CN106475406B - 一种重金属污染土壤的生态修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于土壤修复技术领域，特别涉及重金属污染土壤的生态修复方法，该方法采用先旱作后水作的交替轮作植物修复的方式，通过种植陆生或水生超累积植物，旱作时同时向土壤投放培育的蚯蚓幼苗，日常施用具有活化重金属、促进植物生长、改善蚯蚓栖息条件的环保酵素作为液体追肥，植物生长茂盛后定期收割，蚯蚓生长肥大后定期采用电场驱赶方式捕捉，土壤重金属污染物被植物和蚯蚓吸收、转化、累积后得到去除，最终对收割的植物或捕获的蚯蚓进行焚烧后固化填埋处理。该方法具有修复成本低、操作管理简单、修复周期短、无二次污染特点。

Description

一种重金属污染土壤的生态修复方法
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，特别涉及一种重金属污染土壤的生态修复方法。
背景技术
随着工农业的发展，城镇化的快速推进，矿山采选废水、化工电镀废水、生活污水及其他污染性废水的排放强度越来越大，煤炭燃烧、工业废气等大气污染物沉降量也不容忽视，这些污染物不断累积在土壤环境中，引发我国诸多耕地尤其是基本农田遭受重金属等污染物污染的问题，土壤环境的自净能力有限，如果土壤污染得不到有效控制和修复，将直接或间接影响地表水地下水污染、农产品产量及安全，甚至威胁人体健康，影响社会稳定。
目前，土壤的修复方法主要包括物理、化学及电化学方法，动物、植物及微生物方法等，但每种技术都存在自身的不足之处，例如化学清洗就存在试剂残留及费用高的问题；电化学修复目前不够成熟；吸附或固定化的方法修复后的重金属污染风险依然长期存在；而动物、植物及微生物方法具有环保性、经济性的有点，但需要多种技术手段的集成才能提高修复效率和效果。
目前，已有一些专利公开了对污染土壤的治理方法。例如，申请号为CN201210014161.7的中国专利公开了一种重金属污染土壤的生物修复方法，其是在重金属污染土壤中施加蚯蚓饲料，翻土混匀，放入蚯蚓养殖；收集上层土壤中的蚓粪及成蚓；采用条植的方式种植植物，对其地上部分进行刈割及整体移除，实现重金属的去除，但需要添加蚯蚓饲料，增加了修复成本，存在种植结构和种类单一的问题。
申请号为200410027833.3的中国专利申请公开了一种土壤重金属污染的植物修复方法，其是通过种植小飞扬草与苎麻套种，并接种重金属的活化细菌，结合植物对重金属的吸收与根际细菌对重金属的活化，实现土壤重金属铅、镉污染的高效快速的修复。但该发明申请未考虑旱作和水作交替轮作方式及动植物修复的联合，修复效率和效果仍有提升空间。
而申请(专利)号：CN201010102446.7的中国专利申请则公开了光合细菌发酵液在农药与金属复合污染土壤修复中的应用，是将含有有效活菌的光合细菌发酵液兑水稀释后均匀喷施于降解菌处理土壤，菌液与土壤充分混匀后，实现光合细菌高效降解土壤中的氨基甲酸酯农药残留及降低金属的生物可利用性，但该方法仅降低重金属的生物可利用性，无法彻底的去除重金属而依然存在污染风险。
有鉴于此，确有必要提供一种重金属污染土壤的生态修复方法，该方法具有修复成本低、操作管理简单、修复周期短、无二次污染等特点。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种重金属污染土壤的生态修复方法，采用该方法具有修复成本低、操作管理简单、修复周期短、无二次污染特点，从而解决单一植物修复效率低下、修复周期长的问题；化学淋洗的残留及排放的二次污染问题；以及吸附或固定化的方法无法彻底根除重金属而依然存在危害风险的问题。
为了实现上述目的，发明一种重金属污染土壤的生态修复方法，包括如下步骤：
