CN106944471A - 一种利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：先将淀粉改性的纳米零价铁加入风干的重金属污染土壤中混匀，改性纳米零价铁的浓度优选为100mg/kg～2000mg/kg，然后在所得重金属污染土壤中种植经催芽的植物种子，当植物种子栽培至成熟期时，将植物整体从重金属污染土壤移走。本发明通过改性纳米零价铁强化植物提取土壤中重金属，以及强化植物根系稳定有害重金属达到降低重金属在土壤中的危害，完成对重金属污染土壤的修复。该方法可改善土壤理化特征，促进重金属污染土壤的植物修复，简单易操作，对环境无毒害作用，且具有很好的经济价值与生态效益。
Description
技术领域
本发明涉及重金属污染土壤环境的生态修复技术，具体涉及一种利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法。
背景技术
土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。在过去的200年中，伴随着人类文明的进步，人类向自然生态系统中排放了数量巨大的重金属污染物，大量未经处理的污染物直接排入水体和土壤中。其中土壤重金属污染主要来自于工业三废的排放，铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，农业中农药、化肥、污泥的使用，污水灌溉也是加剧土壤重金属污染的途径之一。重金属元素在土壤中移动性差，滞留时间长，不易随水淋滤，只能发生形态的转移和变化，不能被微生物降解。重金属长期蓄积会破坏土壤的自净能力，使土壤成为污染物的"储存库"。当土壤重金属累计到一定程度时，容易在农作物体内富集，造成农作物减产或产出重金属"毒粮食"、"毒蔬菜"。进而通过食物链进入人和动物体内，威胁人类的生存与健康。
土壤中的重金属Pb极易通过食物链的传递、饮用水等方式进入人体，从而影响人类健康。铅是一种对人体危害极大的有毒重金属，因此铅及其化合物进入机体后将对神经、造血、消化、肾脏、心血管和内分泌等多个系统造成危害。铅离子可因微生物甲基化作用而生成相应的甲基化合物，此类化合物多属于毒性很强的挥发性物质，极易通过呼吸道进入体内。另外还可通过口腔、皮肤进入体内后，与人体某些酶的活性中心硫基(-SH)有着特别强的亲和力，金属离子极易取代硫基上的氢，从而使酶丧失其生物活性，其破坏作用就在于使生物酶失去活性。铅在体内半衰期长，对许多器官系统和生理功能均产生危害。
土壤中重金属铅的去除方法一般包括物理化学修复、化学修复、生物修复等方法，物理化学方法包括电动修复、电热修复、土壤淋溶等，但是不适用于大面积的土壤修复。生物修复法包括植物修复、微生物修复和动物修复，其中植物修复定义为一种利用绿色植物去除、控制或减轻土壤有毒有害物质的修复技术，已被广泛用于修复土壤中的重金属、农药等污染物。与其他成本高的修复技术相比，植物修复依靠自然力量，被认为是一种绿色持久的修复技术，因此得以迅速发展。但从现有的研究来看，植物修复存在生长速度慢，生长周期长，而且受到气候、土壤肥力、水分、盐度、酸碱度等的影响较大等问题，单纯依靠植物修复污染土壤，具有植物吸收量少，处理效率不高的问题。因此，寻求新的植物修复土壤重金属的方法成为当务之急。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可改善土壤理化特征、促进重金属污染土壤的植物修复、简单易操作、且具有很好经济价值的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：先将淀粉改性的纳米零价铁加入风干的重金属污染土壤中混匀，然后在所得重金属污染土壤中种植经催芽的植物种子，当植物种子栽培至成熟期时，将植物整体从重金属污染土壤中移走，完成对重金属污染土壤的修复。
上述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法中，优选的，所述淀粉改性的纳米零价铁由以下方法制备得到：在通氮气的条件下，将FeSO4溶液与淀粉溶液混合并搅拌，然后向所得混合液中滴加NaBH4溶液，经反应后，得到淀粉改性的纳米零价铁悬浮液，经洗涤和干燥，得到淀粉改性的纳米零价铁。
