CN103302087A - 利用富集植物黑麦草结合猪粪修复铅、锌污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了污染环境的植物修复技术领域的利用富集植物黑麦草结合猪粪修复铅、锌污染土壤的方法。在含污染物铅、锌的土壤中混合猪粪，进而种植黑麦草，将猪粪在施配浓度为20g/kg～80g/kg的条件下，与表层污染土壤充分混匀，通过黑麦草的根部吸收铅、锌污染土壤中的铅、锌，并将铅、锌转移至黑麦草的地上部分，当植株地上部分成熟可收割时，将植株整体从污染土壤上移走，从而实现除去土壤中铅、锌污染的目的。由于黑麦草再生能力强，生长快，不需纷繁复杂管理，就可以反复收割，因而具有能耗低、可操作性强、生态安全性高、不破坏环境理化性质，不引起二次污染，不破坏污染土壤结构、培肥能力，进一步降低修复费用。

Description

利用富集植物黑麦草结合猪粪修复铅、锌污染土壤的方法

技术领域

本发明涉及到污染环境的植物修复技术领域，通过结合改良剂的植物生物修复技术，特别涉及利用富集植物黑麦草结合猪粪快速修复土壤中铅、锌污染的方法。

背景技术

重金属污染土壤的途径通常有以下两种：一是金属矿开采活动造成的环境污染，污染类型主要有坑口周围土壤中矿床矿物在水、气、热等环境因素长期作用下而形成的重金属污染较严重的土壤；采矿废石堆放过程中因淋滤等原因造成的重金属污染土壤；含有较高浓度重金属的矿山含有较高浓度重金属的矿山废水对土壤造成的污染等。二是工业污水灌溉农田引发的重金属污染土壤。

铅是一种积累性毒物。土壤中的铅能被生物吸收而向生物体转移，人则通过食物链摄取铅锌。铅能侵犯神经系统，易激动，血相红细胞增多，出现失眠、多梦、记忆减退、疲乏、进而发展为狂躁、失明、神志模糊、昏迷，严重导致血管缺氧而死亡。铅及其化合物会导致心悸，且具有致癌和致突变作用。

通常用于土壤重金属污染修复的技术有：农业生态措施、工程措施和生物措施。农业生态措施包括两个方面：一是农业生态调控，如调节土壤pH值，土壤水分，氧化-还原电位（Eh）等；二是农艺修复措施，包括改变耕作制度、选种抗污染农作物品种、选择合适形态化肥等，该种方法的主要机理为固化土壤中的重金属，增加土壤对重金属的吸收能力，对减少重金属被作物吸收具有一定作用，有效降低重金属对人类健康的威胁。但是这种方法无法从根本上防治土壤重金属污染。

工程措施包括土壤化学淋洗、电动修复、电热修复、改土法、固化技术等。土壤化学淋洗是有效处理难挥发性重金属污染土壤的有效手段之一，选择合适的提取剂是该项技术的关键，但是无论哪种提取剂都存在回收、二次污染等还未解决或完善的技术问题；电动修复特别适合于低渗透性的粘土和淤泥土，经济合理，但是由于土壤系统组分的复杂性，经常出现实际应用与实验结果相反的现象，如土壤缓冲性能、组分、离子组成、污染金属离子的种类等都会影响电动修复的效果，金属电极本身容易被腐蚀，也会造成土壤的二次污染；电热修复的不足之处在于土壤的有机质和结构水易遭到破坏，驱赶土壤水分需要消耗大量能量；改土法对小面积土壤是行之有效的，但是不适用于大范围土壤污染治理，且对换出去的土壤依然存在妥善处理、避免二次污染的问题；固化技术具有一定的效果，原位固化重金属，大大降低成本，但也有一定局限性：只是改变了重金属在土壤中的存在形态，对土壤长期稳定性和对生态系统的影响不甚了解，目前也缺乏这方面的研究。

生物措施是利用某些特别的动、植物和微生物能够较快的吸走土壤中的重金属污染而达到净化土壤的目的。与物理、化学处理技术相比，具有安全、费用低廉、效果好等优点，被称为一种新的环境友好替代技术。但微生物修复也面临一定的难题，一方面微生物生物量小，吸收的金属量较少；另一方面因其生物量很小而难于进行后处理；植物修复：是流动自然生长植物或遗传工程培育以修复金属污染土壤的技术总成。这一技术核心是绿色植物的超长作用，以太阳能为驱动力，植物潜在的高效、经济及生态协调性等优势成为学术界研究的热点。

