CN109590317A - 修复汞污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种修复汞污染土壤的方法，属于污染土壤的植物修复技术领域。本发明提供了一种修复汞污染土壤的方法，包括将芦竹种植在汞污染土壤中进行栽培管理，持续对汞污染土壤的修复。芦竹能有效地吸收和富集土壤中的汞，达到高效净化土壤的目的，绿色环保，整体操作简单，成本低，管理方便，且芦竹不会破坏土壤基本结构与性质，适用于大面积的汞污染土壤的修复，为汞污染土壤的植物修复提供了新的选择。芦竹属多年生植物，每年可成熟两次，可避免反复种植，节约了大量的人力和时间成本。修复了汞污染土壤的芦竹还可作为生物质燃料用于发电厂发电，还可用于生产沼气、板材，具有经济效益。

Description

修复汞污染土壤的方法

技术领域

本发明属于污染土壤的植物修复技术领域，具体涉及一种修复汞污染土壤的方法。

背景技术

汞是一种对环境和人体危害较大的元素，随着经济的高速增长和城市化的不断提高，全国范围内土壤的汞污染问题已十分严峻，尤其对农田土壤造成了严重危害，调查结果表明，汞污染土壤对水环境和农产品的质量构成了显著威胁，因为农田土壤中的无机汞可以在硫酸盐还原菌或化学作用下转化为毒性更大，能通过食物链产生生物放大效应的甲基汞，进而导致汞的生物累积效应发生。

汞是在生态系统中能完善循环的重金属，汞排入水中后，通过食物链，受汞污染的水中的鱼体内甲基汞的浓度比水中的汞高上万倍，甲基汞易被人体吸收，人类食用了含有甲基汞的动植物后，甲基汞易溶于脂类中，且被人体吸收后排出慢，而且分子结构中的碳-汞键不易切断，因此汞在体内也不易分解。汞属于高神经毒剂，多在脑部积累，能够破坏人的中枢神经系统，可导致脑损伤和死亡，对口、粘膜和牙齿有不良影响，水俣病就是汞中毒的一种。

为了减少汞通过生态系统进入到人体内，亟需降低汞污染土壤中的汞含量，目前，针对汞污染土壤的处理方法主要有以下三种途径：(1)热处理技术，这种方法是利用汞的挥发性对污染土壤进行加热，使土壤中单质汞挥发，这种方法投资成本非常高高，处理设备费用昂贵，不宜大面积使用，且汞挥发至大气中同样也是一种污染；(2)原位固化学稳定化技术，这种方法是利用化学物质将土壤中的汞钝化，以减缓汞在土壤中的移动性，这种方法处理后，土壤中的汞实质上并未除去，若条件改变，被固定的污染物可能将重新被释放；(3)生物修复技术，这种方法是利用植物吸收和富集土壤中的汞，以达到净化土壤的目的，这种方法绿色环保，更适应环境保护的要求，越来越受到各国政府重视，例如，专利CN10750245A就是利用植物吸收和富集土壤中的汞，但是这个专利需要利用水稻、油菜和苎麻三种植物依次种植在汞污染土壤中，且这些植物都是一年生植物，生命周期短，如果三种植物种植后依然无法将土壤中的汞降低至符合要求的低浓度范围内，就需要重新种植，耗时耗力，且汞含量降低有限，修复时间周期长。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种修复汞污染土壤的方法，该方法利用芦竹有效去除汞污染土壤中的汞含量，能够克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。

根据本发明第一个方面，提供了一种修复汞污染土壤的方法，包括以下步骤：将芦竹种植在汞污染土壤中进行栽培管理，持续对汞污染土壤的修复。

优选地，将芦竹种植在汞污染土壤中进行栽培管理，当芦竹成熟后，收割芦竹的地上部分或移走整株，重复上述步骤，直到土壤中的汞含量降低至1.5mg/kg以下，完成对汞污染土壤的修复。