上述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法中，优选的，所述NaBH4溶液的浓度为0.2M～0.5M；所述FeSO4溶液的浓度为0.05M～0.125M，所述NaBH4溶液中的NaBH4与所述FeSO4溶液中的FeSO4的摩尔比为4∶1。
上述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法中，优选的，所述淀粉改性的纳米零价铁悬浮液中淀粉的质量浓度为0.1％～0.2％。
上述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法中，优选的，所述淀粉改性的纳米零价铁加入风干的重金属污染土壤中的浓度为100mg/kg～2000mg/kg。
上述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法中，优选的，所述植物种子的催芽过程在恒温恒湿条件下进行：温度为25℃～37℃，湿度为60％～70％，催芽时间为48h～72h。
上述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法中，优选的，所述植物种子为黑麦草种子，所述经催芽的植物种子种植于添加淀粉改性的纳米零价铁的重金属污染土壤中的浓度为1g/kg～5g/kg。
上述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法中，优选的，所述栽培为室外栽培，定期浇水，保持土壤田间持水量的75％～80％；所述栽培的时间为40～45天。
上述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法中，优选的，所述重金属污染土壤为含铅和/或镉的污染土壤；当所述重金属污染土壤为铅污染土壤时，铅在重金属污染土壤中的初始浓度为350mg/kg～750mg/kg；当所述重金属污染土壤为镉污染土壤时，镉在重金属污染土壤中的初始浓度为1mg/kg～20mg/kg。
上述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法中，优选的，所述重金属污染土壤的pH值为6～8。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明采用改性纳米零价铁强化植物(优选黑麦草)修复重金属污染土壤，通过改性纳米零价铁强化植物提取土壤中的重金属，以及强化植物根系稳定有害重金属达到降低重金属在土壤中的危害，完成对重金属污染土壤的修复。本发明的修复方法处理效果好、处理效率高，投资和运行成本低，同时改性纳米零价铁与黑麦草都不会对环境造成二次污染，具有环境友好性，且具有良好的生态效益。
纳米零价铁是指粒径在1-100nm范围内的零价铁颗粒，它具有比表面积大、强还原性、价格低廉、反应速度快等特点，与宏观材料不同，纳米零价铁特有的优势和广泛的去污净水能力使纳米零价铁在修复地下水和土壤中的有机物和重金属等环境污染物方面具有很好的应用前景。但是由于纳米零价铁比表面积大，表面能高且自身存在磁性，因而产生团聚。而淀粉具有无毒，廉价易得，可生物降解，无二次污染等特点，淀粉的分散作用能有效减轻颗粒间的聚集现象，增加纳米零价铁的分散度和迁移性，有利于提高纳米零价铁在土壤中的反应活性。将淀粉改性纳米零价铁应用于植物修复Pb污染土壤为纳米零价铁在农业甚至植物修复中的具有重要的意义。
淀粉改性纳米零价铁具有合成方法简单、原料成本低廉、且具有脱氯和强还原性等特点。淀粉改性纳米零价铁的添加不仅可以改变重金属污染物在土壤中的迁移性，促进污染物在土壤中的降解和在植物体内的积累和迁移，而且在一定程度上可以提高土壤肥力，清洁无污染。究其原因在于，纳米材料可以通过木质部、纤维管进入植物体内，这样营养物质可以通过这一途径输送进入植物体内，同时纳米材料的加入能提高土壤pH和肥力，改善土壤的物化性质和结构，改变重金属在土壤中的迁移性。
本发明选用的黑麦草具有分布广、分蘖多、耐重金属的抗性强、易成活、生长速度快等特点，不需要特殊培育条件，适用于大面积种植。黑麦草作为绿色植物还具有观赏性，美化环境效果好，同时能提高生物多样性。
综上，本发明是在黑麦草对Pb的耐受性和积累Pb的功能的基础上，研究加入对Pb有稳定作用的改性纳米零价铁后，探索改性纳米零价铁强化黑麦草修复重金属污染土壤的可能性。本发明的修复效果不仅在于植物提取的重金属量，还要考察土壤中的有害重金属形态百分比减少，由于植物修复体现的是两个过程，一个是植物提取就是从土壤里面提取重金属到根茎叶，还有一个就是植物固定，也就是通过根系分泌物，降低重金属在土壤中的生物利用度和迁移性(也就是形态的转变)，因此，本发明对促进重金属污染土壤的植物修复和改善土壤理化特征具有显著的效果，且该方法简单易操作，具有很好的经济价值和现实意义。