黑麦草(Lolium multiflorum Lam)属于禾本科(Gramineae)(Lolium)，一年生或多年生草本。是重要的栽培牧草和绿肥作物。通过对我国南方主要有色金属矿区周边优势植物物种调查和研究发现，黑麦草分布较广，同时我国南方大部分地区气候温和多雨极其适合黑麦草的生长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种费用低廉，可操作性强，不破坏土壤理化性质，不引起二次污染，对修复铅、锌污染土壤有良好效果的利用富集植物结合改良剂猪粪修复铅、锌污染土壤的方法。

为了实现上述的目的，本发明采用的方法如下：

本发明所述的利用富集植物黑麦草结合猪粪修复铅、锌污染土壤的方法，其方法是：在含污染物铅、锌的土壤中混合猪粪，进而种植黑麦草，将猪粪在施配浓度为20g/kg～80g/kg的条件下，与表层污染土壤充分混匀，通过黑麦草的根部吸收铅、锌污染土壤中的铅、锌，并将铅、锌转移至黑麦草的地上部分，当植株地上部分成熟可收割时，将植株整体从污染土壤上移走，从而实现除去土壤中铅、锌污染的目的。

优选猪粪与表层20cm厚度的污染土壤充分混匀。

猪粪的施配浓度优选40g/kg。

所述的利用富集植物黑麦草修复污染土壤的方法，黑麦草的种植方法为直播生长或者直接幼苗移载。在播种前，选取籽粒饱满的黑麦草种子，经消毒、浸种、催芽前处理后，将黑麦草种子撒播于污染土壤中。

黑麦草种植密度为300株/m²～500株/m²。待黑麦草幼苗长齐后每平方米保留植株300株～500株。培养至开花期对黑麦草留茬收割。

所述改良剂猪粪，为风干猪粪，其含水率<10%。

所述当植株地上部分成熟可收割时，将植株整体从污染土壤上移走，是指植株留茬收割。

所述成熟可收割是指黑麦草生长到开花期。

所述的利用富集植物黑麦草修复铅、锌污染土壤的方法，在含污染物铅、锌的土壤上种植黑麦草之前，在土壤中添加20g/kg～80g/kg的风干猪粪，从而起到改良剂与土壤充分混合的作用，以期使得植物的富集效果能够更好。

施配不同浓度猪粪后，黑麦草的铅、锌富集能力均比未施加猪粪的明显提高，其铅、锌富集量最高分别达到0.214mg/株、0.429mg/株，其铅、锌富集能力比对照（未施加猪粪）最大分别提高216%、482%，黑麦草生物量有所增加，生长没有出现明显的毒害症状。

与此同时，本发明通过铅、锌富集植物黑麦草吸收提取土壤中的铅、锌，使得土壤中的铅、锌含量分别降低82.42g/亩、165.22g/亩，永久性的解决土壤污染问题，修复铅、锌污染土壤，具有能耗较低，费用低廉，可操作性强，不破坏环境理化性质，不引起二次污染，能大大减少隐形费用，可以大面积在污染土壤上施用。实验证明黑麦草是一种富集植物，本发明利用黑麦草对结合改良剂猪粪的铅、锌金属土壤的富集提取作用和，通过在铅、锌污染土壤上添加改良剂猪粪并种植这种富集植物，能够在稳定污染土壤，减少土壤风蚀、水蚀及不引起地下水二次污染的同时，使污染土壤得到修复，可以永久性的解决土壤铅、锌污染的问题，对环境扰动小，是可靠的，环境相对安全的技术，与现有技术相比，既不破坏污染现场土壤的结构，对土壤及种植条件要求不高，具有广泛性和可操作性，又大大降低了修复作用。

