CN107983758A - 一种土壤重金属污染的生物修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种土壤重金属污染的生物修复方法，包括如下步骤：测试同一区域土壤中所含有的重金属污染物；测试每一种重金属污染物在土壤中不同深度位置的浓度；选择每一种重金属污染物对应的富集作用植物；将所选择的富集作用植物的根部套入外壁含有不同直径的通孔的套管中；将不同富集作用植物间作种于所测试的土壤区域中，使得富集作用植物的根须均沿套筒上不同直径的通孔生长延伸至套管外部的土壤中。采用本发明提供的土壤重金属污染的生物修复方法，不同深度具有不同浓度重金属污染物的土壤中，富集作用植物的根须粗细形态与各个位置的重金属污染物浓度相对应，从而能够更好地吸收土壤中重金属污染物，使得各微量元素能够符合正常背景值。

Description

一种土壤重金属污染的生物修复方法
技术领域
本发明涉及土壤重金属污染技术领域，特别涉及一种土壤重金属污染的生物修复方法。
背景技术
我国面临着资源型和水质型缺水双重危机，在水资源短缺的情况下，为了确保农业生产，许多地方被动利用污水进行灌溉。大量未经处理的污水直接用于农田灌溉，虽然解决了一些地区缺水的燃眉之急，却为之付出高昂的代价。污水灌溉使污染物特别是重金属在土壤中大量残留，直接影响土壤生态系统的结构和功能，使生物种群结构发生改变，生物多样性减少，土壤生产力下降，土壤理化性质恶化，且影响作物生长，造成农作物减产和农产品质量下降，对生态环境、食品安全和农业可持续发展构成威胁，土壤污染的总体形势相当严峻。
土壤重金属污染带来了严重后果：一是影响耕地质量，造成直接经济损失。二是影响食品安全，威胁人体健康。重金属在农作物中累积，并通过食物链进入人体，引发各种疾病，最终危害人体健康。三是影响农产品出口，降低国际竞争力。上世纪90年代以来，因农药残留和重金属含量超标，农产品出口被外方退货、索赔和终止合同的事件时有发生，部分传统大宗农产品也被迫退出国际市场。特别是我国加入世贸组织以后，发达国家对我国出口农产品要求提高，出口压力增大。由于土壤污染具有累积性、滞后性、不可逆性的特点，治理难度大、成本高、周期长，将长期影响经济社会的发展。土壤污染问题已经成为影响群众身体健康、损害群众利益、威胁农产品安全的重要因素。因此，重金属污染的修复研究不容忽视。
植物修复是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害。植物修复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。研究表明，通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用，可以净化土壤或水体中的污染物，达到净化环境的目的，因而植物修复是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术。
但是现有技术中的植物修复存在一定的缺陷，由于土壤中，不同深度位置，所含有的重金属污染物含量不同，另一方面，同一种重金属污染物，在不同的地区，不同的深度，所具有的含量也不同。而对同一种重金属污染物的具有富集作用的根系一般是没有规律的，这就导致采用植物修复时，没办法将重金属污染物处理至正常背景值。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种土壤重金属污染的生物修复方法，包括如下步骤：
S110：测试同一区域土壤中所含有的重金属污染物；
S120：根据S110所测得的重金属污染物测试每一种重金属污染物在土壤中不同深度位置的浓度；
S130：根据S110所测得的重金属污染物选择每一种重金属污染物对应的富集作用植物；
S140：将S130所选择的富集作用植物的根部套入外壁含有不同直径的通孔的套管中；
S150：将S140中套有套管的不同富集作用植物间作种于所测试的土壤区域中，使得富集作用植物的根须均沿套筒上不同直径的通孔生长延伸至套管外部的土壤中；
其中，所述套管外壁的通孔根据S120所得的不同深度同一重金属污染物的浓度设置。