启动旱作植物修复，重金属污染土壤修缮后，种植适于重金属污染土壤修复的陆生超累积植物，同时向土壤投放培育的蚯蚓幼苗，日常施用具有活化重金属、促进植物生长、改善蚯蚓栖息条件的环保酵素作为液体追肥，植物生长茂盛后定期收割，蚯蚓生长肥大后定期采用电场驱赶方式捕捉，土壤重金属污染物被植物和蚯蚓吸收、转化、累积后得到去除，最终对收割的植物和捕获的蚯蚓进行焚烧后固化填埋处理无害化处理；
启动水作植物修复，旱作植物修复完成一轮后，继续对重金属污染土壤进行修缮，种植适于重金属污染土壤修复的水生超累积植物，日常施用与上述旱作植物修复时所施用的的环保酵素作为液体追肥，植物生长茂盛后定期收割，土壤重金属污染物被水生植物吸收、转化、累积后得到去除，最终对收割的植物进行无害化处理。
作为本发明重金属污染土壤的生态修复方法的一种改进，采用先旱作植物修复后水作植物修复交替轮作进行，重复轮作修复过程，直至该修复的土壤重金属含量达到国家土壤环境质量Ⅱ类标准为止。
作为本发明重金属污染土壤的生态修复方法的一种改进，所述陆生超累积植物为蜈蚣草、东南景天、籽粒苋、遏蓝菜和海州香薷中的至少一种。
作为本发明重金属污染土壤的生态修复方法的一种改进，所述水生超累积植物为李氏禾、美人蕉、风车草、西洋菜和空心菜中的至少一种。
作为本发明重金属污染土壤的生态修复方法的一种改进，所述环保酵素是由红糖、厨余垃圾、水按1：（3-4）：（10-12）的质量比混合后经至少3个月的发酵后过滤得到的液体追肥，其中厨余垃圾成分为菜叶、水果和果皮。
作为本发明重金属污染土壤的生态修复方法的一种改进，所述环保酵素的日常施用方法是，旱作修复时，先将其按1：500-1000的体积比稀释，通过滴灌或喷灌的方式按30-50天一次的频次均匀施至陆生植物的根部周边土壤；水作修复时，直接将环保酵素液按30-50天一次的频次均匀喷洒至修复区土壤。
作为本发明重金属污染土壤的生态修复方法的一种改进，所述电场驱赶方式是通过蓄电池供电，将正负金属片电极按相距2-3米的横向距离插入地面，插入深度为20~30cm，形成低压电场，蚯蚓自动钻出地面后实行捕捉。
作为本发明重金属污染土壤的生态修复方法的一种改进，旱作植物修复周期不少于3个月；水作植物修复周期不少于3个月。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
第一，本发明采用旱作和水作交替轮作的植物修复方式，实现修复植物种植类型的多样化，土壤在干湿交替的状态下，有利于重金属形态的改变，促进重金属的迁移转化，修复部位可全覆盖，解决了以往植物修复种植结构简单、修复效率低下、修复空间仅限于根际部位等问题。
第二，本发明利用由厨余圾发酵而成的环保酵素为追肥，达到活化重金属、促进植物生长、改善蚯蚓栖息条件的效果，实现以废治废，无需施用其它化学试剂，降低修复成本，解决了传统化学淋洗的残留及其排放的二次污染问题。
第三，本发明采用陆生植物和水生植物轮作，施用环保酵素，并与蚯蚓修复耦合，综合了生物、植物、微生物及生物化学作用机制，是一种经济、环保、高效的综合性生态修复技术，容易操作和实施，适合大面积推广应用。
附图说明
图1为本发明旱作修复过程的流程图。
图2为本发明水作修复过程的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1 一轮旱作与一轮水作的土壤修复
如图1所示，启动旱作植物修复，重金属污染土壤修缮后，种植适用重金属污染土壤修复的陆生超累积植物，同时向土壤投放培育的蚯蚓幼苗，日常施用具有活化重金属、促进植物生长、改善蚯蚓栖息条件的环保酵素作为液体追肥，植物生长茂盛后定期收割，蚯蚓生长肥大后定期采用电场驱赶方式捕捉，土壤重金属污染物被植物和蚯蚓吸收、转化、累积后得到去除，最终对收割的植物和捕获的蚯蚓进行无害化处理处置。
如图2所示，启动水作植物修复，旱作植物修复完成一轮后，继续对重金属污染土壤进行修缮，种植适用重金属污染土壤修复的水生超累积植物，日常施用与上述旱作植物修复时施用一样的环保酵素作为液体追肥，植物生长茂盛后定期收割，土壤重金属污染物被水生植物吸收、转化、累积后得到去除，最终对收割的植物进行无害化处理处置。