优选地，所述汞污染土壤中汞元素的浓度为30.13-227.99mg/kg。

优选地，所述芦竹的种植方式为直接播种和/或将芦竹幼苗种植在汞污染土壤中，优选为将芦竹幼苗种植在汞污染土壤中；

优选地，所述芦竹幼苗的种植时间为3月份-4月份，优选为3月20日-4月10日；

优选地，所述芦竹幼苗的植株密度为2000-3000株/亩；

优选地，所述芦竹幼苗的株距为25-35cm，行距35-45cm。

优选地，所述栽培管理包括依次进行浇水、排水、施肥、杀虫和除草。

优选地，通过浇水和/或排水使土壤中的含水量为45％-75％。

优选地，所述施肥是指在汞污染土壤种植芦竹前施肥，并在收割芦竹地上部分后进行追肥；

优选地，所述施肥和追肥的肥料为三元复合肥；

优选地，所述施肥的施用量为75-85千克/亩；

和/或，所述追肥的施用量为20-30千克/亩。

优选地，所述杀虫用的杀虫剂为5％氯氰吡虫啉乳油，杀虫剂的施用量为50-60毫升/亩。

优选地，所述除草用的除草剂为阿特拉津和乙草胺，阿特拉津和乙草胺的重量比为1:1，除草剂的施用量为250-350毫升/亩。

优选地，修复汞污染土壤的方法包括以下步骤：

(a)选取汞污染土壤的农田，农田设种植块和排水沟，种植块和排水沟间隔分布，种植块宽度为100-150cm，排水沟宽度为25-50cm；

(b)选取根系完整的芦竹幼苗，在生根粉溶液中浸泡25-35min，生根粉为国光牌，生根粉溶液中生根粉与水的重量体积比为1：4000-6000g/mL；

(c)3月20日-4月10日期间，对步骤(a)中的汞污染土壤施三元复合肥，施用量为75-85千克/亩，然后种植步骤(b)的芦竹幼苗，植株密度为2000-3000株/亩，株距为25-35cm，行距为35-45cm，土壤含水量为45％-75％，12月中旬进行收割；

(d)对收割芦竹后的土壤进行追肥，施用量为20-30千克/亩；除草，杀虫，第二年7月上旬进行收割；

(e)对收割芦竹后的土壤进行追肥，第二年12月中旬进行收割；

(f)重复步骤(d)和(e)，直到土壤中汞含量达到环境安全标准，完成对汞污染土壤的修复。

本发明提供了一种修复汞污染土壤的方法，包括以下步骤：将芦竹种植在汞污染土壤中进行栽培管理，完成对汞污染土壤的修复。该方法只需要将芦竹种植在汞污染土壤中，芦竹就能有效地吸收和富集土壤中的汞，达到高效净化土壤的目的，这种方法绿色环保，整体操作简单，处理费用低，管理方便，且芦竹不会带走土壤的肥力，不会破坏土壤基本结构与性质，适用于大面积的汞污染土壤的修复，为汞污染土壤的植物修复提供了新的选择。

芦竹属多年生植物，将芦竹种植在汞污染土壤中，芦竹吸收和富集土壤中的汞后，只需在芦竹成熟时不断收割芦竹的地上部分即可转移出土壤中的汞，直至土壤中的汞含量达标，可以避免一年生植物的反复种植，节约了大量的人力成本和时间成本，适用于大面积的推广和应用。此外，芦竹每年可成熟两次，也就是说，每年可以两次收割芦竹的地上部分，即可更有效地转移土壤中的汞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的芦竹不同时期的生长状况；A为0个月；B为3个月；C为6个月。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

根据本发明第一个方面，提供了一种修复汞污染土壤的方法，包括以下步骤：将芦竹种植在汞污染土壤中进行栽培管理，持续对汞污染土壤的修复。

该方法只需要将芦竹种植在汞污染土壤中，芦竹就能有效地吸收和富集土壤中的汞，达到高效净化土壤的目的，这种方法绿色环保，整体操作简单，处理费用低，管理方便，且芦竹不会带走土壤的肥力，不会破坏土壤基本结构与性质，适用于大面积的汞污染土壤的修复，为汞污染土壤的植物修复提供了新的选择。

芦竹属多年生植物，将芦竹种植在汞污染土壤中，芦竹吸收和富集土壤中的汞后，只需在芦竹成熟时不断收割芦竹的地上部分即可转移出土壤中的汞，直至土壤中的汞含量达标，可以避免一年生植物的反复种植，节约了大量的人力成本和时间成本，适用于大面积的推广和应用。此外，芦竹每年可成熟两次，也就是说，每年可以两次收割芦竹的地上部分，即可更有效地转移土壤中的汞。

本发明芦竹用于修复汞污染土壤后，收割得到的芦竹的地上部分，可作为生物质燃料用于发电厂发电，芦竹还可用于生产沼气、板材，而且对环境的影响很小。芦竹在修复土壤中的汞的同时，也能创造收益，具有经济效益。

