CN108246798A

CN108246798A - 利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法

Info

Publication number: CN108246798A
Application number: CN201711458461.3A
Authority: CN
Inventors: 李春林; 陈舒; 曹志泉; 曲宁
Original assignee: QINGDAO GUANZHONG ECOLOGICAL CO Ltd
Current assignee: QINGDAO GUANZHONG ECOLOGICAL CO Ltd
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2018-07-06
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: CN108246798B

Abstract

本发明提供利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法，涉及重金属污染土壤植物修复技术领域，整理待修复区域，清除杂物，对地面凸起部位进行平整处理，而后在土壤表层喷播含有种子的基质层，基质层厚度为3～5cm，种子为白刺、梭梭、花棒、小叶锦鸡儿中的任意一种或几种，通过植物生长，富集吸收土壤中重金属铅、铬、锌，减少土壤污染程度。本发明具有操作简单，修复成本、后期维护成本低，重金属富集效果好，治理效率高，可大面积推广应用的有益效果。

Description

利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法

技术领域

本发明涉及重金属污染土壤植物修复技术领域，尤其是利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法。

背景技术

随着全球经济化的迅速发展，各种污染物不断得向环境释放，含有重金属的污染物以各种形式进入到土壤环境，污染日趋严重。由于土壤重金属污染具有多源性、隐蔽性、积蓄性、不可逆性和污染后果的严重性等特点，土壤重金属污染被环境学界比喻为“化学定时炸弹”。

土壤中重金属的主要迁移主要有：机械迁移、物理-化学迁移(如溶解-沉淀、氧化-还原等)和生物迁移三个过程，严重破坏了原有土壤的生态功结构和功能稳定，重金属还可能通过食物链迁移到动物、人体内，严重危害动物、人体的健康，镉米、砷毒、血铅等重金属污染危害近年来常见报道，土壤重金属污染已经成为土壤污染中倍受关注的公共问题。发达国家针对土壤重金属污染修复已经有30年以上的土壤修复经验，中国起步较晚，但十分重视相关技术的研究和应用。

经过近年来不断的探索发展，用于治理土壤重金属污染的修复技术主要有物理修复、化学修复和生物修复，但是物理修复和化学修复技术投资昂贵，对土壤性质、土层结构以及生物多样性的破坏性较大，对大面积的污染土壤不宜使用。植物修复具有修复成本低，是目前普遍使用的大面积重金属土壤污染治理技术，通过种植草本植物，根系吸收富集土壤中的重金属污染物，通过植物生长将其转移胆藏到植物茎、叶等地上部分，收割地上部分并作处理。公告号CN106238446A的专利公开了一种利用草本植物间作修复重金属污染土壤的方法，它是将草本植物以间作的方式种植在重金属离子污染的土壤中，对重金属污染土壤中的重金属进行累积选择性吸收，土壤中的重金属离子转移到植物的地上部分，定期将植物地上部分移走，逐步降低污染土壤中重金属离子的含量，进而修复重金属污染的土壤。公告号 CN104607444A的专利是利用香附子来修复重金属污染的土壤，需要人工的养护，幼苗生长前期在修复场地定期的施肥、浇水，保证香附子旺盛的生长态势，直至一个生长周期结束，存在后期养护繁琐、养护成本高的问题。CN 106238446 A专利是将四种草本植物以间作的方式种植在重金属离子的污染土壤中，通过不同的草本植物对重金属离子的超累积选择性吸收，土壤中的重金属离子转移到植物的地上部分，但是在操作过程中要注意当重金属污染浓度高时，需先覆盖一层无污染的优质土壤以保证目标种子的成活，当土壤污染浓度低时可直接播种，这两种播种方法均需要人工进行养护，对播种区域洒水使土壤的田间持水量保持在 75～80％，直至出苗。存在收割成本高，且需要每年处理收割的富含重金属污染物的植物地上部分，处理方式繁琐，污染治理成本高，且不能吸收深层土壤中的重金属污染物，修复不彻底，修复效果较差的问题。

发明内容

本发明提供可大面积推广使用利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法，解决了现有技术中不可以大面积推广使用，植物富集重金属污染物效果差，纯草本植物修复，种植方式繁琐，后期护理成本高，污染治理成本高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：包括如下步骤：(1)修整待修复重金属污染区域，将杂物、杂草、垃圾等清除，对于地面凸起部位进行平整处理；(2)喷播基质，在整平的区域上喷播含有种子的种植基质，所述种子为转运系数大于1.5的植物，通过植物根系生长富集土壤中的重金属污染物。

基质层在种子萌芽过程中提供其需要的水份及营养物质，保证种子初期能正常的生长发育。

作为进一步地优选，所述重金属污染物包括铅、铬、锌。

作为进一步地优选，所述种植基质包括以下体积比计的组分，粘质土15％-29％；珍珠岩 8％-20％；蛭石13％-18％；草炭土8％-15％；缓释肥2％-4％；稳定剂1％-3％；团粒剂0.35％-0.38％；种子0.5％-5％；清水28％-38％。

