CN110523769B - 一种含砷农药和/或五氯酚污染土壤的多植物联合修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种含砷农药和/或五氯酚污染土壤的多植物联合修复方法，所选用植物为蜈蚣草、小飞蓬及三叶草，包括如下步骤：检测土壤pH值；用石灰调节土壤pH值至6.5‑8.5之间；把植物种植在污染土壤上，蜈蚣草和小飞蓬相间条播，三叶草种子均匀撒播，每年收割植物的地上部分，将所收获的植物进行焚烧处理，所得灰分进行无害化处理，以年为修复周期，反复收割和焚烧，直到被污染中含砷农药和五氯酚的含量达到国标限定值以下时修复结束。该方法中蜈蚣草主要富集含砷农药，小飞蓬和三叶草主要修复五氯酚污染，形成了高中矮三层立体结构，充分利用植物生长空间，生物量增加，修复速度加快；三叶草的共生固氮菌不仅为其它植物生长提供氮素，还能加速修复。

Description

一种含砷农药和/或五氯酚污染土壤的多植物联合修复方法

技术领域

本发明涉及土壤有机污染物治理技术领域，特别涉及一种含砷农药和/或五氯酚污染土壤的多植物联合修复方法。

背景技术

含砷农药和五氯酚都有杀虫、杀菌作用，这两种农药的单独和复合污染经常存在，并随着水、空气、食品进入食物链，对人造成严重的健康问题。含砷农药，是指含砷元素的有机化合物农药，还含有部分无机砷，主要品种有稻脚青、稻宁、田安、甲基硫砷等，这类农药及其分解产物对人、畜都有较高的毒性，同时容易在土壤和农产品中积累。中毒早期常见有消化道症状，如口及咽喉部有干、痛、烧灼、紧缩感、声嘶、恶心、呕吐、吞咽困难、腹痛和腹泻等。五氯酚(PCP)作为农药和木材防腐层在世界范围内大量使用。在我国，PCP的钠盐是血吸虫病防治中杀灭钉螺的主要药物。由于化学性质稳定,不易降解而残留在环境中,通过食物链进入人体,可长时间蓄积于肝、肾及脂肪中,不仅对人体有直接危害,而且可能在遗传学上具有潜在危险性。

对于含砷农药和/或五氯酚污染土壤，目前的修复方法主要以物理、化学方法和微生物法为主，植物修复方法较少。国内外常见的物理化学方法有芬顿试剂的应用、金属及金属化合物的作用、光化学作用、电化学作用、臭氧作用、超声波作用和联合作用，但都有操作繁琐或成本高等缺点,而且难于应用原位修复；微生物降解方法，国外在吸收和降解五氯酚方面做了大量研究，但成本高，实际应用仍然不成熟。植物修复是利用绿色植物来转移、容纳或分解污染物，从土壤或空气中去除，植物修复具有成本低、不破坏环境、保护人类健康和易于被大众所接受等特点受到人们极大关注，但目前植物修复方法还处于探索阶段，技术不成熟，修复植物多是植株矮小，存在生长速度慢，生物量小，造成修复周期长，对应用于实际工程造成了很大的限制等问题。

发明内容

为解决现有植物修复方法对含砷农药和/或五氯酚修复周期长、实际应用效果差、其它修复方法成本高等问题，本发明提供一种含砷农药和/或五氯酚污染土壤的多植物联合修复方法。

本发明的技术方案：

一种含砷农药和/或五氯酚污染土壤的多植物联合修复方法，其特征在于所述植物包括蜈蚣草、小飞蓬及三叶草，以年度为周期包括如下步骤：播种、收割和焚烧。

播种时，蜈蚣草和小飞蓬相间条播，条播距离30-50cm，三叶草种子均匀撒播，蜈蚣草采用种苗移栽，每亩500-1500株；小飞蓬的播种量为0.5-3千克/亩，三叶草的播种量为0.5-4千克/亩。

