CN103785676B

CN103785676B - 一种生态修复重金属污染土壤的方法

Info

Publication number: CN103785676B
Application number: CN201410018435.9A
Authority: CN
Inventors: 肖国民; 丁军露; 王中豪; 姜枫; 薛志君; 黄兵
Original assignee: JIANGSU ZIFENG AGRICULTURAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd; Southeast University
Current assignee: JIANGSU ZIFENG AGRICULTURAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd; Southeast University
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2034-01-16
Also published as: CN103785676A

Abstract

本发明公开了一种生态修复重金属污染土壤的方法，利用植物生长调节剂、人工螯合剂联合竹柳吸收重金属。该方法利用具有生长快、抗性强、材质好的优质速生竹柳对重金属离子Pb、Cu、Zn、Cd和Cr进行吸收，并采用植物生长调节剂、人工螯合剂促进竹柳对重金属离子的吸收，经过3～4年达到生态修复的目的，竹柳生态修复重金属污染土壤后，土壤中Pb、Cu、Zn、Cd和Cr浓度达到《土壤环境质量标准（GB15618-1995）》Ⅱ类标准。

Description

一种生态修复重金属污染土壤的方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种生态修复重金属污染土壤的方法。

背景技术

污水灌溉、工业废渣和城市垃圾的排放、工业废弃物的堆放等原因能导致土壤的重金属污染，而土壤中的重金属可以通过“土壤—植物—人体”或“土壤—水—人体”的途径间接进入人体，因此土壤重金属污染的危害不容小觑。据统计，1980年我国工业三废污染耕地面积266.7万公顷，1992年增加到1000万公顷。目前，全国每年被重金属污染的粮食多达1200万吨，直接损失至少200亿元。在我国严重土壤污染区中由农产品超标引起的污染面积约为110hm²，其中重金属污染占了80%。粮食中重金属Pb、Cu、Zn、Cd和Cr等的超标率占10%。被人们公认为城市环境质量优良的公园中也存在着重的土壤重金属污染。上海，天津，沈阳等地均有大面积的农田受到了重金属污染，而我国菜地重金属污染形势则更为严峻，珠三角地区近40%的土地被测出重金属超标，重庆和广州等地的菜地也存在较严重的重金属污染。

重金属污染土壤一般是一种重金属或几种重金属共存，重金属污染土壤的控制与治理已成为一个迫切需要解决的环境问题。目前重金属污染的治理途径分为物理修复、化学修复、工程修复和生态修复四种途径。传统的物理、化学、工程修复技术存在破坏土壤结构、改变其理化性质使污染土壤修复后难以利用，容易带来二次污染以及实施方式难以为公众所接受等不足，且不适于大面积实施。生态修复重金属污染土壤技术具有相对简单、操作容易、经济和技术上可行等优点而具有广阔的应用前景。但是目前生态修复技术主要以超累积植物为目标植物，在实际应用中大多数超富集植物存在生长缓慢、生物量较小等不足，而且通常一种植物只富集一种或几种重金属，对土壤中共存的其他金属忍耐能力差，从而有一定的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种生态修复重金属污染土壤的方法，以解决现有生态修复技术中使用的超富集植物生长缓慢、生物量小、对土壤中共存的其他金属忍耐能力差等不足。

为解决上述不足，本发明采用以下技术方案：

一种生态修复重金属污染土壤的方法，利用植物生长调节剂、人工螯合剂联合竹柳吸收重金属，包括如下步骤：

步骤一、在重金属污染土壤中施入浓度为20～350mg/kg土的人工螯合剂，所述人工螯合剂为乙二胺四乙酸（EDTA）、二乙基三胺五乙酸（DTPA）、乙二醇双四乙酸（EGTA）、环己二胺四乙酸（CDTA）、乙二胺二琥珀酸（EDDS）、氨三乙酸（NTA）中的一种或几种；之后将重金属污染土壤进行土地耕翻、平整；

步骤二、选取大小一致的竹柳种苗，将根置于浓度为50～500mg/L植物生长调节剂中浸泡24h～48h，所述植物生长调节剂为吲哚乙酸（IAA）、吲哚丁酸（IBA）、6-苄氨基嘌呤（CTK）、赤霉素（GA3）、脱落酸（ABA）、乙烯（ETH）、2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）、己酸二乙氨基乙醇酯（DA-6）、萘乙酸（NAA）中的一种或几种；

步骤三、将步骤二浸泡过植物生长调节剂的竹柳种苗移栽到污染土壤中，经过3～4年达到生态修复的目的，其中，竹柳种苗移植土层深度为10～20cm，种植密度为株距30～40cm×行距30～40cm。

