CN107597840A

CN107597840A - 一种对砷、镉重金属污染土壤强化超富集植物修复技术

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Publication number: CN107597840A
Application number: CN201711067823.6A
Authority: CN
Inventors: 邹灵峰; 刘宜德
Original assignee: Jing Yi Hunan Hunan Platform Environmental Protection New And High Technology Development Corp Ltd; Shenzhen Yuepeng Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Jing Yi Hunan Hunan Platform Environmental Protection New And High Technology Development Corp Ltd; Shenzhen Yuepeng Environmental Protection Technology Co Ltd; Hunan Jingyi Xiangtai Environmental Protection High Tech Development Co Ltd
Priority date: 2017-11-03
Filing date: 2017-11-03
Publication date: 2018-01-19

Abstract

本发明提供一种对砷、镉重金属污染土壤强化超富集植物修复技术，包括稳定化修复和生态修复；所述稳定化修复过程为：将待修复的重金属污染土壤上层与稳定剂搅拌均匀后加水浇灌，在自然条件下养护；所述稳定剂，按重量份数计，包括石灰40~60份、海泡石30~50份和磷酸二氢钙5~10份；所述生态修复过程为：在经过稳定剂处理以及养护的土壤中种植香根草。本发明首先通过稳定化修复过程调节重金属污染土壤的养分状况、pH值和氧化还原电位，固化重金属的移动性；再通过香根草等植被对重金属进行富集吸收以及植被根系对重金属的稳定固化；二者有效结合实现安全高效的修复砷、镉重金属污染土壤，实现对修复成本的降低。

Description

一种对砷、镉重金属污染土壤强化超富集植物修复技术

技术领域

本发明涉及环境保护和生态修复技术领域，具体涉及一种对砷、镉重金属污染土壤强化超富集植物修复技术。

背景技术

2014年4月，环保部、国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤总点位超标率是16.1%，其中耕地土壤点位超标率为19.4%。2015年6月，中国地质调查局发布的《中国耕地地球化学调查报告》）显示，重金属中—重度污染或超标的点位比例占2.5%，覆盖面积3488万亩；轻微—轻度污染或超标的点位比例占5.7%，覆盖面积7899万亩。从区域上看，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大。净土才有洁食，土壤重金属污染不仅影响作物产量和品质，而且可能被农作物吸收和富集，进入食物链影响人体健康。近年来“湖南镉大米”事件引起了广泛的社会关注，也给湖南大米加工产业和农民造成了严重影响。

“土十条”提出控制农业污染，加强化肥、农药、农膜、畜禽养殖污染防治和灌溉水水质管理。针对农用地特别是耕地提出一系列严格保护措施，将符合条件的优先保护类耕地划为永久基本农田，实行严格保护，确保其面积不减少、土壤环境质量不下降；严格控制在优先保护类耕地集中区域新建有色金属冶炼、石油加工、化工、焦化、电镀、制革等行业企业。根据“土十条”，2017年底前，国家将出台受污染耕地安全利用技术指南。到2020年，轻度和中度污染耕地实现安全利用的面积达到4000万亩。

农田重金属污染问题严重影响我国农产品食品安全，是群众社会关注的热点和焦点问题，关系到人民身体健康和社会稳定，受到了各级政府的高度重视。长株潭地区是湖南省经济最发达的区域之一，农田重金属污染问题突出，但是现有的修复技术大多处于试验或试点示范阶段，经济性不高，适用范围受限或者实际修复效率不高。

从目前国内外的实践来看，土壤修复技术主要包括工程措施，如客土、换土、深耕翻土等；物理化学修复，如热处理技术、洗土法等；还有化学修复，如吸附、氧化还原、拮抗、沉淀等。不少修复治理方案的问题在于，土壤修复成本高，以修复一亩“镉”污染土壤为例，每亩耕地的修复费用多为2万—3万元。而如果采取成本低的植物吸收法，则可能需要数十年的修复治理时间。

植物修复技术是于20世纪80年代初期在环境污染治理的实践中逐渐发展起来的，它是作为一种新兴的绿色生物技术，同时也是土壤污染治理的环境友好型技术。植物修复技术是指利用重金属富集植物来清除土壤重金属污染，其设想由美国科学家Chaney于1983年首次提出。它通过利用能够富集重金属的超富集植物、用基因工程培育新的富集植物品种，以及植物根际微生物群落，来移去、挥发或稳定土壤中存在的重金属污染物，也可以通过降低重金属的毒性来清除污染，以达到修复或治理土壤污染的目的。香根草具有适应能力强，生长繁殖快，根系发达，耐旱耐瘠等特性；有“世界上具有最长根系的草本植物”、“神奇牧草”之称，纵深发达根系可深达2～3 m（迄今最深的根系在泰国，为5.2 m），根直径一般为0.7～0.8 mm，抗张力是等径钢材的1/6。香根草能适应各种土壤环境，强酸强碱、重金属和干旱、渍水、贫瘠等条件下都能生长。香根草属低补偿（C4）植物，光合作用强，日温达10℃时就萌发生长。