附图说明
图1为本发明实施例1中5000mg/kg处理组黑麦草生长抑制图。
图2为本发明实施例2～3和对比例1中各改性纳米零价铁处理浓度下，在第45天收获黑麦草后，改性纳米零价铁浓度分别为0、100、200、500、1000、2000mg/kg的处理组中土壤中Pb的各形态所占比例图，记为CK、A、B、C、D和E，PS表示未处理前的土壤。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
以下实施例中，供试重金属污染土壤采自湖南省长沙市市湘江长沙段。土壤样品在自然条件下风干，拣出杂质，研磨过10目筛后备用。测定土壤基本理化性质为pH值7.79，持水率55.75％，总氮2.17g/kg，总磷0.17g/kg，有机质含量13.59g/kg，阳离子交换量21.6cmol/kg，重金属Pb含量为533.68mg/kg。
改性纳米零价铁的具体制备过程为：称取0.7566g的NaBH4与1.4g的FeSO4·7H2O分别用去离子水溶解定容为100mL，称取0.5g淀粉溶解于50mL去离子水中，然后在通氮气的条件下，分别将FeSO4溶液和淀粉溶液加入500mL三口烧瓶中，再将与FeSO4溶液等体积的NaBH4溶液用蠕动泵匀速滴加到三口烧瓶内，匀速加入后，将溶液搅拌反应30min，得到改性纳米零价铁的黑色悬浮液，而后分别用乙醇溶液和蒸馏水清洗，放入真空干燥箱干燥备用。
供试植物：禾本科黑麦草属多年生植物，秆高30-90厘米，基部节上生根质软。叶舌长约2毫米；叶片柔软，具微毛，有时具叶耳。穗形穗状花序直立或稍弯；小穗轴平滑无毛；颖披针形，边缘狭膜质；外稃长圆形，草质，平滑，顶端无芒；两脊生短纤毛。颖果长约为宽的3倍。花果期5-7月。各地普遍引种栽培的优良牧草。生于草甸草场，路旁湿地常见。广泛分布于克什米尔地区、巴基斯坦、欧洲、亚洲暖温带、非洲北部。
实施例1：考察不同添加量改性纳米零价铁对植物生长的影响
一种本发明的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：先将淀粉改性的纳米零价铁加入风干后的Pb污染土壤中混匀，然后在所得Pb污染土壤中种植经催芽的植物种子，当植物种子栽培至成熟期时，将植物整体从Pb污染土壤中移走进行以下的检测。本发明通过改性纳米零价铁强化植物提取土壤中重金属，以及强化植物根系稳定有害重金属达到降低重金属在土壤中的危害，完成对重金属污染土壤的修复。
具体实验方案：设计六个处理组，即添加不同量的上述淀粉改性纳米零价铁(S-nZVI)到Pb污染土壤的盆栽中，使得土壤中淀粉改性纳米零价铁浓度分别为：100、200、500、1000、2000、5000mg/kg并分别记为A1、A2、A3、A4、A5、A6以及无改性纳米零价铁添加的空白处理组(A0)。
具体实验方法：将黑麦草种子置于恒温恒湿培养箱中催芽48小时，温度为37℃，湿度为70％。每盆栽称取1kg的风干土壤，分别称取100、200、500、1000、2000、5000mg的已制备的淀粉改性纳米零价铁加入到风干土壤中，并混合均匀。选取经催芽的籽粒饱满且不下沉的黑麦草种子均匀播种于各处理盆中，种子播种浓度为5g/kg，根据土壤缺水情况，定期浇水，使土壤含水量保持在田间持水量的75-80％。实验进行45天后(黑麦草种子栽培至成熟期)采样分析。将盆栽实验收获的植物样品分为根、茎2部分，分别用自来水充分冲洗，然后再用去离子水冲洗，沥去水分，并测量株高、根长。而后置于电热恒温鼓风干燥箱中，于80℃下烘干至恒重，取出用电子天平称量各部分干重。
实验结果：收获后植物的黑麦草生物量、株高根长见表1。
表1 黑麦草株高根长、根茎生物量表
