CN107303585A - 立体模式修复土壤重金属污染的方法 - Google Patents

Abstract

立体模式修复土壤重金属污染的方法，是通过覆盖生物修复土壤，在土壤中添加微生物、动物和采取植被立体种植技术，来调节土壤水分、养分、pH值及氧化还原状况，增加土壤中的生物、微生物种类及数量等生态因子，对重金属污染的土壤环境进行调控，降低和去除土壤中的重金属污染物。通过回收、综合利用修复区的生物质，达到降低修复成本，实现对重金属污染区的治理和促进经济的良性发展。

Description

立体模式修复土壤重金属污染的方法

技术领域

本发明涉及一种立体模式修复土壤重金属污染的方法，属于环保领域。

背景技术

随着工业生产的高速发展、矿产资源的大量开发、化学产品（包括农药、化肥）的广泛使用，各种重金属通过多种途径进入环境，造成土壤污染。尤其是农田土壤重金属污染，每年造成的粮食损失就达数千亿元。土壤中的重金属污染物不容易被化学或生物降解，易通过食物链途径在植物、动物和人体内积累。重金属离子毒性大，已对生态环境、食品安全和人体健康构成严重的威胁。

目前，土壤重金属污染的修复技术研究取得了长足发展，主要包括物理、化学、生物修复技术，但单一的修复技术很难应对复合污染物和大面积推广使用。本发明针对土壤重金属污染物的多样性和地域性，提出一种立体模式修复土壤重金属污染的方法，可降低修复成本，控制修复工作带来的生态风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种立体模式修复土壤重金属污染的方法，是通过覆盖生物修复土壤，在土壤中添加微生物、动物和采取植被立体种植技术，来调节土壤水分、养分、pH值及氧化还原状况，增加土壤中的生物、微生物种类及数量等生态因子，对重金属污染的土壤环境进行调控，降低和去除土壤中的重金属污染物。通过回收、综合利用修复区的生物质，达到降低修复成本，实现对重金属污染区的治理和促进经济的良性发展。

在本申请中，所述的土壤包括耕地、滩涂、山地、矿区等土地。土壤重金属 污染主要指汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）、铜（Cu）、锌（Zn）、镍（Ni）和类金属砷（As）等引起的土壤污染。

本发明的实施方案概括如下：

（1）在重金属污染区内及污染区四周，根据地形开挖排水沟，保证排水沟既能排水又能用于灌溉；

（2）选晴天或阴天（非大风、降雨天），每亩撒施1～2t石灰粉；

（3）施完石灰后，及时覆盖5～10cm厚富含有机质的土壤；

（4）按株行距30～50×30～50cm成行间种辣蓼、野艾蒿、香根草；

（5）种完三行辣蓼、野艾蒿、香根草后，在其边上按株行距50～80×50～80cm成行间种一行苎麻、一行小叶女贞；

（6）辣蓼、野艾蒿、香根草、苎麻、小叶女贞成行间种，栽满重金属污染区后，再按株行距5～10×5～10m，开挖规格为50×50cm、深30～50cm的种植穴，种植麻疯树、泡桐、构树；

（7）修复植物生长到一定时间、高度后，收获生物质；

（8）综合利用污染修复区收集的生物质，回收重金属物质。

石灰等中性材料（包括钙镁磷肥、碳酸钙）可提高土壤的pH值，其含有的碳酸盐(CO₃ ^2-)、磷酸盐(PO₄ ^3-)、氢氧化物(OH^-)等离子，可与重金属离子结合形成难溶的化合物，降低重金属在土壤中的生物活性。石灰可提高土壤pH值，增加土壤胶体表面的负电荷，增加土壤胶体吸附重金属能力；H⁺的竞争作用减弱,重金属在土壤中与其主要载体，如有机质、铁锰氧化物等结合更牢固，重金属形态由强活性向惰性转化。

有机质可改变土壤性质（酸碱性、氧化还原电位、有机质含量等），增加土壤阳离子交换量，中和土壤酸，改变重金属在土壤中的形态，从而降低其生物活性。有机肥中含有各种有机物，分解后向植物提供营养，改变植物的生理活性，进而影响植物对重金属的吸收。游离的重金属与土壤有机质结合，使重金属由可溶态转化为结合态，从而降低其生物利用率。

各种有机物（如畜禽粪便、农作物秸秆、动物加工中的废水和废料、腐烂或剩余的农产品）发酵前需洒水捣碎或粉碎成5～10cm长，有机物与田园土或山地表层土按1:5～10混合，碳氮比控制在20～30之间，水分60％左右。通过添加石灰来调节pH值，将pH值控制在6.0～8.0。将充分混合的有机物堆成宽度为2～5m，高1～3m，长度根据地形、原料情况而定。堆积3～4天后，堆内温度可达至50～60℃，10～15天翻堆1次，经过3～4次翻堆后，有机物充分腐熟。