每年收割植物的地上部分，将所收获的植物进行焚烧处理，所得灰分进行无害化处理。

每年检测土壤中含砷农药和/或五氯酚含量，维护和管理植物，进行收割和焚烧，直到被污染中含砷农药和五氯酚的含量达到国标限定值以下时修复结束，修复时间为2-3年。

若土壤为酸性，则在播种前对土壤进行pH值预处理：将待处理土壤与石灰混合，调节污染土壤pH至6.5-8.5之间，再进行播种，提供利于植物生长的环境，石灰经济实惠，最常用，当然也可使用其它物质调节土壤pH。

小飞蓬、蜈蚣草、三叶草的生长高度依次降低，所述小飞蓬的生长高度为50-150厘米，所述蜈蚣草的生长高度为40-60厘米，所述三叶草的生长高度为10-40厘米。

本发明的有益技术效果：

本发明提供了一种含砷农药和/或五氯酚污染土壤多植物联合修复方法，选用蜈蚣草、小飞蓬及三叶草三种植物联合修复含砷农药和/或五氯酚污染土壤。所用蜈蚣草为凤尾蕨科凤尾蕨属植物，学名为Pteris vittata L，为砷的超富集植物；小飞蓬为菊科白酒草属草本植物，学名为Conyza canadensis(L.)Cronq，嫩茎、叶可作猪饲料；全草入药消炎止血、祛风湿，治血尿、水肿、肝炎、胆囊炎、小儿头疮等症；三叶草为豆科车轴草属植物(白三叶为主)，学名为Trifolium repens L，为优质牧草。生长高度小飞蓬、蜈蚣草、三叶草依次降低，形成了高中矮三层立体结构，充分利用植物生长空间，增加生物量，从而大大提高植物的修复能力，增加修复速度，缩短修复周期；蜈蚣草主要富集含砷农药，小飞蓬和三叶草主要修复五氯酚污染，而且三叶草具有共生固氮菌，不仅能为其他植物生长提供氮素，还能在固氮菌的作用下加速修复。综上，本方法的三种植物联合修复方法，具有协同作用，通过吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用，有效净化含砷农药污染土壤、五氯酚污染土壤及复合污染土壤，更有效的净化环境，优于单一植物。

该方法可通过以下步骤实现：

首先测定污染土壤pH，并用石灰调节土壤pH至6.5-8.5之间，以更利用植物生长，并测定含砷农药和/或五氯酚的初始含量；然后根据含砷农药和五氯酚初始含量确定每种植物的播种量、栽种量(蜈蚣草采用种苗移栽，每亩500-1500株；小飞蓬的播种量为0.5-3千克/亩，三叶草的播种量为0.5-4千克/亩)以及间距(蜈蚣草和小飞蓬相间条播，间距30-50cm，三叶草均匀撒播)，播种上述植物，随着植物的生长而逐渐对土壤中含砷农药和五氯酚进行富集，降低土壤中含砷农药和五氯酚；每年收割植物地上部分，转移植物吸收的污染物；并将所收获的植物进行焚烧处理，所得灰分进行无害化处理，以免污染物重新回到土壤中；每年检测土壤中含砷农药和五氯酚含量，直到含砷农药和五氯酚含量达到国标限定值(分别为20mg/kg、2mg/kg)以下为止。采用本发明的联合植物和种植方法，若所述含砷农药和五氯酚的初始含量为50.5mg/kg和9.75mg/kg以内，修复周期为2-3年。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例修复对象为五氯酚污染土壤，采自长沙市某化工厂废弃五氯酚生产车间，植物修复方法的具体步骤为：