表1给出了黑麦草在不同改性纳米零价铁浓度下株高根长生物量的变化情况。从黑麦草的株高来看，100-500mg/kg的处理组都起到了促进作用，促进效果最好的是500mg/kg处理组。就根长而言，所有处理组根长均低于对照组，这与黑麦草根部的生物量数据是相符合的，即相对于对照组均起到了抑制作用，说明黑麦草根系对改性纳米零价铁较为敏感，表现出了明显的毒害作用。黑麦草的茎部生物量来看，促进效果最好的是500mg/kg处理组，与对照组相比，增加了47.88％，该处理组植株的高度也是最高的，说明在该处理浓度下，纳米零价铁对黑麦草的生长起到了最大的促进作用。其他两个低浓度处理组，100和200mg/kg处理组，茎部生物量均高于对照组，改性纳米零价铁对于植株的生长均起到了促进作用。当改性纳米零价铁的浓度为1000和2000mg/kg时，黑麦草的株高和总生物量相比于对照组，均有明显的下降，说明在高浓度下，改性纳米零价铁对于黑麦草起到了抑制作用。当改性纳米零价铁的添加量为5000mg/kg时，此时黑麦草株高矮小，叶片焉黄，黑麦草植株接近死亡，生长数据不足以测量，表明高浓度的改性纳米零价铁对黑麦草的生长表现出了完全抑制作用，如附图1所示。由前述可知，低浓度的改性纳米零价铁(100-500mg/kg)对于黑麦草的生长有促进作用，当改性纳米零价铁的浓度(1000、2000mg/kg)过高时，会抑制黑麦草的生长。
实施例2：考察低浓度淀粉改性纳米零价铁S-nZVI(100-500mg/kg)强化植物修复铅污染土壤的效果
实验方法：将黑麦草置于恒温恒湿培养箱中催芽48小时，温度为37℃，湿度为70％。每盆栽称取1kg的风干土壤，分别称取100、200、500mg的已制备的改性纳米零价铁加入到风干土壤中，并混合均匀。选取籽粒饱满且不下沉的黑麦草种子均匀播种于各处理盆中，种子播种浓度为5g/kg，分别编号记为A、B、C。根据土壤缺水情况，定期浇水，使其土壤含水量保持在田间持水量的75-80％。实验进行45天(至成熟期)后采样分析。
取收获植物后的土壤样品0.5g，用HNO3-HF-HClO4进行消解，最后定容，用原子吸收仪测定土壤中的重金属Pb总量。同样取收获植物后的土壤样品0.5g，研磨过筛，用BCR连续提取法测定土壤中Pb的弱酸提取态、可还原态、可氧化态、残渣态的含量。
将收获的黑麦草植物样品分为根、茎2部分，分别用自来水充分冲洗，然后再用去离子水冲洗，沥去水分，置于电热恒温鼓风干燥箱中，于80℃下烘干至恒重，将烘干的植物根、茎，用剪刀剪碎后用粉碎机粉碎，称取粉碎后的样品0.2g，用石墨消解仪进行消解。样品的消解是用6mL的HNO3和2mL的HClO4混合酸进行的，消解后的样品过滤，用原子吸收仪测定。
表2 低浓度S-nZVI处理下植物的根茎部分的Pb浓度和Pb含量
表2给出了低浓度S-nZVI处理下黑麦草积累重金属Pb的浓度表。当改性纳米零价铁的浓度低于1000mg/kg时，从Pb在茎的浓度来看，随着改性纳米零价铁浓度的升高体现出一个上升的趋势；黑麦草根系的浓度远高于茎的浓度，表明黑麦草根系是重金属的主要积累器官。考虑到改性纳米零价铁对于黑麦草生长量方面的影响，单盆植株Pb总量＝根部浓度×根部生物量+茎部浓度×茎部生物量，得到黑麦草单盆积累Pb的含量。这一结果表明：单盆积累Pb最大的是100mg/kg处理组，单盆植株Pb总量1175.4μg，这与该处理组黑麦草的生长最为旺盛，即生物量、株高根长促进最为明显有关系。
表3 土壤样品中各种形态的Pb所占百分比
| 处理组 | 酸溶态(％) | 可还原态(％) | 可氧化态(％) | 残渣态(％) |
| 土壤修复前 | 40.32 | 24.59 | 32.57 | 2.52 |
| A | 1.23 | 23.92 | 61.23 | 13.62 |
| B | 3.72 | 27.34 | 52.11 | 16.83 |
| C | 5.52 | 24.56 | 52.1 | 17.82 |
表3是低浓度S-nZVI处理下土壤样品中各种形态的Pb含量，图2表示改性纳米零价铁浓度分别为0、100、200、500mg/kg的处理组中土壤中Pb的形态百分比，记为CK、A、B、C，PS表示未处理前的土壤。酸溶态是土壤中最为活跃，最容易被植物吸收的部分，也是毒性最大的部分。土壤修复前，酸溶态的Pb所占的百分比为40.32％，该处理下，酸溶态分别降低为1.23％，3.72％，5.52％，残渣态的比例由原来的2.52％分别增加到13.62％，16.83％，17.82％。由此筛选出，改性纳米零价铁在低浓度下对于黑麦草的生长有促进作用，其中在100mg/kg，单盆积累Pb的量最大，而且该浓度下，土壤中Pb酸溶态比例是最小的，也就是重金属Pb的毒性降到最低，表明改性纳米零价铁在该浓度下增强植物修复重金属污染土壤的效果最好。而且，改性纳米零价铁的添加在植物转化、吸收及提高土壤肥力等方面有明显的作用，且改性纳米零价铁在植物修复甚至农业生产方面有一定的发展潜力。
