一种提高镉污染土壤修复效果的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高镉污染土壤修复效果的方法，采用直流电场‑植物联合修复方法，有效提高了镉污染土壤修复效果，土壤镉污染修复效率增加20％‑38％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种土壤修复方法，特别涉及一种提高镉污染土壤修复效果的方法。
技术介绍
根据土壤2014年全国土壤污染状况调查公报报道，全国总的土壤超标率为16.1％，污染类型以无机型为主，占总超标点位数的82.8％。而无机污染物点位超标情况中，又以镉、镍、汞、砷、铜、铅、铬、锌8种超标严重。其中最高的是重金属镉污染，点位超标率高达7％，并且在逐年增长中。土壤环境一旦被镉污染，土壤微生物活性降低，从而影响了作物产量、品质，并且通过食物链进入人体或动物体内蓄积起来。根据近几年镉对人类造成的危害报道中，表明了人类摄入过量的Cd极易引起前列腺癌、肾癌、胃癌、痛痛病等严重甚至难以治愈的疾病。因此对Cd污染的治理已经成为当务之急。目前土壤修复技术主要有物理、化学、生物3类修复方式。而常用的方法有土壤客土法、溶剂淋洗法、排土法、生物修复法、蒸馏萃取法、电动修复法等。溶剂淋洗技术是以物理化学的方式对土壤中可溶性的有机或无机污染物起去除作用，但对于不可溶水性的污染物以及密实度高的土壤，其作用效果很低。另外，土壤淋洗过程中所使用的大量化学试剂对土壤本身性质及其环境也会造成严重的影响，并且成本较高。热脱附和蒸汽萃取方法主要针对具有挥发性的有机污染物以及具有挥发性金属汞污染的土壤，其应用范围较小。而采用化学固定法修复虽可降低土壤中污染物的毒性，但并不能让污染物在土壤中根除，一旦环境、气候等条件改变，如在降雨量增大、气温升降等因素影响下污染物就可能重新释放，反而会造成突发性土壤问题，以至土壤重复治理。生物修复技术主要分为植物修复技术和微生物修复技术两类，其中植物修复技术的关键是耐性植物或超积累植物的对应选择及其定向培育等要求，并且植物修复对土壤环境要求较高。微生物修复技术主要针对修复土壤中有机污染物，例如石油污染、农药污染，对绝大部分的重金属并不能起到有效修复作用。因此如何解决修复中工程量大、费用高昂、土壤肥力下降或土壤结构破坏、二次污染等缺点又成为当今社会在土壤污染修复过程中的主要需解决的问题。植物修复技术是指利用植物吸收、积累、固定或挥发土壤中污染物从而恢复和重建退化或污染的土壤。根据植物修复机理来归类，可分为：(1)植物萃取(phytoextraetion)(2)植物挥发(Phytovolatization)；(3)植物固定(phytostabilisation)；(4)植物激化(phytostimulation)；(5)植物降解(phytodegradation)。植物萃取技术是指种植一些特殊植物，利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物质并运移至植物地上部，通过收割地上部物质带走土壤中污染物的一种方法。植物降解技术是指植物体内新陈代谢将吸收的污染物进行分解，或是通过植物分泌酶的作用对土壤中污染物直接进行分解。该技术多数施用于疏水性适中的污染土壤中。植物固定技术是指利用植物根际的一些特殊物质使土壤中污染物转换为相对稳定无害的物质。植物激化是指植物受到外界污染物刺激，并且产生特殊分泌物质改变污染物形态的方式。植物挥发是指将土壤中污染物吸收到体内后并将其转化为气态物质释放于大气的一种植物修复方式。对于镉污染土壤来说，植物萃取修复技术最具实践性和应用性。植物萃取修复技术是采用超积累植物或积累能力强的植物将土壤中某种过量的元素或化合物大量地转移到植株地上部从而起到修复土壤污染的作用。植物萃取修复技术具有操作简单，经济上和技术上能够大面积实施的优点。因此植物萃取修复技术已然成为环境科学与技术的前沿领域。超积累植物概念是指能够超量吸收积累重金属的植物，并且通常植株地上部组织中积累的重金属浓度能达到普通植物的100倍以上，但不影响其生长发育。到目前为止，世界各地已经发现的超积累植物共500多种，其中主要是镍超积累植物较多，而镉超积累植物却比较少见。植物修复技术的劣势在于：(1)大多数超积累植物本身植株矮小，生长迟缓，周期过长，受气候环境影响限制。(2)超积累植物超富集对应元素较单一。(3)超积累植物对于重金属高浓度污染土壤无法起到原有高效的修复能力。因此在现有研究的基础上，多采取强化植物修复技术或植物技术与其他技术联用的方式提升植物修复重金属的效率。植物修复技术的强化研究主要分为强化植物修复性能与植物修复技术强化。