土壤预处理：

挖取375公斤的五氯酚复合污染土壤，测定土壤的初始pH值为酸性，添加石灰，混合均匀，调节pH值至8，测得五氯酚含量为9.75mg/kg；

用直径为50cm、深45cm的加仑盆进行盆栽实验，每个盆装入25kg五氯酚污染土，设置一个处理组，四个对照组，每组设置三个平行试验，共计15盆；

播种：

处理组：每盆种植3株蜈蚣草，间距为35cm，称量小飞蓬种子3g和三叶草种子3g，小飞蓬种子与蜈蚣草相间条播，三叶草种子撒播；

对照组1：每盆播种9g小飞蓬种子；

对照组2：每盆播种9g三叶草种子；

对照组3：每盆种植9株蜈蚣草；

对照组4：不播种任何植物；

其它管理方式相同，如浇水、病虫害防治等；

收割和焚烧：

种植一年后收割植物地上部分，并将所收获的植物进行焚烧处理，所得灰分进行无害化处理；

按年度周期反复修复：

蜈蚣草和三叶草为多年生植物，第二年以后无需重复播种，小飞蓬为一年生植物，第二年可根据实际情况决定是否播种，一般情况下有大量的小飞蓬种子产生，脱落在地里，若第二年出苗够，则无需再播种，每年按照同样方式管理植物，并进行收割和焚烧，每年检测土壤中五氯酚含量，直到五氯酚含量达到国标限定值(2mg/kg)以下为止，预期修复周期为2-3年。

种植5个月之后，测量植物高度，蜈蚣草高度为40cm，小飞蓬高度为100cm，三叶草高度为20cm，每隔15天测量一次土壤五氯酚含量变化，数据如表1所示。随着处理时间的增加，处理组的五氯酚含量下降明显，到了7个月时五氯酚含量下降达到56.92％。对照组1-4分别为小飞蓬、三叶草、蜈蚣草单种，五氯酚含量有一定的降低，但效果不及处理组。

表1实施例1土壤五氯酚含量下降百分数

注：处理时间为种植5个月之后开始测量五氯酚含量，即0天表示实际为5个月，依次类推，60天表示实际为7个月，每组数值为三个平行试验的平均值。

实施例2

本实施例修复对象为五氯酚污染土壤，采自株洲市某废弃化工厂废弃五氯酚生产车间内的地面上的土壤，植物修复方法的具体步骤为：

土壤预处理：

首先将车间内硬化地面铲除，去掉不适宜植物生长的砖块、水泥块等；

选取600m²污染土壤，检测土壤五氯酚的含量、土壤pH值，用石灰调节土壤pH值至8，再检测五氯酚含量为7.7mg/kg；

分成两个小区，设置处理组和对照组，每组设置3个平行试验；

播种：

处理组：小飞蓬的播种量为2千克/亩、三叶草的播种量为2千克/亩、蜈蚣草采用种苗移栽，每亩1200株；蜈蚣草和小飞蓬相间条播，条播距离40cm；三叶草种子均匀撒播；

对照组：不种植任何植物；

其它田间管理方式相同。

收割和焚烧：

种植一年后收割植物地上部分，并将所收获的植物进行焚烧处理，所得灰分进行无害化处理；

按年度周期反复修复：

蜈蚣草和三叶草为多年生植物，第二年以后无需重复播种，小飞蓬为一年生植物，第二年可根据实际情况决定是否播种，一般情况下有大量的小飞蓬种子产生，脱落在地里，若第二年出苗够，则无需再播种，每年按照同样方式管理植物，并进行收割和焚烧，每年检测土壤中五氯酚含量，直到五氯酚含量达到国标限定值(2mg/kg)以下为止，预期修复周期为2-3年。

种植5个月之后，每隔15天测量一次土壤五氯酚含量变化，具体数据如表2所示。从表2可知，随着处理时间的增加，处理组土壤五氯酚含量下降明显，到了7个月时五氯酚含量下降达到67.18％。

