CN110814005A - 一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法 - Google Patents

一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于耕地土壤治理技术领域，具体涉及一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，包括如下步骤：1）在种植季节前向耕地土壤中施加重金属活化剂；2）对施加重金属活化剂的耕地土壤进行翻耕；3）向翻耕后的耕地土壤中灌水，进行养护；4）养护期结束后，在耕地上种植重金属富集植物，并进行田间管理；5）植物收获季节时，收割植物地上部；6）将收割后的重金属富集植物地上部秸秆统一晾干；7）将晾干后的秸秆送往生物质电厂进行处置。本发明先通过重金属活化剂对耕地土壤中的重金属镉进行活化，增加其有效性，然后再种植重金属镉富集植物，有效地吸收土壤中的重金属镉，并将重金属镉富集至植物地上部，有效降低和去除土壤中重金属镉。

Description

一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法
技术领域
本发明属于耕地土壤治理技术领域，具体涉及一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法。
背景技术
随着城市和工业的发展，近年来环境污染问题频发。土壤重金属污染问题是一种较常见的环境污染问题，由于耕地土壤环境质量与粮食安全生产密切相关，故耕地土壤环境质量问题引起了社会和人民的重视。
耕地土壤重金属污染主要是由于化肥不合理施用、污水灌溉、农业废弃物遗留引起的。在我国北方，污灌历史较长，土壤重金属污染问题较为突出。而北方耕地是我国主要的粮食生产基地，进行北方耕地土壤的治理与保护具有重要意义。
常见的重金属治理方法分为化学、物理和生物法三大类。其中化学方法包括化学淋洗、化学氧化、化学沉淀等方法，化学修复方法通常操作简便，应用范围广，但对化学材料要求高，若在耕地土壤中使用不当，可能引起环境二次污染。物理方法包括客土换土法、热脱附等，物理方法一般操作也较简单，但通常工程量大，且对土壤物理性质破坏大，一般适用于场地污染治理。生物法包括微生物修复、植物修复等方法，生物法一般绿色无污染，属于环境友好型技术，但通常受不确定因素影响，且修复效率一般相对较低，修复时间较长。
北方耕地土壤多为碱性环境，重金属镉在土壤中相对有效性较低，耕地土壤重金属污染程度也多属于中轻度污染。因此，有必要设计一种适用于北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，以克服上述问题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，治理效果明显，能有效降低和去除土壤中重金属镉。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，包括如下步骤：
1）在种植季节前向耕地土壤中施加重金属活化剂；
2）对施加重金属活化剂的耕地土壤进行翻耕；
3）向翻耕后的耕地土壤中灌水，进行养护；
4）养护期结束后，在耕地上种植重金属富集植物，并进行田间管理；
5）植物收获季节时，收割重金属富集植物地上部；
6）将收割后的重金属富集植物地上部秸秆统一晾干；
7）将晾干后的秸秆送往生物质电厂进行处置。
进一步地，步骤1）中，重金属活化剂为酸性活化剂，酸性活化剂的有效成分包括柠檬酸、草酸和腐殖酸。
进一步地，所述酸性活化剂的有效成分包括按质量百分含量计的如下组分：柠檬酸20%~40%、草酸40%~60%、腐殖酸10%~30%。
进一步地，步骤1）中，重金属活化剂的施加量为100~200kg/亩。
进一步地，步骤1）中，种植季节前为种植季节前7~10天；步骤2）中，耕地土壤的翻耕深度为20cm。
进一步地，步骤3）中，向耕地土壤中灌水，保持土壤含水率在70%~75%。；土壤灌水后养护期为7~10天。
进一步地，步骤4）中，重金属富集植物为籽粒苋。
进一步地，步骤4）中，重金属富集植物的播种量为0.5~1kg/亩，田间管理施加复合肥50~100kg/亩。
进一步地，步骤5）中，利用机械收割重金属富集植物地上部≥20cm的部分，利用人工收割重金属富集植物地上部＜20cm的部分。
进一步地，步骤6）中，将收割后的重金属富集植物地上部秸秆晾晒至含水率＜30%，以利于进入生物质电厂进行生物质发电。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明采用化学方法和生物方法结合对北方耕地重金属镉污染土壤进行修复，先通过重金属活化剂对耕地土壤中的重金属镉进行活化，增加其有效性，然后再种植重金属镉富集植物，有效地吸收污染土壤中的重金属镉，将污染土壤中的重金属镉富集至重金属镉富集植物地上部，能有效降低和去除土壤中重金属镉，最后对地上部秸秆收割并进行无害化处置，达到去除和降低耕地土壤中镉、改善耕地土壤质量的目的，能够解决北方耕地土壤重金属有效性低、不易去除的问题；
（2）本发明提供的修复方法采用的重金属活化剂和重金属富集植物籽粒苋均为环境友好型，收割后的植物秸秆得到妥善处置，避免二次污染；
（3）本发明提供的修复方法绿色、环保，操作简便，成本较低，具有较好的实用推广价值。
具体实施方式
下面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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，针对一块重金属镉污染北方耕地，面积为2亩，耕地土壤重金属镉含量平均为0.85mg/kg，土壤pH平均为7.8，具体步骤如下：
在植物种植季节前7天，向耕地土壤中施加重金属活化剂，重金属活化剂的施加量为120kg/亩，重金属活化剂的有效成分包括按质量百分比计的如下组分：柠檬酸30%、草酸50%、腐殖酸10%；然后利用机械对施加重金属活化剂的耕地土壤翻耕20cm；向翻耕后的耕地土壤中灌水，保持土壤含水率为田间含水率70%，并养护8天；养护期结束后，在耕地上播种籽粒苋，播种量0.8kg/亩，施加复合肥60kg/亩；植植物收获季节时，利用机械收割重金属富集植物地上部≥20cm的部分，利用人工收割重金属富集植物地上部＜20cm的部分，将收割后的重金属富集植物地上部秸秆晾晒至含水率25%后，统一送往生物质电厂进行处置。
对修复的耕地土壤的总镉含量和pH值进行检测，检测结果如表1所示。
实施例2
本实施例提供一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，针对一块重金属镉污染北方耕地，面积为3亩，耕地土壤重金属镉含量平均为0.93mg/kg，土壤pH平均为8.0，具体步骤如下：
在植物种植季节前7天，向耕地土壤中施加重金属活化剂，重金属活化剂的施加量为120kg/亩，重金属活化剂的有效成分包括按质量百分比计的如下组分：柠檬酸20%、草酸60%、腐殖酸30%；利用机械对施加重金属活化剂的耕地土壤翻耕20cm；向翻耕后的耕地土壤中灌水，保持土壤含水率为田间含水率70%，并养护7天；养护期结束后，在耕地上播种籽粒苋，播种量1kg/亩，施加复合肥80kg/亩；植植物收获季节时，利用机械收割重金属富集植物地上部≥20cm的部分，利用人工收割重金属富集植物地上部＜20cm的部分，将收割后的重金属富集植物地上部秸秆晾晒至含水率20%后，统一送往生物质电厂进行处置。
对修复的耕地土壤的总镉含量和pH值进行检测，检测结果如表1所示。
实施例3
本实施例提供一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，针对一块重金属镉污染耕地，面积为5亩，耕地土壤重金属镉含量平均为1.12mg/kg，土壤pH平均为8.1，具体步骤如下：
在植物种植季节前8天，向耕地土壤中施加重金属活化剂，重金属活化剂的施加量为200kg/亩，重金属活化剂的有效成分包括按质量百分比计的如下组分：柠檬酸40%、草酸40%、腐殖酸20%；利用机械对施加重金属活化剂的耕地土壤翻耕20cm。向翻耕后的耕地土壤中灌水，保持土壤含水率为田间含水率75%，并养护10天；养护期结束后，在耕地上播种籽粒苋，播种量1kg/亩，施加复合肥100kg/亩。植植物收获季节时，利用机械收割重金属富集植物地上部≥20cm的部分，利用人工收割重金属富集植物地上部＜20cm的部分，将收割后的重金属富集植物地上部秸秆晾晒至含水率23%后，统一送往生物质电厂进行处置。
对修复的耕地土壤的总镉含量和pH值进行检测，检测结果如表1所示。
由表1可以看出，采用本发明的修复方法修复后，土壤pH降低了2.5%~4.9%，土壤总镉降低了42.4%~49.1%，由此可见，采用本发明的修复方法可以有效降低土壤总镉含量，可以在一定程度上改善土壤pH值，最终达到去除和降低耕地土壤重金属镉含量，改善耕地土壤环境质量的目的。且增加活化剂施用量，可以提高重金属的修复效果。
以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 (10)