微生物对重金属污染土壤的修复机理，包括生物吸附和生物转化。微生物吸附分为胞内吸附、细胞表面吸附和胞外吸附。胞内吸附主要是通过重金属离子与细胞内的金属硫蛋白、络合素以及一些多肽结合，在细胞内沉淀固定。微生物通过带电荷的细胞表面吸附重金属离子，或通过摄取必要的营养元素主动吸收重金属离子，将重金属离子富集在细胞表面或细胞内。

微生物对重金属的生物转化作用包括：氧化还原、甲基化与去甲基化以及络合配位等，转化重金属离子，降低其生物毒性，减少环境中的有毒重金属离子。

细菌的细胞壁带有负电荷，细菌表面具有阴离子的性质，土壤中的重金属离子与细菌携带的羧基阴离子和磷酸阴离子发生相互作用而被固定。能够修复重金属污染土壤的细菌有假单胞菌属（Pseudomonas spp.）、芽孢杆菌属（Bacillus spp.)、根瘤菌属（Rhizobium spp.）、趋磁性细菌（Magnetotactic bacteria）和工程菌等，芽孢杆菌属细菌中的蜡状芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等对重金属有良好的耐受性和吸附性。

蜡状芽孢杆菌兼性好氧，对外界有害因子抵抗力强，属革兰氏阳性。适宜生长温度20～45℃，10℃以下生长缓慢或不生长，50℃以上不生长。蜡状芽孢杆菌可产生抗菌物质，抑制有害微生物的繁殖，降解土壤中的营养成分，改善生态环境。可还原硝酸盐，硝酸盐能被植物吸收。

真菌细胞通过螯合作用吸附重金属，真菌细胞壁的多孔结构使其活性化学配位体在细胞表面合理排列并和重金属离子结合。通过其细胞壁上的活性基团（如巯基、羧基、羟基等）与重金属离子发生定量化合反应而达到吸收的作用。能够修复重金属污染土壤的真菌有酿酒酵母、假丝酵母、黄曲霉、黑曲霉、青霉菌、白腐真菌、食用菌等。

黑曲霉能裂解大分子有机物和难溶无机物，便于作物吸收利用，改善土壤结构，增强土壤肥力，提高作物产量。黑曲霉对Mn、Cu、Mo、Zn有抗性和吸附性。

细菌和真菌还可能产生铁载体，与重金属（Al、Cd、Cu、Ga、In、Pb、Zn等）发生络合反应，降低土壤中重金属离子的危害。

蚯蚓可以分泌成分复杂的胶粘物质，含有-COOH、-NH₂、-C=O等活性基团，能够络合、螯合重金属，提高土壤中重金属的活性。可明显增加土壤中DTPA（二乙烯三胺五乙酸）提取态重金属Cu、Cd、Zn、Pb、Cr、Mn、As的含量。

蚯蚓对重金属有一定的耐受能力和富集能力，对不同重金属的耐受和富集能力不同。在蚯蚓的耐受范围内，当蚯蚓吸收的重金属积累到一定程度就会通过粪便和身体分泌物排出；当蚯蚓吸收的重金属超过了蚯蚓的耐受范围，则会毒害蚯蚓。

蚯蚓体内的黄色细胞具有蓄积Hg、As、Pb、Cu、Cd、Cr、Zn等重金属的作用。

蚯蚓是杂食性动物，最适宜生长温度为15~25℃，当温度低5℃时开始冬眠，0℃以下易冻死。当温度高于32℃时停止生长，40℃以上易热死。蚯蚓喜暗怕光，昼伏夜出，喜欢在月光下活动觅食。喜湿、怕干，喜欢在疏松、透气性好、安静、有机质丰富的土壤中生长。春末初夏和初秋是蚯蚓产卵高峰期。

蚯蚓人工繁殖时，选择在气温5～30℃的晴天或阴天，将腐熟的有机物堆散开，并适当加水翻动，使水分达到70%～80%。取少量的有机质，将蚯蚓放在上面，如果蚯蚓不愿进入料中，说明有机质腐熟不完全，需要继续发酵。或者原料湿度不够与疏松不够。