前者通过基因工程或作物育种技术改变植物本身修复性能，后者通过施用化学试剂、微生物制剂等作为土壤添加剂活化土壤中重金属活性，促进植物吸收，从而提高植物修复重金属的效率。在国外，强化剂强化植物修复技术的研究已经较多。在中国此类研究也快速增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高镉污染土壤修复效果的方法，采用直流电场-植物联合修复方法，有效提高了镉污染土壤修复效果，土壤镉污染修复效率增加20％-38％，能够明显缩短植物修复所需的时间。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高镉污染土壤修复效果的方法，(1)在镉污染土壤上，加入重金属活化剂(活化剂能与重金属发生反应，生成可溶性的络合物，提高重金属离子在土壤中的迁移能力)，翻耕，然后扦插种植东南景天，每平方米镉污染土壤上扦插200-300株插穗，自然生长至插穗育根完成(插穗育根完成时间在15-18天左右)。(2)然后在镉污染土壤上施加直流电场条件下培养东南景天40-60天(东南景天培养为自然生长)；(3)收割东南景天，重复步骤(2)直至土壤修复完成。电动修复技术加快了土壤颗粒表面上重金属的解吸速率，提高了土壤溶液中重金属的浓度。而植物修复技术又能将污染土壤中的重金属更快的转移到植物地上部。因此直流电场-植物联合修复方法可能较之两者单一修复方法效果更优。但是两者也存在一定的弊端，研究表明，电动力学结合植物修复法中电场并没有直接对植物造成不良影响，但会改变土壤的化学性质，间接导致阳极区的土壤酸化，从而抑制植物的生长。东南景天作为中国原生态的锌、镉超积累植物，是自然进化而来，属景天科，具有忍耐和富集高浓度锌、镉的特异能力，且具有旺盛的生命力与繁殖能力，是理想的植物修复材料。本专利技术采用直流电场-东南景天联合修复方法，施加直流电场加快土壤颗粒表面上镉的解吸速率，提高土壤溶液中镉的浓度，从而使得东南景天能将污染土壤中的镉更快的转移到地上部，通过收割东南景天地上部分，再让其重复生长繁殖的方式，从而降低土壤中镉浓度，达到修复的目的。针对直流电场-东南景天联合修复方法可能存在的导致阳极区的土壤酸化，从而抑制植物生长的问题，本专利技术进行了特定设计，首先本专利技术在种植东南景天之前先使用重金属活化剂，重金属活化剂能活化土壤中的镉，使得镉在电场作用下能更好地溶出，同时重金属活化剂还能为后续种植东南景天提供丰富的营养，加快东南景天的生长，提高修复速度，其次，本专利技术对施加的直流电场进行了特定的设计，对电压，每天通电及电场方向都进行了改进，从而能有效避免阳极区的土壤酸化问题，并增强土壤pH值的均匀性，从而能很好的解决了直流电场-东南景天联用的弊端。作为优选，所述重金属活化剂为商品有机肥或腐殖酸。作为优选，有机肥用量为800-1500kg/亩，腐殖酸用量为200-300kg/亩。作为优选，插穗的长度在5-8cm。插穗为扦插材料，是用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高镉污染土壤修复效果的方法，其特征在于：(1)在镉污染土壤上，加入重金属活化剂，翻耕，然后扦插种植东南景天，每平方米镉污染土壤上扦插200‑300株插穗，自然生长至插穗育根完成；(2)然后在镉污染土壤上施加直流电场条件下培养东南景天40‑60天；(3)收割东南景天，重复步骤(2)直至土壤修复完成。

【技术特征摘要】
1.一种提高镉污染土壤修复效果的方法，其特征在于：(1)在镉污染土壤上，加入重金属活化剂，翻耕，然后扦插种植东南景天，每平方米镉污染土壤上扦插200-300株插穗，自然生长至插穗育根完成；(2)然后在镉污染土壤上施加直流电场条件下培养东南景天40-60天；(3)收割东南景天，重复步骤(2)直至土壤修复完成。2.根据权利要求1所述的一种提高镉污染土壤修复效果的方法，其特征在于：所述重金属活化剂为畜禽粪便或腐殖酸。3.根据权利要求2所述的一种提高镉污染土壤修复效果的方法，其特征在于：畜禽粪便用量为800-1500kg/亩，腐殖酸用量为200-300kg/亩。4.根据权利要求1或2或3所述的一种提高镉污染土壤修复效果的方法，其特征在于：插穗的长度在5-8cm。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶雪珠，肖文丹，王京文，蒋玉根，张棋，张永志，李丹，顾万帆，孙彩霞，徐萍，
申请(专利权)人：浙江省农业科学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33