CN109226219A - 一种氮肥强化空心莲子草修复镉污染土壤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氮肥强化空心莲子草修复镉污染土壤的方法，属于重金属污染土壤修复技术。其特征是：(1)氮肥施用量为240kg/hm2，施用方法为分三次施用，即在植物种植后第10天、第20天、第30天各施总施用量的1/3；(2)修复用植物为空心莲子草；(3)植物种植密度为36株/m2；(4)植物收获时期及收获方法：在植物种植后45天一次性收获。在土壤镉污染地区(土壤镉含量2mg/kg，达到食用农产品产地土壤镉含量限值的3倍以上，属重度污染)，通过4轮、约180天的植物修复，可以将土壤的镉含量降低到符合我国食用农产品产地土壤质量标准(土壤镉含量<0.3mg/kg)。

Description

一种氮肥强化空心莲子草修复镉污染土壤的方法
技术领域
本发明为一种氮肥强化空心莲子草修复镉污染土壤的方法，属于重金属污染土壤修复技术。
背景技术
20世纪50年代以来，随着人口数量的大幅度增加，采矿、冶炼和制造等工业的快速发展、农用化学品的大量使用及城市污水污物的排放，Cd、Pb、Hg、Cu等对生物有毒的金属元素在环境中快速、过量地积累。这一由人类活动造成的环境污染问题引起了广泛关注，这些金属元素的大部分被概括在一起，被称之为“重金属(Heavy metals)”元素。在各重金属元素中，镉(Cd)是受到关注程度最高的元素之一，因为Cd容易被植物吸收，并常常通过食物链向人体富集。
Cd对人体毒性极高，且易被人体吸收积累。有充分研究结果证明，Cd对动物的肺部、前列腺、肾上腺、睾丸及造血系统等多种器官有很强的致癌作用。据日本研究，长期食用Cd含量高的大米会引起人体肾脏功能紊乱，导致死亡率上升，寿命缩短。发生于日本富山县神通川流域的骨痛病，已被日本环境机构证实是由于当地居民长期食用被Cd污染的大米所致。Cd已被国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer)确定为对人类的致癌物质。
在中国工矿区及经济发达地区，随着人口数量的快速增加、工业的发展及农用化学品的大量施用，农田土壤的重金属污染日趋严重。我国对二十多处采矿、冶炼及工业废水污染点的调查表明，一些地区的农田Cd污染非常严重，且面积和程度呈上升趋势。如广西阳朔铅锌矿废水污染的农田土壤含Cd量达10-136mg/kg；沈阳张士灌区受污染农田面积2800hm2，土壤Cd含量5-7mg/kg；湖北大冶炼铜厂的烟囱排出的镉对周围10km范围的农田造成污染，污染农田面积达8700hm2；上海炼锌厂排放的含镉废水所污染的农田土壤平均镉含量达7.7mg/kg；“世界钨都”江西大余县遍布钨矿厂，受污水灌溉农田面积达5000多hm2，土壤平均镉含量为0.62mg/kg，与日本神通川流域的镉污染情况相似。上述污染地区水稻籽粒Cd浓度为0.29-1.09mg/kg，全部超过国家卫生标准。中国科学院南京土壤所对江苏省8市28县的抽样检测表明，江苏省部分地区粮食(大米、小麦、面粉)的Cd浓度超标率达25％。而且，水稻对Cd的吸收和积累有一个显著的特点是：往往生长并未受到影响，但稻米的Cd浓度已超过卫生标准数倍,甚至十多倍。因此，Cd在土壤-稻米-人类系统中的移动和累积受到高度关注。
据研究报道，一些植物对污染土壤中的重金属具有极强的富集能力，其体内的重金属浓度可达其生长土壤中重金属浓度的数百、甚至几千倍。因此这些植物在修复重金属污染土壤方面具有广阔的应用前景。
重金属污染土壤的植物修复技术是一种利用自然生长的植物或者通过遗传工程培育植物来修复重金属污染土壤的总称。主要包括植物稳定技术和植物萃取技术。植物萃取技术也被称为植物富集技术，它指利用专性植物根系吸收一种或几种重金属,并将其转移、贮存到地上部分，然后收获茎叶，集中处理，因而能从根本上清除土壤中的重金属，但不同种类的植物对重金属的耐性及吸收、提取重金属的能力差异很大，而且植物的生长环境和生长状况对其吸收、提取重金属的功能影响也很大。目前，在重金属污染土壤的植物修复领域，关于植物种类选择、配置及生长状况控制方面还非常缺乏研究，严重限制了重金属污染土壤植物修复技术在实际工作中的应用。