将疏松的有机质堆成宽1～2m，高20～30cm的长条，长度根据地形、原料情况而定。按每立方米有机肥中投放100～500条蚯蚓，培养1～3个月，每月投饵料一次。

对多种重金属具有吸附或富集作用，且能多次刈割的草本植物有五节芒、辣蓼、野艾蒿、香根草、商陆、龙葵、东南景天、疏齿铁角蕨、铁线蕨等。

五节芒是野外常见的多年生草本植物，在我国大部分地区的山坡上、道路边、溪流旁及开阔地均有生长，其地下茎发达，能适应各种土壤，地上部被铲除或火烧后，地下茎照样能长出新芽。茎秆高可达2～4m，无毛，节下有白粉。对镉、锰具有吸附或富集作用。

辣蓼为一年生草本植物，高30～100cm。茎直立，多分枝，无毛，节部膨大。野外多生长在河滩、水沟边、山谷湿地，海拔10～3500m，我国大部分省区均有分布。对镉、锌、镍、铅、铜、铬具有吸附或富集作用。

野艾蒿为多年生草本植物，对气候的适应性强，全国大部分地区均有分布，多生于路旁、林边、山坡、山谷及河湖。以阳光充足的湿润环境为佳，耐寒。对土壤要求不严，一般土壤可种植，但在盐碱地中生长不良。分株繁殖，四季均可进行。对铜、锌、铅、镉具有吸附或富集作用。

香根草为多年生草本植物，生长快，抗性强，在气温为-10～50℃，年降雨量300～6000mm的地区生长。我国华南、华东、西南等地均有分布。对镍、铬、铅、镉、铜具有吸附或富集作用。

商陆为多年生草本植物，株高0.5～1.5m，全株无毛。分布于长江以南红壤低丘陵地区。对镉、铜、锰具有吸附或富集作用。

龙葵为一年生直立草本植物，株高0.2～1m，喜欢生长在田边，荒地及村庄附近。欧、亚、美洲的温带至热带地区均有分布。对镉具有吸附或富集作用。

东南景天为多年生草本植物，能在瘠薄、干旱及强光等恶劣环境中生长，株高10～20cm。喜欢生长在山坡、林下阴凉湿润环境。可播种、扦插或分株繁殖。广西、广东、台湾、福建、贵州、四川、湖北、湖南、江西、安徽、浙江至江苏等地均有分布。对锌、镉、铅、砷、硒具有吸附或富集作用。

疏齿铁角蕨植株高30～40cm，根状茎短而直立，粗约1cm，生长在林下或溪边石灰岩上。湖南、广西、四川、云南均有分布。对镉具有吸附或富集作用。

铁线蕨喜疏松透水、肥沃的钙质土壤中，常生于流水溪旁石灰岩上或石灰岩洞底和滴水岩壁上，畏干燥及强烈光照，分株繁殖或孢子繁殖。分布于非洲、美洲、欧洲、大洋洲及亚洲温暖地区。对镉、铅、锌具有吸附或富集作用。

对多种重金属具有吸附或富集作用，且能多次刈割的藤本植物有地枇杷、凌霄等。

地枇杷属落叶性木质藤本植物，性喜温暖湿润气候，为阳生植物，耐半荫、耐贫瘠，适应性强。自然生长于低山区的山坡、沟边、灌丛边、疏林下、路边等地，常成片生长。扦插繁殖为主，在我国长江流域及亚热带地区均有分布。对砷、汞、铅、镉、铜具有吸附或富集作用。

凌霄生长迅速，适应性强，喜光，略耐阴；喜温暖湿润，有一定的耐寒性。对土壤要求不严，最适于肥沃湿润、排水良好的微酸性土壤，能耐碱，耐旱，忌积水，萌发力强。我国主要分布在长江以北地区，以扦插繁殖为主。对镍、铬、铅、镉、铜具有吸附或富集作用。

对多种重金属具有吸附或富集作用，且能多次刈割或修剪的灌木有苎麻、小叶女贞、紫叶小檗、小叶黄杨、杜鹃、麻疯树、夹竹桃等。

苎麻属亚灌木或灌木，株高0.5～2m，适应温带和亚热带气候，以分株和种子繁殖。主要产地分布在北纬19°至39°之间，南起海南省，北至陕西省均有种植苎麻的历史，我国的苎麻产量约占全世界苎麻产量的90%以上，长江流域栽培面积及产量占全国总栽培面积及总产量的90%以上。对镉、铅、砷、锌、汞具有吸附或富集作用。

小叶女贞喜光照，稍耐荫，较耐寒，华北地区可露地栽培；对二氧化硫、氯等毒气有较好的抗性。耐修剪，萌发力强。沟边、路旁、河边、灌丛、山坡均可生长，海拔10～2500m均有分布。对铜、锌、铬、铅、镍具有吸附或富集作用。