作为进一步优选的技术方案，将芦竹种植在汞污染土壤中进行栽培管理，当芦竹成熟后，收割芦竹的地上部分或移走整株，重复上述步骤，直到土壤中的汞含量降低至1.5mg/kg以下，完成对汞污染土壤的修复；在该优选的实施方式中，通过利用芦竹是多年生植物的特点，通过反复收割芦竹的地上部分，直至土壤中的汞含量达到环境安全标准，避免了反复种植，节约了大量的人力成本和时间成本，适用于大面积的推广和应用。

作为进一步优选的技术方案，汞污染土壤中汞元素的浓度为30.13-227.99mg/kg；汞污染土壤中汞元素典型但非限制性的浓度为30.13mg/kg、40mg/kg、45mg/kg、50mg/kg、60mg/kg、65mg/kg、70mg/kg、75mg/kg、80mg/kg、90mg/kg、100mg/kg、105mg/kg、110mg/kg、120mg/kg、130mg/kg、135mg/kg、140mg/kg、145mg/kg、150mg/kg、160mg/kg、170mg/kg、175mg/kg、180mg/kg、185mg/kg、190mg/kg、195mg/kg、200mg/kg、205mg/kg、210mg/kg或227.99mg/kg。在该优选的实施方式中，汞的浓度在30.13-227.99mg/kg范围内时，芦竹都可以吸收和富集土壤中的汞，而且生长受到的影响较小，通过收割移除芦竹的地上部分，减少土壤中汞的含量，直到土壤中的汞含量达到环境安全标准，完成对汞污染土壤的修复。

作为进一步优选的技术方案，芦竹的种植方式为直接播种和/或将芦竹幼苗种植在汞污染土壤中。

作为进一步优选的技术方案，芦竹的种植方式为将芦竹幼苗种植在汞污染土壤中。

需要说明的是，芦竹幼苗种植之前，选取根系完整的芦竹幼苗，在生根粉溶液中浸泡25-35min，生根粉为国光牌，生根粉溶液中生根粉与水的重量比为1:4000-6000g/mL。

作为进一步优选的技术方案，芦竹幼苗的种植时间为3月份-4月份；在该优选的实施方式中，3月份-4月份的时间可用于种植芦竹幼苗，有利于芦竹幼苗的存活和生长。

作为进一步优选的技术方案，芦竹幼苗的种植时间为3月20日-4月10日；在该优选的实施方式中，3月底4月初种植芦竹幼苗，更利于芦竹幼苗的存活和生长。

作为进一步优选的技术方案，芦竹幼苗的植株密度为2000-3000株/亩；芦竹幼苗典型但非限制性的植株密度为2000株/亩、2050株/亩、2100株/亩、2150株/亩、2200株/亩、2250株/亩、2300株/亩、2350株/亩、2400株/亩、2450株/亩、2500株/亩、2550株/亩、2600株/亩、2650株/亩、2700株/亩、2750株/亩、2800株/亩、2850株/亩、2900株/亩、2950株/亩或3000株/亩。在该优选的实施方式中，通过合理调整芦竹幼苗的植株密度，有利于芦竹的良好生长。

作为进一步优选的技术方案，芦竹幼苗的株距为25-35cm，行距为35-45cm；在该优选的实施方式中，通过合理调整芦竹幼苗的株距和行距，有利于芦竹的良好生长。

作为进一步优选的技术方案，栽培管理包括依次进行浇水、排水、施肥、杀虫和除草；在该优选的实施方式中，通过对芦竹进行浇水、排水、施肥、杀虫和除草，有利于芦竹的良好生长。

作为进一步优选的技术方案，通过浇水和/或排水使土壤中的含水量为45％-75％；土壤中典型但非限制性的含水量为45％、48％、50％、52％、54％、56％、58％、60％、62％、64％、66％、68％、70％、72％或75％。在该优选的实施方式中，通过使得土壤中的含水量为45％-75％，更有利于芦竹的良好生长。

作为进一步优选的技术方案，施肥是指在汞污染土壤种植芦竹前施肥，并在收割芦竹地上部分后进行追肥；在该优选的实施方式中，通过对土壤进行施肥和追肥，更有利于芦竹的良好生长。

作为进一步优选的技术方案，施肥和追肥的肥料为三元复合肥；在该优选的实施方式中，三元复合肥可提高芦竹的生产力，从而进一步提高吸收和富集汞的能力。

作为进一步优选的技术方案，施肥的施用量为75-85千克/亩；和/或，追肥的施用量为20-30千克/亩。

作为进一步优选的技术方案，杀虫用的杀虫剂为5％氯氰吡虫啉乳油，杀虫剂的施用量为50-60毫升/亩；在该优选的实施方式中，通过施用杀虫剂，可有效避免虫害，从而使得芦竹顺利生长。