中国专利 (201410745013.1) 公开了一种重金属固化剂，包括粉煤灰 30％-40％，石灰 35％-51％，泥炭 19％-35％。该重金属固化剂在不引起土壤板结的情况下有效固化了土壤中的重金属，无二次污染，但是泥炭属于不可再生资源，成本较高。

因此，提供一种处理成本低、适用性强、处理效果好的的对砷、镉重金属污染土壤强化超富集植物修复技术，具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种对砷、镉重金属污染土壤强化超富集植物修复技术，可有效修复砷、镉等重金属污染土壤，降低修复成本，对环境友好。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供一种对砷、镉重金属污染土壤强化超富集植物修复技术，包括稳定化修复和生态修复；

所述稳定化修复过程为：将待修复的重金属污染土壤上层与稳定剂搅拌均匀后加水浇灌，在自然条件下养护；

所述稳定剂，按重量份数计，包括石灰40~60份、海泡石30~50份和磷酸二氢钙5~10份；

所述生态修复过程为：在经过稳定剂处理以及养护的土壤中种植香根草。

进一步地，所述稳定化修复过程中，稳定剂按每立方米待修复的重金属污染土壤施入3~5kg。

进一步地，所述稳定化修复过程中，养护时间为5~20天。

进一步地，所述稳定剂还包括腐殖酸1~10份、沸石1~5份、膨润土1~5份、三巯基均三嗪1~10份。

进一步地，所述香根草种植前，土壤中的pH值在6.8~7.5之间。

进一步地，所述香根草种植前，在土壤在施用有机物作为基肥，施用量为每平方千米50kg；种植后追肥1~2次，施用量为每平方千米15~20kg。优选地，所述有机物为粪便、绿肥、沤肥、农作物秸秆等。优选地，所述追肥为尿素或磷酸一铵。

进一步地，所述香根草定植1个月内定期浇水：第一周每天浇水一次，第二周起每周浇水两次。

进一步地，所述香根草种植密度为株距15~20cm，行距100~110cm。优选地，株距15cm，行距100cm。

进一步地，所述生态修复过程中还可轮作或间作种植狗牙根、紫花苜蓿、白三叶和沙打旺等草种，进一步提升对地面土壤的截流或对重金属进行富集。

本发明的有益效果：

本发明提供一种对砷、镉重金属污染土壤强化超富集植物修复技术，首先通过稳定化修复过程调节重金属污染土壤的养分状况、pH值和氧化还原电位，固化重金属的移动性；再通过香根草等植被对重金属进行富集吸收以及植被根系对重金属的稳定固化；二者有效结合实现安全高效的修复砷、镉重金属污染土壤，实现对修复成本的降低。

通过本发明的修复方法，能够使重金属污染土壤中的重金属含量降低达到国家和地方环保标准，效果良好。这一过程中，香根草根部发达，重金属吸收效果强，同时生长快，抗性强，具有很好的穿透性、抗拉强度等优良力学性质，香根草能将地面径流减少73%，土壤流失降低98%，香根草对地表土壤流失的截留量大。香根草既能修复重金属污染土壤，又能带来良好的经济效益。香根草可用于青饲料原料、优质手工编制材料和工业造纸、香精的原料，也可以作为生物燃料进行燃烧发电。修复污染土壤成本低，香根草种植技术要求低，适用于大面积的砷、镉重金属污染土壤的修复。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不受下述实施例的限定。

实施例1

湖南湘乡市遗留砷镉矿渣污染场地，土壤中，砷浓度为52.6mg/KG、镉6.8mg/KG，属于中度污染污染。

在湖南湘乡市遗留砷镉矿渣污染场地，进行翻耕10~25cm后，以每立方米重金属污染土壤投加稳定剂5kg，加水浇灌后，在自然条件下养护5 天，土壤中的pH值在6.8~7.5之间。其中稳定剂中，按重量份数计，石灰、海泡石、磷酸二氢钙的配比为40%:50%:10%。

于3月份，种植香根草，种植密度确定为株距15cm，行距 100cm。种植时施用有机物作基肥，1000m²施用 50kg，在香根草定植成活后或生长旺盛期追肥1～2 次，以尿素作为追肥，1000 m²施用15-20kg，以后不再施用。定植后 1 个月内应结合人工辅助浇水，第一周每天浇水一次，第二周起每周浇水2次。