紫叶小檗喜凉爽湿润环境，适应性强，耐寒、耐旱，但不耐水涝。喜阳、耐阴，萌蘖性强，耐修剪，对各种土壤都能适应。在绿化区，紫叶小檗常与女贞、黄杨组成色块栽培。对铜、锌、铬、铅、镍具有吸附或富集作用。

小叶黄杨性喜肥沃湿润土壤，忌酸性土壤。抗逆性强，耐水肥，抗污染，能吸收空气中的二氧化硫等有毒气体，有耐寒、耐盐碱、抗病虫害等许多特性。对铜、锌、铬、铅、镍具有吸附或富集作用。

杜鹃性喜凉爽、湿润、通风的半阴环境，既怕酷热又怕严寒，生长适温为12℃～25℃，夏季气温超过35℃，则新梢、新叶生长缓慢，处于半休眠状态。生长于海拔50～2500m的山地疏灌丛或树林下，喜欢酸性土壤。可用扦插、嫁接、压条、分株、播种五种方法繁殖。对铅、镉、锌具有吸附或富集作用。

麻疯树属灌木或小乔木，喜光阳性植物，根系粗壮发达，具有很强的耐干旱耐瘠薄能力，对土壤条件要求不严，生长迅速，抗病虫害，可生于平地、路旁和灌丛中。生命力强，更新快，耐火烧，可在干旱、贫瘠、退化的土壤上生长。适宜在热带、亚热带以及雨量稀少、条件恶劣的干热河谷地区种植，我国主要分布在广东、广西、四川、贵州、云南等省区。对镉、铬具有吸附或富集作用。

夹竹桃属常绿直立大灌木，高达5m，我国各省区有分布。扦插繁殖为主，也可分株和压条。对锰、汞具有吸附或富集作用。

对多种重金属具有吸附或富集作用，且能多修剪或砍伐的乔木有泡桐、构树、法国梧桐、冬青、杨树等。

泡桐属于落叶乔木，我国共九个种和两个变种，除东北北部、内蒙古、新疆北部、西藏等地区外全国均有分布。泡桐是阳性树种，最适宜生长于排水良好、土层深厚、通气性好的沙壤土或砂砾土。以土壤湿润肥沃，pH值6.0～8.0为宜，对镁、钙、锶等元素有选择吸收的倾向。酸性、碱性或较瘠薄的低山、丘陵或平原地区均能生长，但忌积水。泡桐对温度的适应范围也较大，能耐-25～-20℃的低温。泡桐采用分根、分蘖、播种和嫁接繁殖。对铅、铜、镉、锌具有吸附或富集作用。

构树喜光、速生、适应性强、分布广、易繁殖、热量高、轮伐期短。其根系浅，侧根分布很广，生长快，萌芽力和分蘖力强，耐修剪。耐干旱瘠薄，抗污染性强。能抗二氧化硫、氟化氢和氯气等有毒气体。温带、热带均有分布，不论平原、丘陵或山地都能生长，用种子或扦插繁殖。对镉、铅、锌、铜、锰具有吸附或富集作用。

法国梧桐（二球悬铃木）喜光，喜湿润温暖气候，较耐寒。树干高大，枝叶茂盛，生长迅速，适应性强，易成活，耐修剪，抗烟尘。对二氧化硫、氯气等有毒气体有较强的抗性。对土壤要求不严，适于生长在微酸性或中性、排水良好的土壤。抗空气污染能力较强，叶片具吸收有毒气体和滞积灰尘的作用。扦插或种子繁殖，欧亚大陆多地有栽培。对铜、铅、镉具有吸附或富集作用。

冬青为亚热带树种，喜温暖气候，能耐寒、耐阴湿。适宜生长在肥沃湿润、排水良好的酸性土壤。对环境要求不严格，萌芽力强，耐修剪。对二氧化碳抗性强。常生于海拔50～1000m的山坡叶林或林缘。对铅、镉、锌具有吸附或富集作用。

杨树耐寒、喜光、速生，河岸、山坡和平原均能生长。播种或扦插繁殖，对二氧化硫及有害气体有一定的抗性，对铅、镉、铜、锌具有吸附或富集作用。

根据不同类型的重金属污染土壤，配置吸附不同重金属的植物；根据植物不同的生长特性，选择不同的植物进行立体栽培（套种或混种）；使重金属污染的土壤中一年四季中都有植物在生长和吸收重金属。

选择对重金属富集能力强、生物量大、经济价值高的植物，作为重金属污染修复植物；并通过各种技术，对从重金属污染区收获的生物质进行综合利用，开发出不同的产品，实现环境治理与经济发展的双赢。