本实施例的方法对于修复其他重金属污染土壤(如镉污染土壤)同样适用。
实施例3：考察高浓度淀粉改性纳米零价铁S-nZVI(1000、2000mg/kg)强化植物修复铅污染土壤的效果
实验方法：将黑麦草置于恒温恒湿培养箱中催芽48小时，温度为37℃，湿度为70％。每盆栽称取1kg的风干土壤，分别称取1000、2000mg的已制备的改性纳米零价铁加入到风干土壤中，并混合均匀。选取籽粒饱满且不下沉的黑麦草种子播种于各处理盆中，种子播种浓度为5g/kg，并分别记为D、E。根据土壤缺水情况，定期浇水，使其土壤含水量保持在田间持水量的75-80％。实验进行45天(至成熟期)后采样分析。
取收获植物后的土壤样品0.5g，用HNO3-HF-HClO4进行消解，最后定容，用原子吸收仪测定土壤中的重金属Pb总量。同样取收获植物后的土壤样品0.5g，研磨过筛，用BCR连续提取法测定土壤中Pb的弱酸提取态、可还原态、可氧化态、残渣态的含量。将收获的黑麦草植物样品分为根、茎2部分，分别用自来水充分冲洗，然后再用去离子水冲洗，沥去水分，置于电热恒温鼓风干燥箱中，于80℃下烘干至恒重，将烘干的植物根、茎，用剪刀剪碎后用粉碎机粉碎，称取粉碎后的样品0.2g，用石墨消解。样品的消解是用6mL的HNO3和2mL的HClO4混合酸进行的，消解后的样品过滤，用原子吸收仪测定。
表4 高浓度S-nZVI处理下植物的根茎部分的Pb浓度和Pb含量
表4给出了高浓度S-nZVI处理下黑麦草积累重金属Pb的浓度表。考虑到纳米零价铁对于黑麦草生长量方面的影响，单盆植株Pb总量＝根部浓度×根部生物量+茎部浓度×茎部生物量，得到黑麦草单盆积累Pb的含量。这一结果表明：高浓度纳米零价铁抑制植物生长的情况下，对重金属Pb仍然具有一定的积累性，但是植物体内积累的重金属Pb含量不及实施例2。
表5 土壤样品中各种形态的Pb所占百分比
| 处理组 | 酸溶态(％) | 可还原态(％) | 可氧化态(％) | 残渣态(％) |
| 土壤修复前 | 40.32 | 24.59 | 32.57 | 2.52 |
| D | 7.12 | 22.93 | 51.58 | 18.37 |
| E | 6.13 | 21.19 | 51.98 | 20.7 |
由表5可知，高浓度改性纳米零价铁处理下，酸溶态的Pb分别为7.12％，6.13％，残渣态的Pb分别增加到18.37％和20.7％。土壤中Pb的形态百分比如图2所示，记为D和E。酸溶态的比例也有明显下降，但是不及实施例2。所以在本实施例中，高浓度改性纳米零价铁加强植物修复Pb污染土壤的效果不及实施例2。
本实施例的方法对于修复其他重金属污染土壤(如镉污染土壤)同样适用。
对比例1：黑麦草修复Pb污染土壤的效果分析
本对比例的实验方法与实施例2(或实施例3)相同，只是不添加改性纳米零价铁编号为CK，土壤样品、植物样品Pb含量测定方法与实施例2相同。
在无改性纳米零价铁添加的情况下，黑麦草修复Pb污染土壤，根、茎当中Pb的浓度分别为496.17、154.06mg/kg，单盆黑麦草积累Pb的含量为937.3μg。单盆黑麦草积累铅的量不如实施例2。同时根据土壤中Pb的形态百分比的数据来看，Pb的酸溶态百分比为17.93％，相比于处理前的土壤样品，生物毒性的下降幅度不如实施例2和实施例3。
对比例2：考察纳米零价铁nZVI(100-500mg/kg)强化植物修复铅污染土壤的效果
实验方法：将黑麦草置于恒温恒湿培养箱中催芽48小时，温度为37℃，湿度为70％。每盆栽称取1kg的风干重金属污染土壤，分别称取100、200、500mg的无淀粉改性的纳米零价铁nZVI加入到风干土壤中，并混合均匀。选取籽粒饱满且不下沉的黑麦草种子均匀播种于各处理盆中，种子播种浓度为5g/kg，分别编号记为B1、B2、B3。根据土壤缺水情况，定期浇水，使土壤含水量保持在田间持水量的75-80％。实验进行45天(至成熟期)后采样分析。土壤样品、植物样品Pb含量测定方法与实施例2(或实施例3)相同。
表6 低浓度nZVI处理下植物的根茎部分的Pb浓度和Pb含量
表6给出了低浓度nZVI处理下黑麦草积累重金属Pb的浓度表。考虑到纳米零价铁对于黑麦草生长量方面的影响，单盆植株Pb总量＝根部浓度×根部生物量+茎部浓度×茎部生物量，得到黑麦草单盆积累Pb的含量。由上表结果可知：100、200、500mg/kg的无淀粉改性的纳米零价铁添加情况下，植物体内积累的Pb含量分别为934.89、963.50、845.98μg/盆，均不及实施例2中100mg/kg的改性S-nZVI的植株积累量(1175.40μg/盆)。