进一步地，S130中，根据S110中测试的结果，若土壤中含有Cd，则所述富集作用植物为叶用红菾菜、东南景天、球果蔊菜和龙葵中的一种或者多种；若土壤中含有Pb，则所述富集作用植物为香根草、土荆芥、蜈蚣草中的一种或者多种；若土壤中含有Zn，则所述富集作用植物为圆锥南芥、小鳞苔草、遏蓝菜中的一种或者多种；若土壤中含有Cu，则所述富集作用植物为鸭跖草、海洲香薷，印度芥菜的一种或者多种；若土壤中含有As，则所述富集作用植物为蜈蚣草和/或大叶井口边草；若土壤中含有Hg，则所述富集作用植物为印度芥菜；若土壤中含有Mn，则所述富集作用植物为粉背蕨。
进一步地，所述套筒中的通孔的直径与同一种重金属污染物在土壤中不同深度位置的浓度成正比。
进一步地，所述套管包括外罩，内嵌筒；
所述外罩和所述内嵌筒均为中空圆柱状；所述外罩上设有多个缺口；所述内嵌筒上设有多个直径不同的通孔；所述内嵌筒设有多个；多个所述内嵌筒叠于一起；叠于一起的多个所述内嵌筒嵌套于所述外罩的内部；多个所述内嵌筒旋转时，同一内嵌筒，相同直径的所述通孔与多个所述缺口相对应。
进一步地，根据S120测得的同一区域不同深度的同一种重金属污染物的浓度，旋转位于不同高度的内嵌筒，使得不同深度，内嵌筒上相应的通孔与所述缺口在径向方向上重叠。
进一步地，所述内嵌筒的内壁上方设有环形阶梯；所述通孔位于所述环形阶梯的下方；所述内嵌筒叠于一起时，位于内层的内嵌筒的底部位于与其相邻的外层所述内嵌筒的环形阶梯上。
进一步地，多个内嵌筒套于一起时，位于外层的所述内嵌筒上边缘低于与其相邻的内层所述内嵌筒的通孔的下边缘；所述内嵌筒的上边缘设有把手；所述把手从所述内嵌筒延伸至所述外罩的上方。
进一步地，所述把手的厚度小于所述内嵌筒的筒壁厚度。
进一步地，处于最外层的内嵌筒外径小于等于所述外罩的内径。
进一步地，所述外罩和所述内嵌筒均由滤网制备而成。
本发明提供的土壤重金属污染的生物修复方法，通过测试不同深度重金属污染物的浓度，根据所测试的结果，将富集作用植物的根部套入外壁含有不同直径的通孔的套管中，使得富集作用植物的根须沿套筒的通孔生长延伸至套管外部的土壤中，从而，不同深度具有不同浓度重金属污染物的土壤中，富集作用植物的根须粗细形态与各个位置的重金属污染物浓度相对应，同时不同富集作用植物间作种于土壤中，每一种富集作用植物能够吸收对应的重金属，从而能够更好地吸收土壤中各个位置的重金属污染物，使得土壤中的各微量元素能够符合正常背景值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的土壤重金属污染的生物修复方法流程图；
图2为土壤重金属污染的生物修复方法种植示意图。
附图标记：
10外罩 11缺口 20内嵌筒20
21通孔 30环形阶梯 40把手
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1和图2所示：本发明实施例提供一种土壤重金属污染的生物修复方法，包括如下步骤：
S110：测试同一区域土壤中所含有的重金属污染物；
S120：根据S110所测得的重金属污染物测试每一种重金属污染物在土壤中不同深度位置的浓度；
S130：根据S110所测得的重金属污染物选择每一种重金属污染物对应的富集作用植物；
S140：将S130所选择的富集作用植物的根部套入外壁含有不同直径的通孔的套管中；
S150：将S140中套有套管的不同富集作用植物间作种于所测试的土壤区域中，使得富集作用植物的根须均沿套筒上不同直径的通孔生长延伸至套管外部的土壤中；
其中，所述套管外壁的通孔根据S120所得的不同深度同一重金属污染物的浓度设置；
优选地，S130中，根据S110中测试的结果，若土壤中含有Cd，则所述富集作用植物为叶用红菾菜、东南景天、球果蔊菜和龙葵中的一种或者多种；若土壤中含有Pb，则所述富集作用植物为香根草、土荆芥、蜈蚣草中的一种或者多种；若土壤中含有Zn，则所述富集作用植物为圆锥南芥、小鳞苔草、遏蓝菜中的一种或者多种；若土壤中含有Cu，则所述富集作用植物为鸭跖草、海洲香薷，印度芥菜的一种或者多种；若土壤中含有As，则所述富集作用植物为蜈蚣草和/或大叶井口边草；若土壤中含有Hg，则所述富集作用植物为印度芥菜；若土壤中含有Mn，则所述富集作用植物为粉背蕨；