修复植物生长到一定时间或高度后，进收刈割、修剪或砍伐收获生物质，通过焚烧法、堆肥法、压缩填埋法、高温分解法、灰化法和液相萃取法进行处理。

焚烧法是将修复植物放入焚烧炉内通入过量空气进行燃烧反应，在高温下植物体内的重金属被氧化、热解，变为无害物。

堆肥法是利用微生物对有机物进行代谢分解，在高温下进行无害化处理，并产生有机肥料。降低运输和后续处理成本，延缓从植物收获到最终处置的时间。堆肥法处理后的重金属只是形态发生了变化，并没有被真正的去除，很容易造成“二次污染”。

压缩填埋法是将修复植物压缩后进行封闭填埋，并对填埋渗漏液进行处理，防止填埋液中重金属螯合物造成“二次污染”。

高温分解法是将修复植物在高温和厌氧情况下，使植物体瞬间分解。处理过程在密闭中进行，无任何有毒有害气体排出，植物体通过高温分解产生挥发性的化合物生物油、裂解气和固态的焦炭渣。生物油含有高浓度的二乙醇、丙酮醇和左旋葡聚糖，可作液体燃料、有机化学原料；裂解气也可作为燃料；重金属与焦炭渣结合在一起，焦炭渣中的重金属可以回收利用。

灰化法是将修复植物在烧炉中燃烧，回收重金属。

液相萃取法是通过螯合剂，从修复植物中提取重金属。如能有效地将重金属与螯合剂分离，实现重金属与螯合剂的重新利用，将有广阔的市场前景。

2014年《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重。镉污染物点位超标率达到7.0%，呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势，是耕地、林地、草地和未利用地的主要污染物之一。我国镉污染土壤的面积已达2×10⁵km²，占总耕地面积的1/6。根据湖南省农业环境质量监测和重金属污染专项调查表明，湖南省被污染的耕地面积已占全省总耕地面积的23.70%，主要污染物为镉、铅等重金属。

镉和锌是同族元素，在自然界中镉常与锌、铅共生。镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体形成镉硫蛋白，主要蓄积在肝、肾中。其它脏器如脾、胰、甲状腺和毛发等也有一定量的蓄积。由于镉损伤肾小管，病者出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。可使骨骼的代谢受阻，造成骨质疏松、萎缩、变形等一系列症状。

从镉污染修复区收集的植物进行焚烧，产生的热量可供发电、制冷、工厂供热、日常供热、农业大棚、水产养殖、种植等多个领域使用，清洁高效、经济简单。在焚烧过程中，加入氧化镁（MgO）、氧化钙（CaO）或二氧化硅（SiO₂）。多孔状CaO、MgO可吸砷；高温下植物体内的砷一部分形成三氧化二砷（As₂O₃，俗称砒霜）挥发；一部分As₂O₃与CaO反应生成硬石膏（CaSO₄）、砷酸钙[Ca₃(AsO₄)₂]，与MgO生成砷酸镁[Mg₃(AsO₄)₂]，与SiO₂生成硅酸盐。

CaO与烟气中的CO₂反应，生成CaCO₃，CaCO₃在高温下发生分解，再次释放出CO₂，CO₂使CaO孔隙增加，从而加大了固砷效率。

在燃烧过程中，灰分中SiO₂含量高，灰熔点高；CaO、MgO含量越高，灰熔点越低。CaO在高温区800～1200℃时固砷效果好，CaO、SiO₂在低温区200～400℃时固砷效果好。

焚烧过程中产生的含As₂O₃烟气，微溶于水，旋风除尘可收集烟气中的粉尘，烟气通过冷凝器（或冷却管道）可获得粗三氧化二砷和冷却的烟气。粗三氧化二砷进一步提纯便获得精白砷，冷却后的烟气经洗涤处理达标后，废气排向大气中。

玻璃厂和玻璃纤维厂，在生产器皿玻璃、光学玻璃及玻璃纤维的原料中，加入As₂O₃可使玻璃液得到澄清和脱色，能提高玻璃制品的化学均匀性、透明度和改善玻璃的导热性。As₂O₃可合成高效低毒的有机砷杀菌剂，用于防治水稻、棉花和森林中某些细菌危害。As₂O₃与CrO₃、CuO配成的木材防腐剂，经处理过的木材对人、畜无害，防腐效果好。在黄铜和铝黄铜(772、701、680)三种牌号的合金中加入砷，可提高铜管的抗海水腐蚀能力。Sn-Pb合金中加入砷后，能减少合金偏析，使合金结构致密，具有较高的耐磨性能。另外在印刷合金中加砷,可增加硬度和铸造性能。