步骤一所述重金属为Pb、Cu、Zn、Cd、Cr中的一种或几种。

所述Pb、Cu、Zn、Cd、Cr的浓度为0～1500mg/kg土。

步骤二所述竹柳种苗从整株移植或扦插生根获得，高度为1.5～1.8m。

所述重金属污染土壤在竹柳种苗种植前施含N、P、K的基肥或种植期间施含N、P、K的追肥。

本发明的有益效果：

1、本发明选用的应用于生态修复的竹柳具有生态多样性、遗传多样性丰富的特点，竹柳具有广泛的适应性，即对不良环境的抗逆性非常突出、利用途径多。之前应用于生态修复的植物多为吸收重金属较单一的超累积植物，相比较超累积植物，竹柳具有更大的生物量且对多种重金属有很大的耐受性。竹柳作为一种速生植物，不但生长周期短、吸收效率高，而且能够故土护岸，具有观赏价值。

2、本发明选用的植物生长调节剂来源广，用量少，能够促进竹柳的快速生长以及对重金属的吸收。

3、本发明选用的人工螯合剂可以调控污染土壤中重金属的环境活动性，能够活化土壤中无法游离出的重金属从而促进竹柳对重金属的吸收达到生态修复的目的。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做更进一步地解释。这些实施例的目的在于解释本发明，而不应理解为限定本发明的范围。

竹柳是利用多元遗传种质材料通过高新技术符合杂交的柳树新品种，因具有多种植物的遗传基础，不仅具备柳树所有的优良特性，且比其它柳树新品种更具有生长快、抗性强、材质好的特征，是一个十分难得的优质速生用材林树种，是当前大力营造人工速成森林的最佳树种之一，从其诞生到现在就受到越来越多的人们自发地追逐和高度喜爱，值得推广。由于竹柳的生态多样性、遗传多样性十分丰富，尤其是它们广泛的适应性，即对不良环境的抗逆性非常突出、利用途径多，被誉为“社会与环境的资源”。因此本发明利用抗力能力强、生长速度快、生物量大的竹柳对重金属污染土壤进行生态修复，并且用植物生长调节剂以及人工螯合剂促进竹柳对重金属的吸收。

步骤一、在重金属污染土壤中施入浓度为20～350mg/kg土的人工螯合剂，所述人工螯合剂为EDTA、DTPA、EGTA、CDTA、EDDS、NTA中的一种或几种；之后将重金属污染土壤进行土地耕翻、平整。所述重金属为Pb、Cu、Zn、Cd、Cr中的一种或几种，Pb、Cu、Zn、Cd、Cr的浓度为0～1500mg/kg土。

步骤二、选取从整株移植或扦插生根获得的大小一致高度为1.5～1.8m的竹柳种苗，将根置于浓度为50～500mg/L植物生长调节剂中浸泡24h～48h，所述植物生长调节剂为IAA、IBA、CTK、GA3、ABA、ETH、2,4-D、DA-6、NAA中的一种或几种。

步骤三、将步骤二浸泡过植物生长调节剂的竹柳种苗移栽到污染土壤中，竹柳种苗移植土层深度为10～20cm，种植密度为株距30～40cm×行距30～40cm。竹柳种苗在种植前施含N、P、K的基肥或种植期间施含N、P、K的追肥。经过3～4年达到生态修复的目的，竹柳生态修复重金属污染土壤后，土壤中Pb、Cu、Zn、Cd和Cr浓度达到《土壤环境质量标准（GB15618-1995）》Ⅱ类标准。

实施例1

一种利用人工螯合剂联合竹柳修复重金属Pb污染土壤盆栽试验。将未经污染的自然风干供试土壤按4kg/盆装入试验用盆中。向每盆土中加入定量的N、P、K肥(尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾的量为别为400、200、300mg/kg土)和50mg/kg土的EDTA，并分别加入Pb0mg/kg土、250mg/kg土、500mg/kg土、750mg/kg土、1000mg/kg土与土样充分混合，形成重金属污染土壤。在各处理中加入去离子水至70%的田间持水量。平衡10d后，每盆移栽大小一致、高度为1.5～1.8m的竹柳苗两棵。所有处理重复3次。结果表明，竹柳在生长的同时能够吸收重金属离子Pb。竹柳对重金属的吸收率公式：Y=竹柳吸收重金属的浓度/重金属总浓度×100%。21d后各处理的结果如下表所示：

结果显示，21d后500mg/kg土的处理吸收率最高，能够达到72.61%。

实施例2

一种利用人工螯合剂联合竹柳修复重金属Cu污染土壤盆栽试验。将未经污染的自然风干供试土壤按4kg/盆装入试验用盆中。向每盆土中加入定量的N、P、K肥(尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾的量为别为400、200、300mg/kg土)和Cu500mg/kg土充分混合，形成重金属污染土壤。对照组不加EDTA，处理组每盆土中加入350mg/kg土的EDTA。每盆土加去离子水至70%的田间持水量。平衡10d后，每盆移栽大小一致、高度为1.5～1.8m的竹柳苗两棵。所有处理重复3次。在竹柳培养45d后对土壤进行检测。结果表明，对照组和处理组竹柳地上部Cu的含量分别为20、35mg/棵，土壤中Cu含量分别为371、306mg/kg土。处理组与对照组相比，竹柳地上部中Cu浓度提高1.7倍，吸收率提高50%。