其中，陆生超累积植为蜈蚣草、东南景天、籽粒苋、遏蓝菜和海州香薷中的至少一种；水生超累积植物为李氏禾、美人蕉、风车草、西洋菜和空心菜中的至少一种。
环保酵素是由红糖、厨余垃圾、水等按1：3：10的质量比混合物后经至少发酵3个月后过滤得到的液体追肥， 其中厨余垃圾成分为菜叶、水果、果皮。
环保酵素的日常施用方法是，旱作修复时，先将其按1：500-1000的体积比稀释，通过滴灌或喷灌的方式按30-50天/次的频次施至陆生植物的根部周边土壤；水作修复时，直接将环保酵素液按30-50天/次的频次均匀喷洒至修复区土壤。
电场驱赶方式是通过蓄电池供电，将正负金属片电极按相距2-3米插入地面20~30cm，形成低压电场，蚯蚓自动钻出地面后实现捕捉。
旱作植物修复周期6个月；水作植物修复周期6个月。
整个修复过程累计12个月，土壤重金属含量已经达到国家土壤环境质量Ⅱ类标准。
实施例2 一轮旱作、一轮水作及一轮旱作的土壤修复
如图1所示，启动旱作植物修复，重金属污染土壤修缮后，种植适用重金属污染土壤修复的陆生超累积植物，同时向土壤投放培育的蚯蚓幼苗，日常施用具有活化重金属、促进植物生长、改善蚯蚓栖息条件的环保酵素作为液体追肥，植物生长茂盛后定期收割，蚯蚓生长肥大后定期采用电场驱赶方式捕捉，土壤重金属污染物被植物和蚯蚓吸收、转化、累积后得到去除，最终对收割的植物和捕获的蚯蚓进行无害化处理处置。
如图2所示，启动水作植物修复，旱作植物修复完成一轮后，继续对重金属污染土壤进行修缮，种植适用重金属污染土壤修复的水生超累积植物，日常施用与上述旱作植物修复时施用一样的环保酵素作为液体追肥，植物生长茂盛后定期收割，土壤重金属污染物被水生植物吸收、转化、累积后得到去除，最终对收割的植物进行无害化处理处置。
重复上述第一轮旱作的修复过程，本次修复完成。
其中，陆生超累积植为蜈蚣草、东南景天、籽粒苋、遏蓝菜和海州香薷中的至少一种；水生超累积植物为李氏禾、美人蕉、风车草、西洋菜和空心菜中的至少一种。
环保酵素是由红糖、厨余垃圾、水等按1：4：11的质量比混合物后经至少发酵3个月后过滤得到的液体追肥， 其中厨余垃圾成分为菜叶、水果、果皮。
环保酵素的日常施用方法是，旱作修复时，先将其按1：500-1000的体积比稀释，通过滴灌或喷灌的方式按30-50天/次的频次施至陆生植物的根部周边土壤；水作修复时，直接将环保酵素液按30-50天/次的频次均匀喷洒至修复区土壤。
电场驱赶方式是通过蓄电池供电，将正负金属片电极按相距2-3米插入地面20~30cm，形成低压电场，蚯蚓自动钻出地面后实现捕捉。
第一次旱作植物修复周期6个月；第一次水作植物修复周期6个月；第二次旱作植物修复周期6个月
整个修复过程累计18个月，土壤重金属含量已经达到国家土壤环境质量Ⅱ类标准。
实施例3 一轮旱作、一轮水作、一轮旱作及一轮水作的土壤修复
如图1所示，启动旱作植物修复，重金属污染土壤修缮后，种植适用重金属污染土壤修复的陆生超累积植物，同时向土壤投放培育的蚯蚓幼苗，日常施用具有活化重金属、促进植物生长、改善蚯蚓栖息条件的环保酵素作为液体追肥，植物生长茂盛后定期收割，蚯蚓生长肥大后定期采用电场驱赶方式捕捉，土壤重金属污染物被植物和蚯蚓吸收、转化、累积后得到去除，最终对收割的植物和捕获的蚯蚓进行无害化处理处置。
如图2所示，启动水作植物修复，旱作植物修复完成一轮后，继续对重金属污染土壤进行修缮，种植适用重金属污染土壤修复的水生超累积植物，日常施用与上述旱作植物修复时施用一样的环保酵素作为液体追肥，植物生长茂盛后定期收割，土壤重金属污染物被水生植物吸收、转化、累积后得到去除，最终对收割的植物进行无害化处理处置。
重复上述第一轮旱作的修复过程后，再重复第一次水作得修复过程，本次修复完成。
其中，陆生超累积植为蜈蚣草、东南景天、籽粒苋、遏蓝菜和海州香薷中的至少一种；水生超累积植物为李氏禾、美人蕉、风车草、西洋菜和空心菜中的至少一种。