优选地，所述套筒中的通孔的直径与同一种重金属污染物在土壤中不同深度位置的浓度成正比；
根据不同深度同一重金属污染物的浓度，将套管外壁的通孔孔径设计成不同的尺寸大小。如某个深度具有较高浓度的重金属位置，将该位置上的套管外壁的通孔孔径设计得较大，从而植物的根须长得比较多或者根须尺寸生长得较大，能够更好地吸收该位置的重金属污染物；当某个深度的重金属浓度较低，将该位置上的套管外壁的通孔孔径设计得较小，从而能够更好地吸收该位置的重金属污染物。将套管外壁上的通孔根据不同深度的重金属浓度设计不同大小孔径的通孔，定向引导富集作用植物根须的成长状态，使得富集作用植物能够更好地吸收土壤中的重金属污染物。
以下为本发明提供的土壤重金属污染的生物修复方法的具体实施例：
将本发明提供的土壤重金属污染的生物修复方法用于富含砷的土壤中，采用蜈蚣草进行植物修复，具体数据如表1：
表1
土壤深度 砷浓度 内嵌筒通孔直径 根须平均直径 处理后浓度
0～20mm 14.93mg/kg 6mm 5mm 10mg/kg
20～40mm 14.84mg/kg 5.5mm 4.5mm 9.8mg/kg
40～60mm 12.81mg/kg 4mm 3.2mm 10.1mg/kg
60～80mm 11.64mg/kg 3mm 2.5mm 8.9mg/kg
80～100mm 11.86mg/kg 3mm 2.4mm 10.2mg/kg
由表1可知，采用本发明提供的土壤重金属污染的生物修复方法，可以使土壤中不同深度位置的砷含量恢复至背景值范围内。
本发明提供的土壤重金属污染的生物修复方法，通过测试不同深度重金属污染物的浓度，根据所测试的结果，将富集作用植物的根部套入外壁含有不同直径的通孔的套管中，使得富集作用植物的根须沿套筒的通孔生长延伸至套管外部的土壤中，从而，不同深度具有不同浓度重金属污染物的土壤中，富集作用植物的根须粗细形态与各个位置的重金属污染物浓度相对应，同时不同富集作用植物间作种于土壤中，每一种富集作用植物能够吸收对应的重金属，从而能够更好地吸收土壤中各个位置的重金属污染物，使得土壤中的各微量元素能够符合正常背景值。
优选地，所述套管包括外罩10，内嵌筒20；
所述外罩10和所述内嵌筒20均为中空圆柱状；所述外罩10上设有多个缺口11；所述内嵌筒20上设有多个直径不同的通孔21；所述内嵌筒20设有多个；多个所述内嵌筒20叠于一起；叠于一起的多个所述内嵌筒20嵌套于所述外罩10的内部；多个所述内嵌筒20旋转时，同一内嵌筒20，相同直径的所述通孔21与多个所述缺口11相对应。
具体实施时，外罩10和内嵌筒20均为中空圆柱状，外罩10上均匀的设有多个拱门形缺口11；与外罩10内嵌筒20上设置多个直径不同的通孔21，当旋转内嵌筒20时，可以使不同直径的通孔21在径向方向上和外罩10上的通孔21处于同一位置，当富集作用植物的根须生长延长时，富集作用植物的根须可以穿过内嵌筒20的通孔21和外罩10的缺口11延伸至土壤中，对土壤中的重金属污染物进行吸附；
优选地，根据S120测得的同一区域不同深度的同一种重金属污染物的浓度，旋转位于不同高度的内嵌筒20，使得不同深度，内嵌筒20上相应的通孔21与所述缺口11在径向方向上重叠。
优选地，所述内嵌筒20的内壁上方设有环形阶梯30；所述通孔21位于所述环形阶梯的下方；所述内嵌筒20叠于一起时，位于内层的内嵌筒20的底部位于与其相邻的外层所述内嵌筒20的环形阶梯30上。
优选地，多个内嵌筒20套于一起时，位于外层的所述内嵌筒20上边缘低于与其相邻的内层所述内嵌筒20的通孔21的下边缘；所述内嵌筒20的上边缘设有把手40；所述把手40从所述内嵌筒20延伸至所述外罩10的上方。
具体实施时，旋转不同的内嵌筒20，整个套筒的深度上的不同位置均可以有不同直径的通孔21在径向位置上与外罩10上的缺口11重合；根据不同深度重金属污染物的浓度，对应地将不同深度位置的内嵌筒20上的通孔21调整至径向方向与外罩10的缺口11重合的位置，从而使富集作用植物的根须能够通过通孔21和缺口11沿土壤中生长。
优选地，所述把手40的厚度小于所述内嵌筒20的筒壁厚度。
具体实施时，设置手把，便于旋转内嵌筒20。
优选地，处于最外层的内嵌筒20外径小于等于所述外罩10的内径。
优选地，所述外罩10和所述内嵌筒20均由滤网制备而成。