本发明在含铅、锌污染物的矿山土壤上种植黑麦草，与改良剂猪粪相结合，通过黑麦草根系吸收矿山土壤中的铅、锌，不断将其转移到植株地上部分，当植株地上部分形成一定生物量可收割时，然后将植株地上部分从矿山土壤中移走。本发明利用一定施配浓度猪粪，显著提高黑麦草富集铅、锌能力，进而达到永久性解决矿山土壤铅锌污染问题。由于黑麦草再生能力强，生长快，不需纷繁复杂管理，就可以反复收割，因而具有能耗低、可操作性强、生态安全性高、不破坏环境理化性质，不引起二次污染，不破坏污染现场矿山土壤结构、培肥能力，进一步降低修复费用。又因黑麦草不仅仅是一种优质牧草，同时在预防水土流失、净化污水、提高土壤肥力、保护环境等方面均具有举足轻重的作用，因此可以充分利用资源，在大面积的矿山铅、锌污染土壤上应用。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

实施例1

利用富集植物黑麦草结合改良剂猪粪修复铅、锌污染土壤的方法：在含污染物铅、锌的土壤中混合猪粪，进而种植黑麦草，将猪粪在施配浓度为20g/kg～80g/kg的条件下，与表层污染土壤充分混匀，通过黑麦草的根部吸收铅、锌污染土壤中的铅、锌，并将铅、锌转移至黑麦草的地上部分，培养至开花期对黑麦草留茬收割，从而实现除去土壤中铅、锌污染的目的。

四川省雅安市汉源县唐家山铅锌矿区土壤重金属含量普遍超标，土壤平均铅污染含量为4281.07mg/kg，远远超过GB15618-1995《土壤环境质量标准》中为保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值，临界值为≤500mg/kg，超标率达到100%，污染指数8.56；土壤平均锌含量为1226.18mg/kg，土壤铅、锌污染严重。

2012年3月采集四川省雅安市汉源县唐家山铅锌矿山尾矿库区的铅锌尾矿污染深度为0-20cm的土壤，称取过5mm筛，分别与不同用量的猪粪充分混匀，装入直径为21cm，高为20cm的塑料盆中，每盆装入质量为1.5kg的污染土样以及0g/kg、20g/kg、40g/kg、80g/kg四种不同用量的猪粪。猪粪为风干猪粪，其含水率<10%。选取籽粒饱满的黑麦草，经消毒、浸种、催芽前处理后，将黑麦草种子撒播于塑料盆中，然后移入四川农业大学新区农场内培养，待黑麦草幼苗长齐后每盆保留20株。同时所有处理水分条件均一致。培养至开花期，留茬收割，整株（收割的黑麦草地上部分）取样进行相关实验指标测定验证黑麦草的铅锌富集能力，经测定发现，黑麦草未施加猪粪时，铅、锌富集量分别为0.099mg/株、0.199mg/株，黑麦草施加20g/kg猪粪时，铅、锌富集量分别为0.142mg/株、0.264mg/株，黑麦草施加40g/kg猪粪时，铅、锌富集量分别为0.214mg/株、0.429mg/株，黑麦草施加80g/kg猪粪时，铅、锌富集量分别为0.195mg/株、0.328mg/株。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.利用富集植物黑麦草结合猪粪修复铅、锌污染土壤的方法，其特征在于：在含污染物铅、锌的土壤中混合猪粪，进而种植黑麦草，将猪粪在施配浓度为20g/kg～80g/kg的条件下，与表层污染土壤充分混匀，通过黑麦草的根部吸收铅、锌污染土壤中的铅、锌，并将铅、锌转移至黑麦草的地上部分，当植株地上部分成熟可收割时，将植株整体从污染土壤上移走，从而实现除去土壤中铅、锌污染的目的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：猪粪与表层20cm厚度的污染土壤充分混匀。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：猪粪的施配浓度为40g/kg。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的利用富集植物黑麦草修复污染土壤的方法，黑麦草的种植方法为直播生长或者直接幼苗移载。在播种前，选取籽粒饱满的黑麦草种子，经消毒、浸种、催芽前处理后，将黑麦草种子撒播于污染土壤中。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：黑麦草种植密度为300株/m²～500株/m²。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将黑麦草培养至开花期对黑麦草留茬收割。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述改良剂猪粪，为风干猪粪，其含水率<10%。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述当植株地上部分成熟可收割时，将植株整体从污染土壤上移走，是指植株留茬收割。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述成熟可收割是指黑麦草生长到开花期。