烟气中的粉尘再次焚烧，因为焚烧过程中加入了CaO。经焚烧粉尘中的砷一部分与CaO反应形成Ca₃(AsO₄)₂，一部分被CaO吸附。从镉污染修复区收集的生物质进行焚烧时，添加CaO还有固硫的作用。

由于焚烧过程加入了CaO，收集的灰尘和灰渣中含量有大量的CaSO₄和Ca₃(AsO₄)₂，Ca₃(AsO₄)₂可用于玻璃生产或制备木材防腐剂。

微生物-动物-植物联合，立体式模式修复被重金属污染的土壤，同时具备了植物修复、微生物修复和动物修复土壤重金属污染的功效。本发明的优点：

1）石灰能促进重金属离子形成难溶的化合物，可减少重金属的危害；

2）有机质可与游离的重金属结合，从而降低其生物的有效活性；

3）微生物与植物根系形成联合体，可提高植物抗重金属毒性的能力，改善植物生存条件，促进植物生长，增加生物量；

4）动物可改善土壤环境，其分泌物能够络合、螯合重金属，提高土壤中重金属的活性，增加土壤中DTPA提取态重金属的含量；

5）通过植物根部吸收，转运土壤中的重金属，生态、安全、易于操作、可原位处置受污染的土壤，对土壤结构破坏减小，不对周边环境产生“二次污染”；

6）修复植物可再次利用，使被重金属污染的土壤也能产生经济效益。

具体的实施方式

下面详细说明本发明优选的技术方案，但本发明不限于所提供的实施例。

以湖南省重金属污染的耕地为例：

1、在重金属污染区内及污染区四周，根据地形开挖排水沟，保证排水沟既能排水又能用于灌溉畅通。

2、选晴天或阴天（非常大风、降雨天），每亩撒施1～2t石灰粉。

3、施完石灰后，及时覆盖5～10cm厚富含有机质的土壤。

含有机质土壤的制作是，先将农作物副产品粉碎成5～10cm长，与未被重金属污染的田园土或山地表土按1:5～10混合，再加入动物粪便或氮肥，将碳氮比控制在20～30之间；加入适当的水和石灰，使原料的水分达到60%～70%，pH值控制在6.0～8.0；混合均匀后的有机物起堆，堆宽度为2～5m，高1～3m，长度根据地形、原料情况而定；堆积3～4天后，堆内温度可达至50～60℃，10～15天翻堆1次，经过3～4次翻堆后，有机物充分腐熟。

在充分腐熟的有机物中加入芽孢杆菌进行翻动，再将疏松的有机质堆成宽1～2m，高20～30cm的长条，长度根据地形、原料情况而定；按每立方米有机物中投放100～500条蚯蚓，即完成富含有机质的土壤制作。

4、辣蓼、野艾蒿与香根草按株行距30～50×30～50cm成行间种。

辣蓼采用种子繁殖，当气温达到10℃以上时，按株间距30～50×30～50cm，开挖种植穴，每穴内放5～8粒辣蓼种子，再覆盖1～2cm细土。

野艾蒿可在3月进行种子繁殖，也可在11月份进行分株繁殖；按株间距30～50×30～50cm，开挖种植穴，每穴内放5～8粒野艾蒿种子，再覆盖1～2cm细土。

香根草采用分蘖繁殖，气温在10～25℃时均可进行，按株间距30～50×30～50cm，开挖种植穴，每穴栽种2～3株香根草，将香根草四周压紧，并适当浇水，保持土壤湿润。

5、种完三行辣蓼、野艾蒿与香根草后，再种一行苎麻和一行小叶女贞。

苎麻采用种子繁殖和分株繁殖，气温在10～25℃时均可分株繁殖，按株间距50～80×50～80cm，开挖种植穴，每穴栽种1～2株苎麻，四周压紧并适当浇水，保持土壤湿润。

气温在15～25℃时，将土壤打碎耙平，每亩均匀撒种2～3kg，撒完种后适当洒水、遮阴，保持土壤湿润；5～7天萌芽，30～45天苗高可达10cm以上；移植与分株繁殖方法相同。

小叶女贞通常采用扦插繁殖，扦插时间在3～4月或8～9月，选取当年生或两年生枝条，剪成15～20cm长，为提高扦插成活率，扦插前用清水或400倍液的生根粉浸枝5～10分钟；扦插株行距10～20×15～30cm，深为插穗的1/3；插后适当浇水保持土壤湿度，通常一个月后可生根，次年春天可以移植。