环保酵素是由红糖、厨余垃圾、水等按1：3.5：12的质量比混合物后经至少发酵3个月后过滤得到的液体追肥， 其中厨余垃圾成分为菜叶、水果、果皮。
环保酵素的日常施用方法是，旱作修复时，先将其按1：500-1000的体积比稀释，通过滴灌或喷灌的方式按30-50天/次的频次施至陆生植物的根部周边土壤；水作修复时，直接将环保酵素液按30-50天/次的频次均匀喷洒至修复区土壤。
电场驱赶方式是通过蓄电池供电，将正负金属片电极按相距2-3米插入地面20~30cm，形成低压电场，蚯蚓自动钻出地面后实现捕捉。
第一次旱作植物修复周期6个月；第一次水作植物修复周期6个月；第二次旱作植物修复周期6个月；第二次水作植物修复周期6个月。
整个修复过程累计24个月，土壤重金属含量已经达到国家土壤环境质量Ⅱ类标准。

Claims (8)

1.一种重金属污染土壤的生态修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
启动旱作植物修复，重金属污染土壤修缮后，种植适于重金属污染土壤修复的陆生超累积植物，同时向土壤投放培育的蚯蚓幼苗，日常施用具有活化重金属、促进植物生长、改善蚯蚓栖息条件的环保酵素作为液体追肥，植物生长茂盛后定期收割，蚯蚓生长肥大后定期采用电场驱赶方式捕捉，土壤重金属污染物被植物和蚯蚓吸收、转化、累积后得到去除，最终对收割的植物和捕获的蚯蚓进行焚烧后固化填埋无害化处理；
启动水作植物修复，旱作植物修复完成一轮后，继续对重金属污染土壤进行修缮，种植适于重金属污染土壤修复的水生超累积植物，日常施用上述旱作植物修复时所施用的环保酵素作为液体追肥，植物生长茂盛后定期收割，土壤重金属污染物被水生植物吸收、转化、累积后得到去除，最终对收割的植物进行无害化处理。
2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的生态修复方法，其特征在于：采用先旱作植物修复后水作植物修复交替轮作进行，重复轮作修复过程，直至该修复的土壤重金属含量达到国家土壤环境质量Ⅱ类标准为止。
3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的生态修复方法，其特征在于：所述陆生超累积植物为蜈蚣草、东南景天、籽粒苋、遏蓝菜和海州香薷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的生态修复方法，其特征在于：所述水生超累积植物为李氏禾、美人蕉、风车草、西洋菜和空心菜中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的生态修复方法，其特征在于：所述环保酵素是由红糖、厨余垃圾、水按1：(3-4)：(10-12)的质量比混合后经至少3个月的发酵后过滤得到的液体追肥，其中厨余垃圾成分为菜叶、水果和果皮。
6.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的生态修复方法，其特征在于：所述环保酵素的日常施用方法是，旱作修复时，先将其按1：500-1000的体积比稀释，通过滴灌或喷灌的方式按30-50天一次的频次均匀施至陆生植物的根部周边土壤；水作修复时，直接将环保酵素液按30-50天一次的频次均匀喷洒至修复区土壤。
7.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的生态修复方法，其特征在于：所述电场驱赶方式是通过蓄电池供电，将正负金属片电极按相距2-3米的横向距离插入地面，插入深度为20～30cm，形成低压电场，蚯蚓自动钻出地面后实行捕捉。
8.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的生态修复方法，其特征在于：旱作植物修复周期不少于3个月；水作植物修复周期不少于3个月。
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