CN104815839A

CN104815839A - 一种入河重金属生态削减的陆生植物搭配方法

Info

Publication number: CN104815839A
Application number: CN201510191263.XA
Authority: CN
Inventors: 林海; 董颖博; 田野; 贺银海
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2015-08-05

Abstract

本发明提供一种入河重金属生态削减的陆生植物搭配方法，属于矿区重金属生态削减领域。本发明通过将乔木、灌木和草本植物按照最优比例栽种于滨岸土地上，乔木为樟树，灌木为夹竹桃和南天竺，草本植物为圆果雀稗、席草、大叶绞股蓝和薇菜，来解决因矿石开采、冶炼过程中所产生的废石、废渣和废水对矿区周边土壤造成的重金属污染问题。本发明能够降低滨岸土壤重金属含量，对地表径流所造成的重金属迁移起到有效的生态削减作用；同时富集Cd、Cr、Pb、As、V五种重金属；有多种常绿植物，保证各个季节均有一定的生态削减效果；植物之间没有明显的竞争关系，按照最优比例搭配能够提升对重金属的生态削减效果。

Description

一种入河重金属生态削减的陆生植物搭配方法

技术领域

本发明涉及矿区重金属生态削减领域，特别是指一种入河重金属生态削减的陆生植物搭配方法，旨在削减地表径流所造成的重金属迁移，为钒矿区地表径流中重金属的生态削减提供技术支持。

背景技术

钒是一种重要的合金元素，以钒铁、钒化合物和金属钒的形式广泛应用于冶金、航空、化工等领域。全球钒的需求量日益增长，但与此同时，钒矿开发对环境造成的危害也日益凸显。

现阶段，石煤钒矿开采过程中，一般每采1吨矿石将产出0.2～0.3吨废石，废石场在自然风化和雨水淋滤作用下发生系列的物理化学变化，极易产生淋滤水，淋滤水呈酸性，淋滤水中含钒、砷、铅、镉、铬等重金属，随山区地表径流进入河流，具有生物累积作用的重金属严重影响河流水质。粘土钒矿开采过程中，一般每采l吨矿石将产出0.2～0.3吨剥落表土矿。表层基岩含有钒、砷、铅、镉、铬等重金属，由于表面不规整，局部不稳定，岩土侵蚀程度远高于土壤，且侵蚀岩土中含有砷、铅、镉等重金属。露天采场侵蚀控制难度很大，大量的侵蚀岩土随山区地表径流进入河流，进而影响河流水质。钒矿冶炼过程中产生的尾矿、废渣和废水存在大量重金属，均为影响河流水质的安全隐患。

目前，植物修复、生态削减技术的植物搭配模式往往具有季节约束性，植物种类单一性，且仅针对单一或两种重金属，但厂矿企业生产中往往伴随多种重金属污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种入河重金属生态削减的陆生植物搭配方法，能够同时富集Cr、Cd、Pb、As、V五种重金属，处理效果好，不会造成二次污染，且具有一定的观赏性。

该方法利用乔木、灌木和草本植物按照最优比例搭配模式拦截地表径流中的重金属，使其中的一部分滞留于滨岸土壤中，通过该搭配模式对重金属进行富集，降低滨岸土壤重金属含量，进而削减地表径流造成的入河重金属量。所选植物中樟树、夹竹桃和南天竺为常绿植物，保证了各个季节均能起到生态削减的作用。采取乔木、灌木、草本植物搭配保证了物种的多样性。所选植物之间不存在竞争关系，能够共生。

该方法具体为：将乔木、灌木和草本植物的幼苗按照比例栽种于滨岸土地上，乔木为樟树，灌木为夹竹桃和南天竺，草本植物为圆果雀稗、席草、大叶绞股蓝和薇菜，其中乔木、灌木、草本植物的种植数量比例为0.4％～0.6％:4.1％～4.5％:95.1％～95.3％；灌木中夹竹桃和南天竺的种植数量比例为30％～35％:65％～70％；草本植物中圆果雀稗、席草、大叶绞股蓝、薇菜的种植数量比例为28％～32％:19％～21％:9％～11％:38％～42％。乔木、灌木和草本植物按照樟树、夹竹桃、南天竺、圆果雀稗、席草、大叶绞股蓝、薇菜的行顺序进行栽种；种植时，乔木与灌木的行距为2.5～3.5米，灌木与草本植物的行距为1～2米，草本植物与乔木的行距为1～2米；种植时，樟树的间距为3～4米，夹竹桃的间距为1～2米，南天竺的间距为0.5～1米，圆果雀稗的间距为0.2～0.3米，席草的间距为0.2～0.3，大叶绞股蓝的间距为0.2～3米，薇菜的间距为0.2～0.3米。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

(1)樟树是常绿大乔木，对土壤要求不严，主根发达，存活期长，有很强的吸烟滞尘、涵养水源、固土防沙和美化环境的能力，对As、Cd、Pb有一定的富集能力。

(2)夹竹桃是常绿大灌木，在我国栽培历史悠久，微酸性、微碱性土壤均能适应，对Cd、Pb有一定的富集能力。

(3)南天竺是是常绿灌木，能耐寒，耐微碱性土壤，对Pb有一定的富集能力。

(4)圆果雀稗是多年生草本植物，耐高温、耐干旱，冬季气温在-4℃时，地下部分仍能安全越冬，温度回升后能迅速返青，对Cd、Cr有一定的富集能力。

(5)席草是多年生草本植物，较耐寒，每年收割能够带来一定的经济价值，对Cr有一定的富集能力。

(6)大叶绞股蓝是多年生草本植物，适应性较强，对V有一定的富集能力。

(7)薇菜是多年生草本植物，适应性较强，耐酸性土壤，对V有较强的富集能力。

该方法既能够降低滨岸土壤重金属含量，又能够对地表径流所造成的重金属迁移起到有效的生态削减作用；能够同时富集Cd、Cr、Pb、As、V五种重金属；且有多种常绿植物，保证各个季节均有一定的生态削减效果；植物之间没有明显的竞争关系，按照最优比例搭配能够提升对重金属的生态削减效果。本方法适用于一种或多种重金属污染并存的矿区，为削减矿区周边土壤和河流水体相应重金属含量提供技术支持。