1.一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）在种植季节前向耕地土壤中施加重金属活化剂；
2）对施加重金属活化剂的耕地土壤进行翻耕；
3）向翻耕后的耕地土壤中灌水，进行养护；
4）养护期结束后，在耕地上种植重金属富集植物，并进行田间管理；
5）植物收获季节时，收割重金属富集植物地上部；
6）将收割后的重金属富集植物地上部秸秆统一晾干；
7）将晾干后的秸秆送往生物质电厂进行处置。
2.如权利要求1所述的一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于：步骤1）中，重金属活化剂为酸性活化剂，酸性活化剂的有效成分包括柠檬酸、草酸和腐殖酸。
3.如权利要求2所述的一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于：所述酸性活化剂的有效成分包括按质量百分含量计的如下组分：柠檬酸20%~40%、草酸40%~60%、腐殖酸10%~30%。
4.如权利要求1所述的一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于：步骤1）中，重金属活化剂的施加量为100~200kg/亩。
5.如权利要求1所述的一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于：步骤1）中，种植季节前为种植季节前7~10天；步骤2）中，耕地土壤的翻耕深度为20cm。
6.如权利要求1所述的一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于：步骤3）中，向耕地土壤中灌水，保持土壤含水率在70%~75%；土壤灌水后养护期为7~10天。
7.如权利要求1所述的一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于：步骤4）中，重金属富集植物为籽粒苋。
8.如权利要求1所述的一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于：步骤4）中，重金属富集植物的播种量为0.5~1kg/亩，田间管理施加复合肥50~100kg/亩。
9.如权利要求1所述的一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于：步骤5）中，利用机械收割重金属富集植物地上部≥20cm的部分，利用人工收割重金属富集植物地上部＜20cm的部分。
10.如权利要求1所述的一种北方耕地重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于：步骤6）中，将收割后的重金属富集植物地上部秸秆晾晒至含水率＜30%。
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