具体实施时，采用滤网制备的外罩10，可以使得富集作用植物能够更好地吸收水分和肥料。滤网上的微孔孔径为1mm以内，防止富集作用植物的根须从滤网上的微孔成长延伸至土壤中。
尽管本文中较多的使用了诸如外罩、缺口、内嵌筒20、通孔、环形阶梯、把手等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种土壤重金属污染的生物修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
S110：测试同一区域土壤中所含有的重金属污染物；
S120：根据S110所测得的重金属污染物测试每一种重金属污染物在土壤中不同深度位置的浓度；
S130：根据S110所测得的重金属污染物选择每一种重金属污染物对应的富集作用植物；
S140：将S130所选择的富集作用植物的根部套入外壁含有不同直径的通孔的套管中；
S150：将S140中套有套管的不同富集作用植物间作种于所测试的土壤区域中，使得富集作用植物的根须均沿套筒上不同直径的通孔生长延伸至套管外部的土壤中；其中，所述套管外壁的通孔根据S120所得的不同深度同一重金属污染物的浓度设置。
2.根据权利要求1所述的土壤重金属污染的生物修复方法，其特征在于：S130中，根据S110中测试的结果，若土壤中含有Cd，则所述富集作用植物为叶用红菾菜、东南景天、球果蔊菜和龙葵中的一种或者多种；若土壤中含有Pb，则所述富集作用植物为香根草、土荆芥、蜈蚣草中的一种或者多种；若土壤中含有Zn，则所述富集作用植物为圆锥南芥、小鳞苔草、遏蓝菜中的一种或者多种；若土壤中含有Cu，则所述富集作用植物为鸭跖草、海洲香薷，印度芥菜的一种或者多种；若土壤中含有As，则所述富集作用植物为蜈蚣草和/或大叶井口边草；若土壤中含有Hg，则所述富集作用植物为印度芥菜；若土壤中含有Mn，则所述富集作用植物为粉背蕨。
3.根据权利要求1所述的土壤重金属污染的生物修复方法，其特征在于：所述套筒中的通孔的直径与同一种重金属污染物在土壤中不同深度位置的浓度成正比。
4.根据权利要求1所述的土壤重金属污染的生物修复方法，其特征在于：所述套管包括外罩(10)，内嵌筒(20)；
所述外罩(10)和所述内嵌筒(20)均为中空圆柱状；所述外罩(10)上设有多个缺口(11)；所述内嵌筒(20)上设有多个直径不同的通孔(21)；所述内嵌筒(20)设有多个；多个所述内嵌筒(20)叠于一起；叠于一起的多个所述内嵌筒(20)嵌套于所述外罩(10)的内部；多个所述内嵌筒(20)旋转时，同一内嵌筒(20)，相同直径的所述通孔(21)与多个所述缺口(11)相对应。
5.根据权利要求4所述的土壤重金属污染的生物修复方法，其特征在于：根据S120测得的同一区域不同深度的同一种重金属污染物的浓度，旋转位于不同高度的内嵌筒(20)，使得不同深度，内嵌筒(20)上相应的通孔(21)与所述缺口(11)在径向方向上重叠。
6.根据权利要求4所述的的土壤重金属污染的生物修复方法，其特征在于：所述内嵌筒(20)的内壁上方设有环形阶梯(30)；所述通孔(21)位于所述环形阶梯(30)的下方；所述内嵌筒(20)叠于一起时，位于内层的内嵌筒(20)的底部位于与其相邻的外层所述内嵌筒(20)的环形阶梯(30)上。
7.根据权利要求4所述的的土壤重金属污染的生物修复方法，其特征在于：多个内嵌筒(20)套于一起时，位于外层的所述内嵌筒(20)上边缘低于与其相邻的内层所述内嵌筒(20)的通孔(21)的下边缘；所述内嵌筒(20)的上边缘设有把手(40)；所述把手(40)从所述内嵌筒(20)延伸至所述外罩(10)的上方。
8.根据权利要求7所述的的土壤重金属污染的生物修复方法，其特征在于：所述把手(40)的厚度小于所述内嵌筒(20)的筒壁厚度。
9.根据权利要求4所述的的土壤重金属污染的生物修复方法，其特征在于：处于最外层的内嵌筒(20)外径小于等于所述外罩(10)的内径。
10.根据权利要求4所述的的土壤重金属污染的生物修复方法，其特征在于：所述外罩(10)和所述内嵌筒(20)均由滤网制备而成。
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