实施例3

一种利用植物生长调节剂、人工螯合剂联合竹柳修复重金属Pb污染土壤盆栽试验。将未经污染的自然风干供试土壤按4kg/盆装入试验用盆中。向每盆土中加入定量的N、P、K肥(尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾的量为别为400、200、300mg/kg土)和Pb600mg/kg与土样充分混合，形成重金属污染土壤。每盆加入EDTA20mg/kg土，加去离子水至70%的田间持水量。平衡10d后，对照组每盆移栽未浸泡过根的高1.5～1.8m的竹柳苗两棵，处理组每盆移栽用50mg/LNAA浸泡过根48h的高1.5～1.8m的竹柳苗两棵。所有处理重复3次。在竹柳培养45d后对土壤进行检测。结果表明，对照组和处理组竹柳地上部Pb含量分别为41、103mg/棵，土壤中Pb含量分别为395、138mg/kg土。处理组与对照组相比，竹柳地上部中Pb浓度提高2.5倍，吸收率提高121%。

实施例4

一种利用植物生长调节剂、人工螯合剂联合竹柳修复重金属Pb、Cu、Zn污染土壤盆栽试验。将未经污染的自然风干供试土壤按4kg/盆装入试验用盆中。向每盆土中加入定量的N、P、K肥(尿素、磷酸二氢钾、硫酸钾的量为别为400、200、300mg/kg土)和Pb600mg/kg土、Cu500mg/kg、Zn400mg/kg与土样充分混合，形成多重金属污染土壤。对照组每盆不加NTA，处理组中每盆加入NTA200mg/kg土。每盆加去离子水至70%的田间持水量。平衡10d后，对照组每盆移栽未浸泡过根的高1.5～1.8m的竹柳苗两棵，处理组每盆移栽用100mg/L2，4-D浸泡过根24h的高1.5～1.8m的竹柳苗两棵。所有处理重复3次。在竹柳培养45d后对土壤进行检测。结果如下表所示：

与对照组相比，处理组竹柳地上部中Pb浓度提高2.8倍、吸收率提高135%，Cu浓度提高1.2倍、吸收率提高57%，Zn浓度提高1.5倍、吸收率提高88%。

实施例5

在污水灌溉区的废弃农田土壤上，选择100平方米的田间土壤为田间试验点，田间试验点污染土壤中Pb、Cu、Zn、Cd含量分别为1321、514、728、28.7mg/kg土。田间试验点施入EDDS3kg（浓度约为100mg/kg土），进行污染土壤耕翻、平整（耕翻、平整土壤厚度为15cm左右）；同时移栽用100mg/L赤霉素浸泡过根30h的高1.5～1.8m的种苗，种植深度为15cm，种植密度为株距30～40cm×行距30～40cm。种植期间除草一次，喷洒农药除虫一次，施一次以氮肥为主的追肥2kg。种植期间对土壤每半个月进行处理测试。田间试验结果表明，种植期间供试土壤上竹柳枝干全部成活且生长良好，14个月后，株高达1.8～2.5m。14个月后，取试验区不同深度（分别为5cm、10cm、15cm）的土壤进行混合测试，土壤中Pb、Cu、Zn、Cd浓度分别为119、72、158、15mg/kg土。得出结论Pb、Cu、Zn浓度达到《土壤环境质量标准（GB15618-1995）》Ⅱ类标准。

Claims

1.一种生态修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，利用植物生长调节剂、人工螯合剂联合竹柳吸收重金属，包括如下步骤：

步骤一、在重金属污染土壤中施入浓度为20～350mg/kg土的人工螯合剂，所述人工螯合剂为乙二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸、乙二醇双四乙酸、环己二胺四乙酸、乙二胺二琥珀酸、氨三乙酸中的一种或几种；之后将重金属污染土壤进行土地耕翻、平整；其中，所述重金属为Pb、Cu、Zn、Cd、Cr中的一种或几种；所述Pb、Cu、Zn、Cd、Cr的浓度为0～1500mg/kg土；

步骤二、选取大小一致的竹柳种苗，将根置于浓度为50～500mg/L植物生长调节剂中浸泡24h～48h，所述植物生长调节剂为吲哚乙酸、吲哚丁酸、6-苄氨基嘌呤、赤霉素、脱落酸、乙烯、2,4-二氯苯氧乙酸、己酸二乙氨基乙醇酯、萘乙酸中的一种或几种；其中，所述竹柳种苗从整株移植或扦插生根获得，高度为1.5～1.8m；

2.根据权利要求1所述的生态修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述重金属污染土壤在竹柳种苗种植前施含N、P、K的基肥或种植期间施含N、P、K的追肥。