植物所需的营养物质由基质层提供，无需人工追肥，降低后期养护成本；可降低高浓度污染土壤对种子的毒害作用，保证植物种子正常发芽，生长；述珍珠岩和蛭石起到保水及增大土壤孔隙度的作用，改善土壤结构，优化土壤理化性质；稳定剂使基质层结构稳定，耐冲刷、抗风蚀；团粒剂令基质形成有效团粒结构，稳定基质的保水保肥能力，优化土壤结构。

作为进一步地优选，所述种植基质包括以下体积比计的组分：粘质土25％；珍珠岩15％；蛭石13％；草炭土10％；缓释肥2％；稳定剂1％；团粒剂0.35％；种子3.55％；清水30.1％。

作为进一步地优选，所述植物为白刺、梭梭、花棒、小叶锦鸡儿中的任意一种或几种。

采用乔灌相结合的方式，所选植物具有较强的恶劣天气耐受性，生命力较强，在污染土壤中易于成活，部分植物生长繁殖很快，根系发展，同时可以防止水土流失，具有良好的景观效果。

作为进一步地优选，所述的缓释肥为专用复合肥和过磷酸钙。

作为进一步地优选，专用复合肥为含有氮磷、钾养分的肥料，其中氮、磷、钾的重量比是12：9：9。

作为进一步地优选，所述稳定剂是阳离子乳化沥青。

阳离子乳化沥青使制备的基质层结构稳定，且能在表面形成一层稳定的薄膜，具有耐雨水冲刷和抑制水份蒸发的作用。

作为进一步地优选，所述团粒剂为聚丙烯酸酯。

作为进一步地优选，所述基质厚度为3～5cm。

本发明的有益效果：利用喷播技术在污染土壤表层覆盖一层带有种子层的具有稳定结构的营养基质层，具有保水保肥的作用，保证前期种子的萌发需要的条件，使植物快速达到最大生物量；利用喷播技术快速形成具有保水保肥的稳定的基质层，为植物生长提供了很好的生长条件，植物生长迅速，成活率高；采用乔灌相结合的方式进行修复，既有重金属富集和转移能力，又有耐受性和景观价值；植物生物量大，能最大限度的将土壤中的污染物通过植物提取出来，降低土壤中重金属的含量；白刺、梭梭、花棒、小叶锦鸡儿，通过对植物体内重金属污染物的检测，此四种植物对于重金属铅、锌、铬的转运能力强，转运系数都高于1.5；四种植物的根系长度均远远长于含有种子的基质层厚度5cm，即可以穿透基质层深入到污染土壤中对其进行重金属污染物的修复；在重金属植物修复方面提供了一些新的富集植物品种，防止水土流失，种植成本低，植物易种易采，管理方便，社会接受度高，适宜在大面积的重金属污染土壤治理工程中广泛应用。

具体实施例

下面将阐述本发明的实施例，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例1

利用喷播技术修复重金属铅、铬、锌污染土壤的方法，步骤如下，(1)修整待修复重金属污染区域，将杂物、杂草、垃圾等清除，对于地面凸起部位进行平整处理；(2)喷播基质，在整平的区域上喷播含有种子的种植基质，厚度为3～5cm，种子为白刺、梭梭、花棒、小叶锦鸡儿中的任意一种或几种，通过植物根系生长富集土壤表层与深层的重金属污染物。

种植基质包括以下体积比计的组分，粘质土25％；珍珠岩15％；蛭石13％；草炭土10％；缓释肥2％；稳定剂1％；团粒剂0.35％；种子3.55％；清水30.1％。缓释肥为专用复合肥和过磷酸钙，专用复合肥为含有氮磷、钾养分的肥料，其中氮、磷、钾的重量比是12：9：9；稳定剂是阳离子乳化沥青；团粒剂为聚丙烯酸酯。

实施例2

种植基质包括以下体积比计的组分，粘质土15％；珍珠岩8％；蛭石16.12％；草炭土15％；缓释肥4％；稳定剂3％；团粒剂0.38％；种子0.5％；清水38％。缓释肥为专用复合肥和过磷酸钙，专用复合肥为含有氮磷、钾养分的肥料，其中氮、磷、钾的重量比是12：9：9；稳定剂是阳离子乳化沥青；团粒剂为聚丙烯酸酯。

实施例3

种植基质包括以下体积比计的组分，粘质土29％；珍珠岩8.65％；蛭石18％；草炭土8％；缓释肥2％；稳定剂1％；团粒剂0.35％；种子5％；清水28％。缓释肥为专用复合肥和过磷酸钙，专用复合肥为含有氮磷、钾养分的肥料，其中氮、磷、钾的重量比是12：9：9；稳定剂是阳离子乳化沥青；团粒剂为聚丙烯酸酯。

