CN103272832B

CN103272832B - 一种强化植物修复重金属污染土壤的方法

Info

Publication number: CN103272832B
Application number: CN201310148295.2A
Authority: CN
Inventors: 夏会龙
Original assignee: Zhejiang Gongshang University
Current assignee: Zhejiang Gongshang University
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: CN103272832A

Abstract

本发明属于环境科学领域，公开了一种强化植物修复重金属污染土壤的方法，本方法是将1%～4%的茶籽粕（饼）均匀施于重金属污染土壤，翻耕土壤后种植高生物量作物甘蔗或玉米，待作物成熟后收获地上部分的所有生物质，通过将生物质综合利用与合理处置达到迁出重金属而修复土壤的目的。本方法能够大大提高植物吸取重金属效率，且具有环境友好、无二次污染、经济和可操作性强等特点。

Description

一种强化植物修复重金属污染土壤的方法

技术领域

本发明属于环境科学领域，涉及重金属污染土壤的修复技术，特别是一种以农产品加工的副产物茶籽粕为植物修复土壤强化材料的环境治理技术，具体为土壤中重金属的去除方法。

背景技术

土壤既是农业的基本生产资料，也是生态系统的重要组成部分。目前，我国受重金属污染的耕地面积2.0×10⁷ hm²，约占总耕地面积的1/5，每年因重金属污染而减产粮食超过1.0×10⁷ t，而被重金属污染的粮食每年也多达1.2×10⁷ t。由于土壤污染具有隐蔽性、滞后性、积累性和不可逆性的特点，已严重威胁我国生态环境与人体健康。土壤修复已成为我国环境保护的一个重要领域。

基于表面活性剂、重金属鳌合剂强化的植物修复是当前重金属污染土壤最具潜力的修复方式。通常通过向土壤中添加重金属螯合剂或活化剂（EDTA、DTPA、EGTA、柠檬酸等），使大量的重金属进入土壤溶液，提高土壤溶液中活性金属的浓度，促进植物吸收和从根系向地上部运输金属，促进植物对金属的吸收和富集，并通过收获植物将富集的重金属转移而达到修复土壤目的。但EDTA等合成化学物质为环境类激素，大量使用存在生态风险，寻找合适的天然表面活性剂成为必然。油茶籽（Camellia oleifera)和茶籽(Camellia sinensis)榨取植物油后的茶籽粕中含有丰富的天然表面活性剂茶皂甙，我们的研究结果表明茶皂甙具有很强的促进植物吸收和积累重金属的潜力，但因高浓度茶皂甙对植物生长有轻微抑制，且使用成本较高，推广应用有一定难度。我们进一步研究发现，在土壤中直接施用茶籽粕后，甘蔗和玉米等植物的生物量显著提高，植物地表组织茎、叶中镉、铅、铜、锌、镍的含量提高了2-5倍，大大提高了植物修复重金属污染土壤的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种强化植物修复重金属污染土壤的方法，本方法能够大大提高植物吸取重金属效率，且具有环境友好、无二次污染、经济和可操作性强等特点。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

本发明一种强化植物修复重金属污染土壤的方法，所述的重金属污染土壤为镉、铅、铬、铜、锌、镍等重金属含量超过国家标准GB15618-1995《土壤环境质量标准》二级标准的20%以内的重金属污染土壤。按每公顷污染土壤(约3200吨，以30cm表土计）中加入32~126吨茶籽粕，加入茶籽粕后，翻耕土壤使茶籽粕与土壤混合均匀，随后种植高生物量植物如玉米、甘蔗等，待作物成熟后收获地上部分的所有生物质，将其中的玉米籽粒和甘蔗汁作为生物质能源材料，将其余残体按固体废弃物进行合理处理处置。

上述茶籽粕含皂甙10~18%、粗蛋白5~20％、纤维素20～25%、脂肪10~15%、多糖20%左右。

作为优选，所述的重金属污染土壤中氮含量小于300mg/kg，磷含量小于80mg/kg，钾含量小于230mg/kg，土壤有机质含量低于15g/kg。

作为优选，所述的茶籽粕是从油茶籽和茶籽榨取或萃取植物油后的粉状或饼状固体残余物。

本发明方法是在重金属污染的土壤中，以10000 m²土壤(约3200吨，以30cm表土计）添加32000～126000 kg新鲜（不发酵）茶籽粕后，翻耕土壤使茶籽粕与土壤混合均匀，随后种植高生物量植物如玉米、甘蔗等，待作物成熟后收获地上部分的所有生物质，进行综合利用及无害化处理处置。