附图说明

图1为本发明的陆生植物搭配种植示意图。

其中：1-夹竹桃；2-南天竺；3-圆果雀稗；4-席草；5-大叶绞股蓝；6-薇菜。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的植物修复、生态削减技术的植物搭配模式往往具有季节约束性，植物种类单一等问题，提供一种入河重金属生态削减的陆生植物搭配方法。

如图1所示，为本发明的植物搭配种植示意图，将乔木、灌木和草本植物的幼苗按照比例栽种于滨岸土地上，乔木为樟树，灌木为夹竹桃1和南天竺2，草本植物为圆果雀稗3、席草4、大叶绞股蓝5和薇菜6。

下面结合具体实施例进行详细说明。

选择某钒矿区附近由于地表径流导致已经污染的土地作为实验场地，场地土壤本底重金属含量测试结果见表1。场地长16米，宽6.5米，坡度大约在10°～15°，设置为4个部分，其中三个作为平行植物组，另一个作为空白对照，每部分之间设置分隔墙隔开。

表1 实验场地土壤重金属含量本底值

陆生植物搭配模式中乔木为樟树，灌木为夹竹桃1和南天竺2，草本植物为圆果雀稗3、席草4、大叶绞股蓝5和薇菜6，其中乔木、灌木、草本植物的种植数量比例为0.5％:4.3％:95.2％；灌木中夹竹桃1和南天竺2的种植比例为35％:65％；草本植物中圆果雀稗3、席草4、大叶绞股蓝5、薇菜6的种植数量比例为30％:20％:10％:40％。按照樟树、夹竹桃1、南天竺2、圆果雀稗3、席草4、大叶绞股蓝5、薇菜6循环的行顺序进行栽种。种植时乔木与灌木的行距为3米，灌木与草本植物的行距为1.5米，草本植物与乔木的行距为2米。樟树的间距4米；夹竹桃的间距2米；南天竺的间距1米；圆果雀稗的间距0.2米；席草的间距0.2；大叶绞股蓝的间距0.2米；薇菜的间距0.2米。

3个月内地表径流中五种重金属的平均浓度在实验场地上端和下端的变化如表2所示。

表2 3个月内流经实验场地的地表径流中五种重金属的平均浓度变化

地表径流中五种重金属各自平均浓度的变化表明，经过实验场地，五种重金属的浓度均有削减，但空白组没有栽种植物，土壤对地表径流中重金属的削减非常有限；植物组由于合理的植被搭配对地表径流中的重金属削减效果明显。

陆生植物种植3个月后，测试空白组和植物组土壤重金属含量结果与土壤本底值的对比如表3所示。

表3 空白组和实验组土壤重金属含量与土壤本底值的对比

空白组土壤中五种重金属含量均高于实验开始前的土壤本底值，说明地表径流中的重金属有一部分沉积在空白组土壤中，造成了土壤中重金属含量的升高；地表径流经过植物组土壤时，由于植物组合理的植被搭配，削减了地表径流中更多的重金属，使其沉积在植物组土壤中，但植物组土壤中五种重金属含量均低于空白组，且低于实验开始前的土壤本底值，表明植物组中栽种的植被对土壤中的五种重金属有一定的富集作用，对地表径流中的五种重金属起到了生态削减的作用。

由3个月内地表径流经过实验场地上端时五种重金属各自的平均浓度和经过实验场地下端后五种重金属各自的平均浓度，可以算出一种针对钒矿区入河重金属生态削减的陆生植物搭配方法对地表径流中五种重金属的生态削减效果，如表4所示。

表4 陆生植物搭配方法对地表径流中重金属的生态削减效果

该方法，使地表径流中五种重金属更多的滞留在土壤中，对入河的重金属量起到了有效的削减作用，通过陆生植物搭配对五种重金属进行富集，降低了土壤中五种重金属的含量。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种入河重金属生态削减的陆生植物搭配方法，其特征在于：将乔木、灌木和草本植物的幼苗按照比例栽种于滨岸土地上，乔木为樟树，灌木为夹竹桃和南天竺，草本植物为圆果雀稗、席草、大叶绞股蓝和薇菜，其中乔木、灌木、草本植物的种植数量比例为0.4％～0.6％:4.1％～4.5％:95.1％～95.3％；灌木中夹竹桃和南天竺的种植数量比例为30％～35％:65％～70％；草本植物中圆果雀稗、席草、大叶绞股蓝、薇菜的种植数量比例为28％～32％:19％～21％:9％～11％:38％～42％。

2.根据权利要求1所述的一种入河重金属生态削减的陆生植物搭配方法，其特征在于：所述乔木、灌木和草本植物按照樟树、夹竹桃、南天竺、圆果雀稗、席草、大叶绞股蓝、薇菜的行顺序进行栽种；种植时，乔木与灌木的行距为2.5～3.5米，灌木与草本植物的行距为1～2米，草本植物与乔木的行距为1～2米；种植时，樟树的间距为3～4米，夹竹桃的间距为1～2米，南天竺的间距为0.5～1米，圆果雀稗的间距为0.2～0.3米，席草的间距为0.2～0.3，大叶绞股蓝的间距为0.2～3米，薇菜的间距为0.2～0.3米。