需要说明的是，“5％氯氰吡虫啉乳油”中的5％是指总有效成分含量为5％，其中，吡虫啉含量为1％，氯氟氰酯含量为4％；剂型为乳油。

作为进一步优选的技术方案，除草用的除草剂为阿特拉津和乙草胺，阿特拉津和乙草胺的重量比为1:1，除草剂的施用量为250-350毫升/亩；在该优选的实施方式中，通过施用除草剂，提高芦竹的生长力。

作为进一步优选的技术方案，修复汞污染土壤的方法包括以下步骤：

(a)选取汞污染土壤的农田，农田设种植块和排水沟，种植块和排水沟间隔分布，种植块宽度为100-150cm，排水沟宽度为25-50cm；

(b)选取根系完整的芦竹幼苗，在生根粉溶液中浸泡25-35min，生根粉为国光牌，生根粉溶液中生根粉与水的重量体积比为1：4000-6000g/mL；

(c)3月20日-4月10日期间，对步骤(a)中的汞污染土壤施三元复合肥，施用量为75-85千克/亩，然后种植步骤(b)的芦竹幼苗，植株密度为2000-3000株/亩，株距为25-35cm，行距35-45cm，土壤含水量为45％-75％，12月中旬进行收割；

(d)对收割芦竹后的土壤进行追肥，施用量为20-30千克/亩；除草，防虫，第二年7月上旬进行收割；

(e)对收割芦竹后的土壤进行追肥，第二年12月中旬进行收割；

(f)重复步骤(d)和(e)，直到土壤中汞含量达到环境安全标准，完成对汞污染土壤的修复。

在该优选的实施方式中，通过合理调整土壤的含水量、施肥量、种植密度、株距和行距，以及芦竹幼苗的状态，除草和杀虫，使得芦竹能够顺利成长，进而有效吸收和富集土壤中的汞。

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行进一步地说明。

实施例1

一种修复汞污染土壤的方法，包括以下步骤：

(a)按照地块自然分界，选取汞污染土壤的农田4块(如表1所示)，其汞的含量为119.26-227.99mg/kg，平均浓度为166.52mg/kg，农田设种植块和排水沟，种植块和排水沟间隔分布，种植块宽度为120cm，排水沟宽度为35cm。

表1汞污染农田基本情况

(b)选取根系完整的芦竹幼苗，在生根粉溶液中浸泡30min，生根粉为国光牌，生根粉溶液中生根粉与水的重量体积比为1：5000g/mL。

(c)三月底，对步骤(a)中的汞污染土壤施三元复合肥，施用量为80千克/亩，然后种植步骤(b)的芦竹幼苗，植株密度为2500株/亩，株距为30cm，行距40cm，土壤平均含水量为58.69％，12月中旬进行收割；此时，芦竹汞的含量如表2所示；芦竹的生长状况如图1所示。

(d)对收割芦竹后的土壤进行追肥，施用量为25千克/亩；除草，杀虫，第二年7月上旬进行收割；此时，芦竹汞的含量如表2所示。

(e)对收割芦竹后的土壤进行追肥，第二年12月中旬进行收割；此时，芦竹汞的含量如表2所示。

(f)重复步骤(d)和(e)，直到土壤中汞含量达到环境安全标准，完成对汞污染土壤的修复。地块1-地块4中芦竹修复过程中各个时间阶段对应的汞的平均含量以及汞的平均提取量。

表2汞污染农田芦竹汞平均含量

由表2可知，第2年的两次收获可以提取大约53.22g/亩的汞。

实施例2

一种修复汞污染土壤的方法，包括以下步骤：

(a)按照地块自然分界，选取汞污染土壤的农田4块(如表3所示)，汞的含量为30.13-60.10mg/kg，平均值为37.69mg/kg，农田设种植块和排水沟，种植块和排水沟间隔分布，种植块宽度为120cm，排水沟宽度为35cm。

表3汞污染农田基本情况

实验地名称	pH值	土壤含水量(％)	土壤汞含量(mg/kg)
				地块1	7.17	65.83％	30.13
地块2	7.35	59.43％	38.87
				地块3	7.53	60.32％	46.32
地块4	6.98	64.21％	35.45
				平均值	7.23	62.45％	37.69