表7 土壤样品中各种形态的Pb所占百分比
| 处理组 | 酸溶态(％) | 可还原态(％) | 可氧化态(％) | 残渣态(％) |
| 土壤修复前 | 40.32 | 24.59 | 32.57 | 2.52 |
| B1 | 17.21 | 23.22 | 54.25 | 5.32 |
| B2 | 18.34 | 25.65 | 49.58 | 6.43 |
| B3 | 17.83 | 22.17 | 49.66 | 10.34 |
由表7可知，土壤中各浓度的nZVI处理组下，酸溶态的铅比例有下降，但是效果没有改性的纳米零价铁好，同时残渣态的铅比例增加幅度也不如改性的纳米零价铁，表明重金属铅在土壤中的毒性有下降，但是毒性依然较大。由此可知：由于没有改性的纳米零价铁在土壤中易团聚，迁移性差，对于强化植物修复修复Pb污染土壤的效果不及改性纳米零价铁。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：先将淀粉改性的纳米零价铁加入风干的重金属污染土壤中混匀，然后在所得重金属污染土壤中种植经催芽的植物种子，当植物种子栽培至成熟期时，将植物整体从重金属污染土壤中移走，完成对重金属污染土壤的修复。
2.根据权利要求1所述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述淀粉改性的纳米零价铁由以下方法制备得到：在通氮气的条件下，将FeSO4溶液与淀粉溶液混合并搅拌，然后向所得混合液中滴加NaBH4溶液，经反应后，得到淀粉改性的纳米零价铁悬浮液，经洗涤和干燥，得到淀粉改性的纳米零价铁。
3.根据权利要求2所述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述NaBH4溶液的浓度为0.2M～0.5M；所述FeSO4溶液的浓度为0.05M～0.125M，所述NaBH4溶液中的NaBH4与所述FeSO4溶液中的FeSO4的摩尔比为4∶1。
4.根据权利要求2所述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述淀粉改性的纳米零价铁悬浮液中淀粉的质量浓度为0.1％～0.2％。
5.根据权利要求1所述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述淀粉改性的纳米零价铁加入风干的重金属污染土壤中的浓度为100mg/kg～2000mg/kg。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述植物种子的催芽过程在恒温恒湿条件下进行：温度为25℃～37℃，湿度为60％～70％，催芽时间为48h～72h。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述植物种子为黑麦草种子，所述经催芽的植物种子种植于添加淀粉改性的纳米零价铁的重金属污染土壤中的浓度为1g/kg～5g/kg。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的利用改性纳米零价铁强化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述栽培为室外栽培，定期浇水，保持土壤田间持水量的75％～80％；所述栽培的时间为40～45天。
9.根据权利要求1～5中任一项所述的利用改性纳米零价铁强化植物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为含铅和/或镉的污染土壤；当所述重金属污染土壤为铅污染土壤时，铅在重金属污染土壤中的初始浓度为350mg/kg～750mg/kg；当所述重金属污染土壤为镉污染土壤时，镉在重金属污染土壤中的初始浓度为1mg/kg～20mg/kg。
10.根据权利要求1～5中任一项所述的利用改性纳米零价铁强化植物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的pH值为6～8。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109158412A (zh) * | 2018-06-26 | 2019-01-08 | 昆明理工大学 | 一种无害化处理重金属土壤的方法 |
