）、沟槽的回填及拔除幼穗：

参阅图2、图3，当植物的生长高度达到1.0m，即预期生长总高度2.0m的一半时，将大垄的土壤向沟槽实施第一次回填，其回填高度以埋藏植株茎的节数为准，第一次回填高度为植株茎现有总节数的1/3处或4～5节；当植物的植株开始抽穗时，及时拔除幼穗，当植株出现分蘖时，对分蘖的幼穗同时拔除，并将大垄的土壤向沟槽实施第二次回填，第二次回填高度为植株茎现有总节数的1/2处或9～10节；并在植物生长的拔节期、抽穗期及灌浆期施入肥料；向植株茎培土时需压实。

e）、重金属含量的过程检测：

在植物培养过程中，每月对实施修复的重金属土壤进行一次检测，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量，作为土壤分析的中间值。

f）、植物茎的回收：

当植物的生长季结束,对含有重金属的植株茎秆及根系全部收集，运至工厂，作为工业原料进行相应处置。

g）、重金属含量的最终检测：

在生长季结束后，对实施修复的含有重金属的土壤进行检测，重复步骤a）的检测方案，作为土壤分析的最终值，并对检测值进行综合评价分析；经过测试得到：

C_f ⁱ为1.3，符合1≤C_f ⁱ＜3判定合格区间；

C_d为14.3，符合8≤C_d＜16判定合格区间；

E_r ⁱ为70，符合40≤E_r ⁱ＜80判定合格区间；

RI为240，符合150≤RI＜300判定合格区间；

经过综合分析，经过改良后的土壤已经达到安全水平，治理工作完成，可以安全种植各类植物，停止修复。

实施例2

a）、土壤重金属含量的事先检测：

对需要进行修复的含有重金属的土壤实施多点分层取样，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量，对检测值进行综合评价分析，作为土壤分析的原始值及制定修复方案的依据。经过测试得到：

C_f ⁱ为5.73，超出1≤C_f ⁱ＜3判定合格区间的上限；

C_d为18.3，超出8≤C_d＜16判定合格区间的上限；

E_r ⁱ为96，超出40≤E_r ⁱ＜80判定合格区间的上限；

RI为321，超出150≤RI＜300判定合格区间的上限；

经过综合分析认为，土壤重金属含量超标，需要进行治理。

b）、土地的耕作：

参阅图1、图2，将重金属土壤耕作成数条沟槽与大垄间隔的条状田，大垄相互平行，且横截面呈梯形，大垄的间距L为1.5 m，垄高H为0.6 m，沟槽与大垄的横截面呈凹凸互补状； 

c）、禾本科植物的选择及种植：

选择禾本科植物高粱品种攻坚5号，在春季，将上述植物种植在沟槽内，并进行常规的田间管理。

d）、沟槽的回填及拔除幼穗：

参阅图2、图3，当植物的生长高度达到1.2m，即预期生长总高度2.4m的一半时，将大垄的土壤向沟槽实施第一次回填，其回填高度以埋藏植株茎的节数为准，第一次回填高度为植株茎现有总节数的1/3处或8～9节；当植物的植株开始抽穗时，及时拔除幼穗，当植株出现分蘖时，对分蘖的幼穗同时拔除，并将大垄的土壤向沟槽实施第二次回填，第二次回填高度为植株茎现有总节数的1/2处或17～18节；并在植物生长的拔节期、抽穗期及灌浆期施入肥料；向植株茎培土时需压实。

e）、重金属含量的过程检测：

在植物培养过程中，每月对实施修复的重金属土壤进行一次检测，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量，作为土壤分析的中间值。

f）、植物茎的回收：

当植物的生长季结束,对含有重金属的植株茎秆及根系全部收集，运至工厂，作为工业原料进行相应处置。

g）、重金属含量的最终检测：

在生长季结束后，对实施修复的含有重金属的土壤进行检测，重复步骤a）的检测方案，作为土壤分析的最终值，并对检测值进行综合评价分析；经过测试得到：

C_f ⁱ为1.7，符合1≤C_f ⁱ＜3判定合格区间；

C_d为15.1，符合8≤C_d＜16判定合格区间；

E_r ⁱ为67，符合40≤E_r ⁱ＜80判定合格区间；

RI为198，符合150≤RI＜300判定合格区间；

经过综合分析，经过改良后的土壤已经达到安全水平，治理工作完成，可以安全种植各类植物，停止修复。

Claims (1)

1.一种用禾本科植物富集修复土壤重金属污染的方法，其特征在于它包括如下步骤：

a）、土壤重金属含量的事先检测：

对需要进行修复的含有重金属的土壤实施多点分层取样，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量，对检测值进行综合评价分析，作为土壤分析的原始值及制定修复方案的依据；

b）、土地的耕作：

将重金属土壤耕作成数条沟槽与大垄间隔的条状田，大垄相互平行，且横截面呈梯形，大垄的间距L为1.3～1.5 m，垄高H为0.4～0.6 m，沟槽与大垄的横截面呈凹凸互补状； 

c）、禾本科植物的选择及种植：

选择对重金属富集能力强的禾本科植物，在适宜植物种植的季节，将上述植物种植在沟槽内，并进行常规的田间管理；

d）、沟槽的回填及拔除幼穗：

当植物的生长高度达到预期生长总高度的一半时，将大垄的土壤向沟槽实施第一次回填，其回填高度以埋藏植株茎的节数为准，第一次回填高度为植株茎现有总节数的1/3处；当植物的植株开始抽穗时，及时拔除幼穗，当植株出现分蘖时，对分蘖的幼穗同时拔除，并将大垄的土壤向沟槽实施第二次回填，第二次回填高度为植株茎现有总节数的1/2处；并在植物生长的拔节期、抽穗期及灌浆期施入肥料；

e）、重金属含量的过程检测：

在植物培养过程中，每月对实施修复的重金属土壤进行一次检测，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量，作为土壤分析的中间值；

f）、植物茎的回收：

当植物的生长季结束,对含有重金属的植株茎秆及根系全部收集，运至工厂，作为工业原料进行相应处置；

g）、重金属含量的最终检测：

在生长季结束后，重复步骤a）的检测方案，对实施修复的含有重金属的土壤进行检测，作为土壤分析的最终值，并对检测值进行综合评价分析；当检测结果表明土壤已处于安全状态，则停止修复，否则，下一年度继续修复。

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