(b)选取根系完整的芦竹幼苗，在生根粉溶液中浸泡30min，生根粉为国光牌，生根粉溶液中生根粉与水的重量体积比为1：5000g/mL。

(c)三月底，对步骤(a)中的汞污染土壤施三元复合肥，施用量为80千克/亩，然后种植步骤(b)的芦竹幼苗，植株密度为2500株/亩，株距为30cm，行距40cm，土壤含水量为62.45％，12月中旬进行收割；此时，土壤中汞的含量如表4所示。

(d)对收割芦竹后的土壤进行追肥，施用量为25千克/亩；除草，杀虫，第二年7月上旬进行收割；此时，土壤中汞的含量如表4所示。

(e)对收割芦竹后的土壤进行追肥，第二年12月中旬进行收割；此时，地块1-4中土壤中汞的平均含量如表4所示。

(f)重复步骤(d)和(e)，直到土壤中汞含量达到环境安全标准，完成对汞污染土壤的修复。

表4汞污染农田芦竹汞平均含量

由表4可知，在第2年的两次收获可以提取汞含量为59.12g/亩。

实施例1和2只需要将芦竹种植在汞污染土壤中，就能有效地吸收和富集土壤中的汞，达到高效提取、净化土壤的目的，这种方法绿色环保，整体操作简单，处理费用低，管理方便，且芦竹不会破坏土壤基本结构与性质，适用于大面积的汞污染土壤的修复，为汞污染土壤的植物修复提供了新的选择。

收割芦竹的地上部分后，经粉碎、压块处理，可作为生物质燃料用于发电厂发电，芦竹还可用于生产沼气、板材，而且对环境的影响很小。芦竹在修复土壤中的汞的同时，也能创造收益，具有经济效益。

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)

1.一种修复汞污染土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：将芦竹种植在汞污染土壤中进行栽培管理，持续对汞污染土壤的修复。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将芦竹种植在汞污染土壤中进行栽培管理，当芦竹成熟后，收割芦竹的地上部分或移走整株，重复上述步骤，直到土壤中的汞含量降低至1.5mg/kg以下，完成对汞污染土壤的修复。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述汞污染土壤中汞元素的浓度为30.13-227.99mg/kg。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述芦竹的种植方式为直接播种和/或将芦竹幼苗种植在汞污染土壤中，优选为将芦竹幼苗种植在汞污染土壤中；

优选地，所述芦竹幼苗的种植时间为3月份-4月份，优选为3月20日-4月10日；

优选地，所述芦竹幼苗的植株密度为2000-3000株/亩；

优选地，所述芦竹幼苗的株距为25-35cm，行距为35-45cm。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述栽培管理包括依次进行浇水、排水、施肥、杀虫和除草。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过浇水和/或排水使土壤中的含水量为45％-75％之间。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述施肥是指在汞污染土壤种植芦竹前施肥，并在收割芦竹地上部分后进行追肥；

优选地，所述施肥和追肥的肥料为三元复合肥；

优选地，所述施肥的施用量为75-85千克/亩；

和/或，所述追肥的施用量为20-30千克/亩。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述杀虫用的杀虫剂为5％氯氰吡虫啉乳油，杀虫剂的施用量为50-60毫升/亩。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述除草用的除草剂为阿特拉津和乙草胺，阿特拉津和乙草胺的重量比为1:1，除草剂的施用量为250-350毫升/亩。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)选取汞污染土壤的农田，农田设种植块和排水沟，种植块和排水沟间隔分布，种植块宽度为100-150cm，排水沟宽度为25-50cm；

(b)选取根系完整的芦竹幼苗，在生根粉溶液中浸泡25-35min，生根粉为国光牌，生根粉溶液中生根粉与水的重量体积比为1：4000-6000g/mL；

(c)3月20日-4月10日期间，对步骤(a)中的汞污染土壤施三元复合肥，施用量为75-85千克/亩，然后种植步骤(b)的芦竹幼苗，植株密度为2000-3000株/亩，株距为25-35cm，行距35-45cm，土壤含水量为45％-75％，12月中旬进行收割；

(d)对收割芦竹后的土壤进行追肥，施用量为20-30千克/亩；除草，杀虫，第二年7月上旬进行收割；

(e)对收割芦竹后的土壤进行追肥，第二年12月中旬进行收割；

(f)重复步骤(d)和(e)，直到土壤中汞含量达到环境安全标准，完成对汞污染土壤的修复。