在2016年9月份和2017年9月份收集香根草，采用国标检测方法对于土壤以及香根草的砷镉含量进行分析，结果如下：

2016年土壤砷、镉含量分别是10.8mg/Kg，1.26 mg/Kg，香根草砷、镉含量180.03mg/Kg，20.5 mg/Kg。

2017年土壤砷、镉含量分别是5.3mg/Kg，0.32 mg/Kg，香根草砷、镉含量120.03mg/Kg，13.5 mg/Kg。

从数据可知，本发明的对砷、镉重金属污染土壤强化超富集植物修复技术对含砷、镉等重金属污染土壤的修复是可行的，且效果良好。

实施例2

湖南湘潭县某砷镉污染场地，土壤中，砷浓度为31.8mg/KG，镉2.5mg/KG，属于中度污染污染。

在湖南湘乡市遗留砷镉矿渣污染场地，进行翻耕10~25cm后，以每立方米重金属污染土壤投加稳定剂3kg，加水浇灌后，在自然条件下养护20天，土壤中的pH值在6.8~7.5之间。其中稳定剂中，按重量份数计，石灰、海泡石、磷酸二氢钙的配比为50%:45%:5%。

2016年土壤砷、镉含量分别是9.5 mg/Kg，0.8 mg/Kg，香根草砷、镉含量156.03 mg/Kg，16.3 mg/Kg。

2017年土壤砷、镉含量分别是2.8 mg/Kg，0.13 mg/Kg，香根草砷、镉含量122.5mg/Kg，12.2 mg/Kg。

实施例3

湖南湘乡市遗留砷镉矿渣污染场地，土壤中，砷浓度为52.6 mg/KG、镉6.8 mg/KG，属于中度污染污染。

在湖南湘乡市遗留砷镉矿渣污染场地，进行翻耕10~25cm后，以每立方米重金属污染土壤投加稳定剂5 kg，加水浇灌后，在自然条件下养护10天，土壤中的pH值在6.8~7.5之间。其中稳定剂中，按重量份数计，石灰40%、海泡石30%、磷酸二氢钙8%、腐殖酸10%、沸石1%、膨润土1%、三巯基均三嗪10%。

于3月份，种植香根草，种植密度确定为株距20cm，行距 110cm。种植时施用有机物作基肥，1000 m²施用 50kg，在香根草定植成活后或生长旺盛期追肥1～2 次，以磷酸一铵作为追肥，1000 m²施用20kg，以后不再施用。定植后 1 个月内应结合人工辅助浇水，第一周每天浇水一次，第二周起每周浇水2次。

2016年土壤砷、镉含量分别是9.6mg/Kg，1.32 mg/Kg，香根草砷、镉含量181.24mg/Kg，21.7 mg/Kg。

2017年土壤砷、镉含量分别是5.1mg/Kg，0.23 mg/Kg，香根草砷、镉含量121.52mg/Kg，14.2mg/Kg。

从数据可知，本发明的对砷、镉重金属污染土壤强化超富集植物修复技术对含砷、镉等重金属污染土壤的修复是可行的，且效果良好。稳定剂中加入腐殖酸、沸石、膨润土、三巯基均三嗪后，固化重金属效果更好。

实施例4

在湖南湘乡市遗留砷镉矿渣污染场地，进行翻耕10~25cm后，以每立方米重金属污染土壤投加稳定剂3kg，加水浇灌后，在自然条件下养护15天，土壤中的pH值在6.8~7.5之间。其中稳定剂中，按重量份数计，石灰50%、海泡石30%、磷酸二氢钙5%、腐殖酸1%、沸石5%、膨润土5%、三巯基均三嗪1%。

于3月份，种植香根草，种植密度确定为株距20cm，行距 110cm。种植时施用有机物作基肥，1000m²施用 50kg，在香根草定植成活后或生长旺盛期追肥1～2 次，以尿素作为追肥，1000 m²施用15 kg，以后不再施用。定植后 1 个月内应结合人工辅助浇水，第一周每天浇水一次，第二周起每周浇水2次。

2016年土壤砷、镉含量分别是9.4 mg/Kg，0.8 mg/Kg，香根草砷、镉含量159.10 mg/Kg，16.8 mg/Kg。

2017年土壤砷、镉含量分别是2.9 mg/Kg，0.12 mg/Kg，香根草砷、镉含量123.5mg/Kg，12.4 mg/Kg。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种对砷、镉重金属污染土壤强化超富集植物修复技术，其特征在于，包括稳定化修复和生态修复；

2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述稳定化修复过程中，稳定剂按每立方米待修复的重金属污染土壤施入3~5kg。

3.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述稳定化修复过程中，养护时间为5~20天。

4.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述稳定剂还包括腐殖酸1~10份、沸石1~5份、膨润土1~5份、三巯基均三嗪1~10份。

5.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述香根草种植前，土壤中的pH值在6.8~7.5之间。

6.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述香根草种植前，在土壤在施用有机物作为基肥，施用量为每平方千米50kg；种植后追肥1~2次，施用量为每平方千米15~20kg。

7.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述追肥为尿素或磷酸一铵。

8.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述香根草定植后1个月内定期浇水：第一周每天浇水一次，第二周起每周浇水两次。

9.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述香根草种植密度为株距15~20cm，行距100~110cm。

10.根据权利要求9所述的修复方法，其特征在于，所述香根草种植密度为株距15cm，行距100cm。