氮肥可以促进植物的生长，提高植物的根系活力，因而可能会增加植物对土壤中重金属的吸收量，增强植物修复重金属污染土壤的能力。本发明在申请人多年研究的基础上，公开了一种氮肥强化空心莲子草修复镉污染土壤的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种氮肥强化空心莲子草修复镉污染土壤的方法，在镉污染土壤中(土壤镉浓度2mg/kg，达到食用农产品产地土壤镉含量限值的3倍以上，属重度污染)，通过4轮修复，可以将土壤的镉含量降低到符合我国食用农产品产地土壤质量标准(土壤镉含量&lt;0.3mg/kg)(参见附图1)。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氮肥强化空心莲子草修复镉污染土壤的方法，其特征是：(1)氮肥施用量为240kg/hm2，施用方法为分三次施用，即在植物种植后第10天、第20天、第30天各施总施用量的1/3；(2)修复用植物为空心莲子草；(3)植物种植密度为36株/m2；(4)植物收获时期及收获方法：在植物种植后45天一次性收获，将整株植物连根拔起，然后集中处理。植物收获后平整土壤，根据需要可进行下一轮植物修复；(5)氮肥施用时，将土壤灌水到浅水层(3-5cm)，施用后让水层自然落干后(水层消失)再灌水到浅水层(3-5cm)，如此重复进行，直到植物收获。
本发明的有益效果是：在土壤镉污染地区(土壤镉含量2mg/kg，达到食用农产品产地土壤镉含量限值的3倍以上，属重度污染)，通过4轮、约180天的植物修复，可以大幅度降低土壤的镉含量。通过该申请专利技术方案的实施，可以将土壤的镉含量降低到符合我国食用农产品产地土壤质量标准(土壤镉含量&lt;0.3mg/kg)(参见附图1)。
附图说明
图1不同修复次数的土壤镉含量
具体实施方式
实施例1：一种氮肥强化空心莲子草修复镉污染土壤的方法。具体实施方式为：(1)氮肥施用量为240kg/hm2，施用方法为分三次施用，即在植物种植后第10天、第20天、第30天各施总施用量的1/3(见表1)；(2)修复用植物为空心莲子草；(3)植物种植密度为36株/m2；(4)植物收获时期及收获方法：在植物种植后45天一次性收获，将整株植物连根拔起，然后集中处理。植物收获后平整土壤，根据需要可进行下一轮植物修复；(5)氮肥施用时，将土壤灌水到浅水层(3-5cm)，施用后让水层自然落干后(水层消失)再灌水到浅水层(3-5cm)，如此重复进行，直到植物收获。
表1不同氮肥施用量及施用方法下空心莲子草对土壤中镉的吸收量(mg/m2)
注：一次施用为在植物种植后第10天按施用量一次性施用；分二次施用为在植物种植后第10天、第20天各施总施用量的50％；分三次施用为在植物种植后第10天、第20天、第30天各施总施用量的1/3。
表1中研究数据证明，在氮肥施用量为240kg/hm2、采用分三次施用的施用方法时，植物吸收镉的量几乎达到最高值；在氮肥施用量为320kg/hm2、采用分三次施用的施用方法时，植物的吸镉量虽有微量增加，从经济效益角度不宜选用。附图1中研究数据证明，本实施例可以快速、大幅度降低土壤镉含量。图中数据是在土壤镉浓度为2mg/kg(重度污染程度，达到食用农产品产地土壤镉含量限值的3倍以上)条件下获得的。通过该申请专利技术方案4轮、约180天的实施，可以将土壤的镉含量降低到符合我国食用农产品产地土壤质量标准(土壤镉浓度&lt;0.3mg/kg)。

Claims (1)

1.一种氮肥强化空心莲子草修复镉污染土壤的方法，其特征是：氮肥施用量为240kg/hm2，施用方法为分三次施用，即在植物种植后第10天、第20天、第30天各施总施用量的1/3；修复用植物为空心莲子草，植物种植密度为36株/m2，在植物种植后45天一次性收获。
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