| CN109231782A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-01-18 | 桂林理工大学 | 一种市政污泥中Cd的减量化稳定化处理方法 |
| CN110813251A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-21 | 梁耘侨 | 一种改性纳米材料及其在含锑废水处理中的应用 |
| CN115250840A (zh) * | 2022-08-05 | 2022-11-01 | 山东大学 | 一种快速提升多个湿地生态系统功能的方法 |
| CN115611487A (zh) * | 2022-09-26 | 2023-01-17 | 长江生态环保集团有限公司 | 一种纳米材料协同植物修复污泥中重金属的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1806974A (zh) * | 2005-12-28 | 2006-07-26 | 浙江大学 | 乳化态纳米级零价铁及纳米级双金属的制备方法及其用途 |
| CN103272837A (zh) * | 2013-06-14 | 2013-09-04 | 南开大学 | 一种利用零价纳米铁强化植物修复PCBs-Pb复合污染土壤的方法 |
| CN104722777A (zh) * | 2015-04-16 | 2015-06-24 | 青岛科技大学 | 一种淀粉稳定化纳米零价铁的快速制备方法 |
-
2017
- 2017-04-20 CN CN201710262229.6A patent/CN106944471A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1806974A (zh) * | 2005-12-28 | 2006-07-26 | 浙江大学 | 乳化态纳米级零价铁及纳米级双金属的制备方法及其用途 |
| CN103272837A (zh) * | 2013-06-14 | 2013-09-04 | 南开大学 | 一种利用零价纳米铁强化植物修复PCBs-Pb复合污染土壤的方法 |
| CN104722777A (zh) * | 2015-04-16 | 2015-06-24 | 青岛科技大学 | 一种淀粉稳定化纳米零价铁的快速制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 张福锁主编: "《植物营养的生态生理学和遗传学》", 31 July 1993, 中国科学技术出版社 * |
| 徐正浩著: "《杂草识别与防治》", 31 December 2014, 浙江大学出版社 * |
| 王红旗等: "《污染土壤植物-微生物联合修复技术及应用》", 30 September 2015, 中国环境出版社 * |
| 马济民、王迪主编: "《草坪的生产与应用》", 31 May 2014, 西安交通大学出版社 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109158412A (zh) * | 2018-06-26 | 2019-01-08 | 昆明理工大学 | 一种无害化处理重金属土壤的方法 |
| CN109231782A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-01-18 | 桂林理工大学 | 一种市政污泥中Cd的减量化稳定化处理方法 |
| CN110813251A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-21 | 梁耘侨 | 一种改性纳米材料及其在含锑废水处理中的应用 |
| CN115250840A (zh) * | 2022-08-05 | 2022-11-01 | 山东大学 | 一种快速提升多个湿地生态系统功能的方法 |
| CN115611487A (zh) * | 2022-09-26 | 2023-01-17 | 长江生态环保集团有限公司 | 一种纳米材料协同植物修复污泥中重金属的方法 |
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