小叶女贞移植以3月份为宜，10月份亦可；按株间距50～80×50～80cm，开挖种植穴，每穴栽种1～2株小叶女贞，进行带土移栽，栽植时不宜过深。

6、按株行距5～10×5～10m，移植麻疯树、泡桐或构树。

麻疯树可种子繁殖和扦插繁殖，扦插繁殖时选2～4年生，直径1～3cm的枝条，剔除叶片，切成20～30cm长，扦插端削成马蹄形；扦插前用清水或400倍液的生根粉浸枝5～10分钟；扦插株行距20～30×20～30cm，深为插穗的1/3；插后适当浇水保持土壤湿度，通常10～20天可生根，次年春天可以移植。

泡桐采用分根繁殖，在秋季落叶后到春季树液流动前，从健壮、无病虫害的幼龄母株上采取种根，根粗2～5cm，长20～30cm；采集的种根用湿沙保存，选择背风、排水良好的土段挖深1～1.5m的沟，长、宽依种根数量而定；先在沟底铺5cm左右的湿沙，再将种根置于沟内，当种根堆放30～50cm高时，在种根上铺10cm左右的湿沙；种根距地面10cm时，用湿沙填平并在上面遮盖防水材料，四周开挖排水沟，防止雨水渗入；2～3月份土壤解冻后，平整土地，种根提前1～2天从地下取出，置于阴凉通风处使其略微失水；种根放在苗床上，稍用力按入土中，再覆土1～2cm；保持土壤湿润，并覆盖地膜，20天左右即发芽出土，幼芽出土后及时将出芽处的地膜穿孔，使芽苗伸出；加强肥水管理，次年便可移植。

构树采用种子繁殖，在10～11月采集成熟的构树果实，捣烂果皮用水洗净种子，用湿沙保存；来年3月份，平整土地，将种子和细砂混合均匀撒在苗床上，覆盖1～2cm的细土，适当浇水后盖一层稻草保湿，15～20天后发芽出土，当30%～50%幼苗出土时，选晴天的下午分批揭除稻草。培育6～8个月后便可移植。

7、修复植物生长到一定时间或高度后，进收刈割、修剪或砍伐收获生物质。

通常辣蓼、野艾蒿、香根草与苎麻在夏、秋两季进行刈割，一年可刈割1～2次；小叶女贞与麻疯树、泡桐、构树在春秋两季进行修剪，一年修剪1次，修剪量可达植株生物量的1/3～1/2。

8、从污染修复区收集的生物质，供生物质电厂焚烧发电。

在焚烧过程中加入CaO，通过旋风除尘可收集烟气中的粉尘，烟气通过冷凝器（或冷却管道）获得粗三氧化二砷和冷却的烟气；粗三氧化二砷可供进一步提纯便获得精白砷，冷却后的烟气经洗涤处理达标后排向大气中。

烟气中的粉尘再次混入植物中焚烧，其灰渣中含量有大量的CaSO₄和Ca₃(AsO₄)₂，Ca₃(AsO₄)₂可用于玻璃生产或制备木材防腐剂。

Claims (7)

1.立体模式修复土壤重金属污染的方法，该方法包括：

（1）在重金属污染区，根据地形开挖排水沟，保证排水沟既能排水又能用于灌溉；

（2）选非降雨天，每亩撒施1～2t石灰粉；

（3）施完石灰后，及时覆盖5～10cm厚富含有机质的土壤；

（4）按株行距30～50×30～50cm成行间种辣蓼、野艾蒿、香根草；

（5）种完三行辣蓼、野艾蒿、香根草后，在其边上按株行距50～80×50～80cm成行间种一行苎麻、一行小叶女贞；

（6）辣蓼、野艾蒿、香根草、苎麻、小叶女贞成行间种，栽满重金属污染区后，再按株行距5～10×5～10m，开挖规格为50×50cm、深30～50cm的种植穴，种植麻疯树、泡桐、构树；

（7）修复植物生长到一定时间、高度后，收获生物质；

（8）综合利用污染修复区收集的生物质，回收重金属物质。

2.根据权利要求1项的方法，其中在步骤（3）富含有机质的土壤，其特征是，先将农作物副产品粉碎成5～10cm长，与未被重金属污染的田园土按1:5～10混合，加入动物粪便，将碳氮比控制在20～30之间；加入适量的水、石灰，使原料的水分达到60%～70%，pH值控制在6.0～8.0；混合均匀后的有机物起堆，堆宽度为2～5m，高1～3m，长度根据地形、原料情况而定；10～15天翻堆1次，经过3～4次翻堆后，有机物充分腐熟；

在充分腐熟的有机物中加入芽孢杆菌进行翻动，再将疏松的有机质堆成宽1～2m，高20～30cm的长条，长度根据地形、原料情况而定；按每立方米有机物中投放100～500条蚯蚓，即完成富含有机质的土壤制作。