实施例4

利用喷播技术修复重金属铅、铬、锌污染土壤的方法，步骤如下，(1)修整待修复重金属污染区域，将杂物、杂草、垃圾等清除，对于地面凸起部位进行平整处理；(2)喷播基质，在整平的区域上喷播含有种子的种植基质，种子为白刺、梭梭、花棒、小叶锦鸡儿中的任意一种或几种，通过植物根系生长富集土壤表层与深层的重金属污染物。

种植基质包括以下体积比计的组分，粘质土18％；珍珠岩20％；蛭石14％；草炭土8.5％；缓释肥3％；稳定剂2％；团粒剂0.37％；种子3.13％；清水31％。缓释肥为专用复合肥和过磷酸钙，专用复合肥为含有氮磷、钾养分的肥料，其中氮、磷、钾的重量比是12：9：9；稳定剂是阳离子乳化沥青；团粒剂为聚丙烯酸酯。

喷播植物为白刺、梭梭、花棒、小叶锦鸡儿四种植物，在播种前进行发芽率实验测试，结果可知，空白实验中白刺、梭梭、花棒、小叶锦鸡儿的发芽率依次为60％、91％、62％、73％，按修复场地重金属污染浓度对种子进行污染实验，结果可知，四种植物的发芽率未发生明显变化，说明该实验方案可以避免重金属污染对植物发芽的影响。

2013年，选择在某重金属铅、铬、锌污染土壤区域，运用实施例1的方法，向污染区域均匀喷播含有白刺、梭梭、花棒、小叶锦鸡儿种子的基质，种植密度为40-80株/m²，1年后白刺、梭梭、花棒、小叶锦鸡儿的根系长度分别为2.5、1.3、3.1、1.4m，2年后白刺、梭梭、花棒、小叶锦鸡儿的根系长度分别为4.7、2.9、5.8、2.2m，3年后白刺、梭梭、花棒、小叶锦鸡儿的根系长度分别为5.7、3.4、6.8、2.9m。

可见四种植物生长良好，根系可达土壤深度，可富集吸收深层土壤中的重金属污染物，实现污染区域彻底修复。

植物修复效果实验

选择在某重金属铅、铬、锌污染土壤区域，其中重金属污染物的浓度：铅198.85mg/kg，铬237.56mg/kg，锌408.74mg/kg，运用实施例1所述的方法，向污染区域均匀喷播含有白刺、梭梭、花棒、小叶锦鸡儿种子的基质，经过对植物样品的采集，植物体内的重金属含量发生了一些变化，如表1所示。

表1植物体内重金属含量

土壤中重金属含量变化如表2所示：

表2土壤中重金属的含量

植物生长时间	铅mg/kg	铬mg/kg	锌mg/kg
				1年	120.35	157.92	292.53
2年	75.32	103.27	180.25
				3年	47.25	80.75	94.27

从表2可以看出，经过几年的修复，污染场地重金属污染物逐渐转移到植物体内，这四种植物可以应用到重金属污染土壤中的修复工程中。

上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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.利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)修整待修复重金属污染区域，将杂物、杂草、垃圾等清除，对于地面凸起部位进行平整处理；(2)喷播基质，在整平的区域上喷播含有种子的种植基质，所述种子为转运系数大于1.5的植物，通过植物根系生长富集土壤中的重金属污染物。

2.根据权利要求1所述的利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述重金属污染物包括铅、铬、锌。

3.根据权利要求2所述的利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述种植基质包括以下体积比计的组分，粘质土15％-29％；珍珠岩8％-20％；蛭石13％-18％；草炭土8％-15％；缓释肥2％-4％；稳定剂1％-3％；团粒剂0.35％-0.38％；种子0.5％-5％；清水28％-38％。

4.根据权利要求3所述的利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述种植基质包括以下体积比计的组分：粘质土25％；珍珠岩15％；蛭石13％；草炭土10％；缓释肥2％；稳定剂1％；团粒剂0.35％；种子3.55％；清水30.1％。

5.根据权利3所述的利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述植物为白刺、梭梭、花棒、小叶锦鸡儿中的任意一种或几种。

6.根据权利要求5所述的利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述的缓释肥为专用复合肥和过磷酸钙。

7.根据权利要求6所述的利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，专用复合肥为含有氮磷、钾养分的肥料，其中氮、磷、钾的重量比是12：9：9。

8.根据权利要求5或6所述的利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述稳定剂是阳离子乳化沥青。

9.根据权利要求8所述的利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述团粒剂为聚丙烯酸酯。

10.根据权利要求3所述的利用喷播技术修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述基质厚度为3～5cm。