茶籽粕富含氮磷钾等植物无机营养元素和氨基酸等有机营养成分，促进植物生长，提高植物的生物量，茶籽粕同时含有10%以上的生物表面活性剂茶皂甙，是土壤中重金属的优良活化剂和植物吸收重金属的促进剂。茶籽粕本身的重金属含量很低，添加后对土壤重金属增加的负荷极小。茶籽粕施入土壤后，同时提高植物的生物量和植物对重金属的积累量，因此而大幅度提高植物修复重金属污染土壤的效率。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

1.工艺简单，不增加任何设备投资，管理方便；本发明以茶籽饼粕替代化学合成的表面活性剂或螯合剂，其应用工艺与农业常规的有机肥施用方法基本相同，比施用表面活性剂更简单、更方便。

2．符合国家的环保政策：本发明利用农产品加工的副产物茶籽饼粕作为植物修复土壤的增效剂，可同时有效地去除土壤中的多种重金属，大幅度缩短修复时间，提高修复效率。

3.节省成本，绿色环保：茶籽饼粕不含任何添加化学物质，本身常作为有机肥施用，资源丰富，价格低廉，用作植物修复土壤的增效剂，适应范围广。

具体实施方式

下面结合与实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1

将2200kg粉状茶籽粕均匀布施加入到676 m²的重金属复合污染土壤(约213吨，以30cm表土计）中，以常规方法翻耕土壤并种植甘蔗，种植后按常规农艺技术措施实行田间管理，待甘蔗成熟后收获地上部分的所有生物质，将其中的蔗糖作为生物质能源材料，将蔗渣用作纸浆，蔗叶按固体废弃物进行合理处理处置。处理1季后，与不添加茶籽粕比，土壤中重金属镉、铅、铜、镍和锌的所有生物质，将其中的蔗糖作为生物质能源材料，将蔗渣用作纸浆，蔗叶按固体废弃物进的去除量分别增加了272%、265%、152%、221%和85%。

实施例2

将4400kg粉状茶籽粕均匀布施加入到338m²的重金属复合污染土壤中(约107吨，以30cm表土计），以常规方法翻耕土壤并种植甘蔗，种植后按常规农艺技术措施实行田间管理，待甘蔗成熟后收获地上部分行合理处理处置。处理1季后，与不添加茶籽粕比，土壤中重金属镉、铅、铜、镍和锌的去除量分别增加了925%、904%、463%、780%和240%。

实施例3

将4400kg粉状茶籽粕均匀布施加入到338m²的镉污染土壤(约107吨，以30cm表土计）中，以常规方法翻耕土壤并种植玉米，种植后按常规农艺技术措施实行田间管理，待玉米成熟后收获地上部分的所有生物质，将其中的玉米籽粒作为生物质能源材料，将其余部分按固体废弃物进行合理处理处置。处理一季后，土壤中重金属镉由原来的1.18 mg/kg下降到0.86 mg/kg,即经修复后，受镉轻度污染的土壤得到修复。

本发明的应用材料为农产品加工的副产物，其应用工艺过程简单，操作方便，可广泛应用于我国受重金属污染土壤的植物修复工程，尤其结合高生物量的能源作物进行土壤修复，将修复后得到的植物残体转化化生物质能，在修复污染土壤的同时，最大限度的实现资源循环利用，节能降耗，实行绿色低碳的环境保护模式，具有较广阔的应用前景。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.一种强化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，方法如下：

步骤a：选取土壤养分含量较低的重金属污染土壤进行修复；

步骤b：将质量分数为1%-4%的茶籽粕均匀施于重金属污染土壤中，翻耕土壤后种植高生物量作物，待作物成熟后收获地上部分的所有生物质，进行集中处理；

步骤c：测定土壤中的重金属含量；

所述的茶籽粕中含皂甙10-18%、粗蛋白5-20％、纤维素20-65%、脂肪10-15%、多糖15-20%，P₂O₅ 0.5-0.6%、K₂O 1.0-1.2%。

2. 根据权利要求1所述的强化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述的高生物量作物为甘蔗或玉米。

3. 根据权利要求1所述的强化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述的重金属污染土壤中氮含量小于300mg/kg，磷含量小于80mg/kg，钾含量小于230mg/kg，土壤有机质含量低于15g/kg。

4. 根据权利要求1所述的强化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述的重金属污染土壤为镉、铅、铬、铜、锌以及镍含量超过国家标准GB15618-1995《土壤环境质量标准》二级标准的20%以内的重金属污染土壤。

5. 根据权利要求1所述的强化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述的步骤b中的茶籽粕是从油茶籽和茶籽榨取或萃取植物油后的粉状或饼状固体残余物。