表2实施例2土壤五氯酚含量下降百分数

注：处理时间为种植5个月之后开始测量五氯酚含量，即0天表示实际为5个月，依次类推，60天表示实际为7个月，每组数值为三个平行试验的平均值。

实施例3

本实施例修复对象为含砷农药和五氯酚复合污染土壤，采自废弃农药污染稻田的土壤，植物修复方法的具体步骤为：

土壤预处理：

将地面杂物去掉，去掉不适宜植物生长的砖块、水泥块等；

选取1500m²污染土壤，检测土壤pH值，用石灰调节土壤pH值至8，检测土壤中含砷农药和五氯酚的含量分别为50.5mg/kg、7.7mg/kg；

分成五个小区，设置处理组一个和对照组四个，分别是对照组1-4；每组设置3个平行试验；

播种：

处理组：小飞蓬的播种量为3千克/亩、三叶草的播种量为1.5千克/亩、蜈蚣草采用种苗移栽，每亩1500株；蜈蚣草和小飞蓬相间条播，条播距离50cm；三叶草种子均匀撒播；

对照组1：播种小飞蓬种子4千克/亩；

对照组2：播种三叶草种子4千克/亩；

对照组3：移栽蜈蚣草2000株/亩；

对照组4：不播种任何植物；

其它田间管理方式相同；

收割和焚烧：

种植一年后收割植物地上部分，并将所收获的植物进行焚烧处理，所得灰分进行无害化处理；

按年度周期反复修复：

蜈蚣草和三叶草为多年生植物，第二年以后无需重复播种，小飞蓬为一年生植物，第二年可根据实际情况决定是否播种，一般情况下有大量的小飞蓬种子产生，脱落在地里，若第二年出苗够，则无需再播种，每年按照同样方式管理植物，并进行收割和焚烧，每年检测土壤中含砷农药和五氯酚含量，直到含砷农药和五氯酚含量达到国标限定值(分别为20mg/kg、2mg/kg)以下为止，预期修复周期为2-3年能够实现这个目标。

种植5个月之后，检测土壤砷和五氯酚的含量。如表3所示，每组数值为三个平行试验的平均值，处理组种植五个月之后砷和五氯酚含量分别下降35.45％和57.16％。对照组1-4砷和五氯酚含量有一定降低，但明显低于处理组。

表3实施例3植物种植5个月后土壤中砷和五氯酚含量下降百分数

综上，本发明的多植物联合修复方法，明显优于单一植物修复效果，对于中低含量五氯酚以及含砷农药和五氯酚的复合污染土壤，修复5-7个月时，五氯酚降低了56％-67％，砷降低了35％，以此速率预期修复2-3年即可降低至国家标准以下。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (8)

1.一种含砷农药和/或五氯酚污染土壤的多植物联合修复方法，其特征在于所述植物包括蜈蚣草、小飞蓬及三叶草，以年度为周期包括如下步骤：播种、收割和焚烧；

小飞蓬、蜈蚣草、三叶草的生长高度依次降低；

所述小飞蓬的生长高度为50-150厘米，所述蜈蚣草的生长高度为40-60厘米，所述三叶草的生长高度为10-40厘米。

2.根据权利要求1所述的多植物联合修复方法，其特征在于播种时，蜈蚣草和小飞蓬相间条播，条播距离30-50cm，三叶草种子均匀撒播。

3.根据权利要求1或2所述的多植物联合修复方法，其特征在于蜈蚣草采用种苗移栽，每亩500-1500株；小飞蓬的播种量为0.5-3千克/亩，三叶草的播种量为0.5-4千克/亩。

4.根据权利要求1的多植物联合修复方法，其特征在于每年收割植物的地上部分，将所收获的植物进行焚烧处理，所得灰分进行无害化处理。

5.根据权利要求1的多植物联合修复方法，其特征在于每年检测土壤中含砷农药和/或五氯酚含量，维护和管理植物，进行收割和焚烧，直到被污染中含砷农药和五氯酚的含量达到国标限定值以下时修复结束。

6.根据权利要求1的多植物联合修复方法，其特征在于修复时间为2-3年。

7.根据权利要求1的多植物联合修复方法，其特征在于首先调节污染土壤pH至6.5-8.5之间，再进行播种。

8.根据权利要求7的多植物联合修复方法，其特征在于通过混合石灰调节土壤pH。