3.根据权利要求1项的方法，其中在步骤（4）成行间种辣蓼、野艾蒿、香根草，其特征是，辣蓼采用种子繁殖，当气温达到10℃以上时，按株间距30～50×30～50cm，开挖种植穴，每穴内放5～8粒辣蓼种子，再覆盖1～2cm细土；

野艾蒿在3月采用种子繁殖，按株间距30～50×30～50cm，开挖种植穴，每穴内放5～8粒野艾蒿种子，再覆盖1～2cm细土；

香根草采用分蘖繁殖，气温在10～25℃时，按株间距30～50×30～50cm，开挖种植穴，每穴栽种2～3株香根草，将香根草四周压紧，并适当浇水，保持土壤湿润。

4.根据权利要求1项的方法，其中在步骤（5）间种一行苎麻、一行小叶女贞，其特征是，气温在15～25℃时，将土壤打碎耙平，每亩均匀撒种2～3kg苎麻种子，撒完种后适当洒水、遮阴，保持土壤湿润5～7天萌芽；30～45天苗高10cm以上时，进行移栽；按株间距50～80×50～80cm，开挖种植穴，每穴栽种1～2株苎麻，四周压紧并适当浇水，保持土壤湿润；

小叶女贞采用扦插繁殖，扦插时间为3～4月份，选取两年生枝条，剪成15～20cm长，为提高扦插成活率，扦插前用400倍液的生根粉浸枝5～10分钟；扦插株行距10～20×15～30cm，深为插穗的1/3；插后浇水保持土壤湿度，一个月后生根，次年3月份移植，按株间距50～80×50～80cm，开挖种植穴，每穴栽种1～2株小叶女贞，进行带土移栽，栽种时不宜过深。

5.根据权利要求1项的方法，其中在步骤（6）种植麻疯树、泡桐、构树，其特征是，麻疯树扦插繁殖时选2～4年生，直径1～3cm的枝条，剔除叶片，切成20～30cm长，扦插端削成马蹄形；扦插前用400倍液的生根粉浸枝5～10分钟；扦插株行距20～30×20～30cm，深为插穗的1/3；插后浇水保持土壤湿度，通常10～20天生根，次年春天进行移植；

泡桐采用分根繁殖，在秋季落叶后到春季树液流动前，从健壮、无病虫害的幼龄母株上采取种根，根粗2～5cm，长20～30cm；采集的种根用湿沙保存，选择背风、排水良好的土段挖深1～1.5m的沟，长、宽依种根数量而定；先在沟底铺5cm左右的湿沙，再将种根置于沟内，当种根堆放30～50cm高时，在种根上铺10cm左右的湿沙；种根距地面10cm时，用湿沙填平并在上面遮盖防水材料，四周开挖排水沟，防止雨水渗入；2～3月份平整土地，种根提前1～2天从地下取出，置于阴凉通风处使其略微失水；种根放在苗床上，稍用力按入土中，再覆土1～2cm；保持土壤湿润，并覆盖地膜，20天左右发芽出土，幼芽出土后及时将出芽处的地膜穿孔，使芽苗伸出；加强肥水管理，次年进行移植；

构树采用种子繁殖，10～11月份采集成熟的构树果实，捣烂果皮用水洗净种子，用湿沙保存；次年3月份，平整土地，将种子及细砂混合均匀撒在苗床上，覆盖1～2cm的细土，浇水后盖一层稻草保湿，15～20天后发芽出土，当30%～50%幼苗出土时，选晴天的下午分批揭除稻草；培育6～8个月后进行移植。

6.根据权利要求1项的方法，其中在步骤（7）收集生物质，其特征是，辣蓼、野艾蒿、香根草、苎麻在夏、秋两季进行刈割，一年刈割1～2次；刈割时留茬高度为5～10cm；小叶女贞、麻疯树、泡桐、构树在春、秋两季进行修剪，一年修剪1次，修剪量为植株地表生物量的1/3～1/2。

7.根据权利要求1项的方法，其中在步骤（8）综合利用污染修复区收集的生物质，其特征是，将收集的植物供生物质电厂燃烧发电，在焚烧过程中加入CaO，通过旋风除尘收集烟气中的粉尘，烟气通过冷凝器获得粗三氧化二砷及冷却的烟气；粗三氧化二砷进一步提纯获得精白砷，冷却后的烟气经洗涤处理达标后排向大气中；

烟气中的粉尘再次混入植物中焚烧，其燃烧后的灰渣中含有Ca₃(AsO₄)₂，用于玻璃生产、制备木材防腐剂。