一种NTA配合灌木树种修复旱区碱性土壤铅污染的方法技术

本发明专利技术提供一种NTA配合灌木树种修复旱区碱性土壤铅污染的方法：在干旱、半干旱区碱性土壤铅污染土地上种植抗旱、耐铅、生物量大的铅富集型灌木，于灌木的生长季向土壤施加NTA，NTA的施加量为风干土质量的0.1％～0.25％。本发明专利技术采用螯合剂NTA活化碱性土壤中被大量钝化的重金属铅，以修复0～80cm深度土层铅污染土壤，显著提高灌木对土壤重金属铅污染的持续吸收、提取修复能力与修复效率，且节水、成本低、环境效益好。本发明专利技术对修复西北干旱区铅锌矿业废弃地土壤重金属铅污染具有重要意义。

A method for remediation of lead contaminated soil in arid area with NTA and shrub species

The invention provides a method for repairing alkaline soil lead pollution in arid and semi-arid areas by NTA cooperating with shrub species: planting lead-enriched shrubs with drought-resistant, lead-tolerant and high biomass on alkaline soil lead-polluted land in arid and semi-arid areas, applying NTA to soil in the growing season of shrubs, and applying NTA to 0.1%-0.25% of the quality of air-dried soil. The method adopts chelating agent NTA to activate heavy metal lead passivated in alkaline soil, so as to remedy lead contaminated soil in 0-80 cm depth soil layer, and remarkably improves the shrub's ability to absorb, extract and remediate heavy metal lead contaminated soil and the remediation efficiency, and has the advantages of water saving, low cost and good environmental benefit. The invention has important significance for restoring heavy metals and lead pollution in the soil of lead-zinc mining wasteland in northwest arid area.

【技术实现步骤摘要】
一种NTA配合灌木树种修复旱区碱性土壤铅污染的方法
本专利技术属于土壤重金属污染治理领域，主要涉及一种旱区碱性土壤重金属铅污染的治理方法。
技术介绍
目前，随着工业产业的快速发展，矿业开发所带来的生态破坏、环境污染等问题日益严重。在我国有27个省、区、市发现并勘查了铅锌矿储量，其中10个省、区的合计储量占全国铅储量的80％。同时矿区土壤是重金属污染的最重要的环境介质，土壤重金属污染是一种不可逆的污染过程，重金属污染不仅对植物的生长造成影响，其还通过食物链在人体内富集，引发各种疾病，影响人体健康。因此矿业废弃地土壤重金属污染治理一直是国际环境科学技术研究的难点和热点问题之一。在土壤重金属铅污染的治理上，普遍采用物理/化学等的修复方法，先后探索了排土法、客土法、深耕法、热解吸法、热处理法、电化学法和化学冲洗法、化学原位钝化法等。尽管这些方法都具有一定的修复改良效果，但都存在一定的局限性。如物理方法运输量大，成本高，而且会造成土壤的二次污染；化学方法会改变土壤性质，使土壤肥力降低，且存在易分解、作用不持久；化学原位钝化法一般只适用于由于农业活动引起的程度较轻的污染治理，且重金属离子依然还存留在土壤环境中，可能随着环境条件的改变存在再次活化等缺点。因此，难以大规模推广应用。利用对重金属有富集能力的超富集植物修复铅污染土壤有很大优势，但目前发现的重金属铅超富集植物只有几种草本植物，不仅植株矮小、生物量低、吸收重金属总量有限、而且主要分布在中亚热带湿润地区及酸性土壤地带，存在对生存条件要求高及分布范围窄等缺陷，在修复铅污染土壤的实际应用中具有一定的局限性。因此，需要寻找和开发其它耐旱、耐铅性强的植物来修复干旱及半干旱矿区碱性土壤铅污染。相对于草本植物来说，木本植物在土壤修复中主要有以下优势：(1)根系分布深而广：绝大多数灌木的主要根系分布深度在2m以内，且根系形态有利于网络固持土壤，减少水土流失带来的土壤重金属二次污染，可以对铅锌矿区深层的污染土壤进行修复。(2)生物量大：据Lewandowski等(2006)报道，蒿柳每年每公顷的地上部干物质可达10-14t，用重金属富集型木本植物提取的重金属总量远远超过超富集植物。(3)抗逆性强：木本植物具有较强的抗旱、耐铅及富集铅的能力，在修复铅污染土壤方面可以弥补草本植物的不足，更好的净化铅污染土壤。目前发现的铅富集植物并不多，且均源于南方湿润地区，难以适应西北干旱气候。土壤中铅常以二价难溶物存在，如Pb(OH)2等，在土壤中很难迁移。南方因土壤呈酸性，加之酸雨侵袭，使得铅在土壤中的迁移能力比北方大，更容易被植物吸收提取。而北方多为碱性土壤，铅的溶解度低，不易迁移，增加了植物吸收提取的难度，降低了植物修复的效率。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种NTA配合灌木树种修复旱区碱性土壤铅污染的方法。本专利技术利用螯合剂对土壤重金属铅的活化以及抗旱、耐铅、生物量大的铅富集型灌木树种对重金属铅的吸收、转移与提取，以达到修复旱区碱性土壤铅污染之目的。为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：该修复旱区碱性土壤铅污染的方法，包括以下步骤：在干旱半干旱区碱性土壤铅污染土地种植抗旱、耐铅及铅富集型的灌木树种，于所种植灌木的生长季向所述土壤多次施加NTA(氨三乙酸，分子式为N(CH2COOH)3)，NTA的施加量为风干土质量的0.1％～0.25％，根据种植面积(污染面积)和污染土层厚度(深度)计算土壤总量，依据上述质量比可以确定螯合剂NTA于生长季的施加量。优选的，所述土壤气候环境为1.5≤k≤16(即干旱半干旱区)，土壤干旱，但土壤0～60厘米土层的相对含水量不低于40％，土壤pH大于7.5，且小于或等于9.0。优选的，所述灌木选自沙棘(HippophaerhamnoidesLinn.)、紫穗槐(AmorphafruticosaLinn.)、胡枝子(LespedezabicolorTurcz.)等生物量大、耐平茬、抗旱、耐铅且铅富集能力强的灌木树种。优选的，所述土壤的重金属铅含量≤8000mg/kg。优选的，所述NTA在灌木生长季分多次施加，直至达到所述施加量，以防止对灌木造成伤害(例如发生烧苗等)或降低修复效果。优选的，所述NTA每次施加间隔在1～30天范围内；施入土层深度不超过土壤污染层厚度或小于80厘米(灌木主要根系分布深度)。所述修复旱区碱性土壤铅污染的方法还包括以下步骤：所述灌木在生长季结束后进行平茬，平茬枝、叶及日常管理收集的落叶均需经高温灰化处理后收集重金属铅。所述修复旱区碱性土壤铅污染的方法具体包括以下步骤：1)均匀布点，分层采集0-100厘米土层土样；2)测定土壤铅含量；确定重金属铅污染土层厚度；铅含量测定参照1992年中国环境监测总站编《土壤元素的近代分析方法》；3)测定土壤pH值；4)种植前分层测定0-60厘米土层土壤的相对含水量；5)若重金属铅污染土壤的水分含量、pH值、重金属铅含量满足用于修复的灌木树种种子萌发或生长条件时，则播种或栽植灌木树种，种植后进行常规管理；6)在灌木生长季节，分多次施加NTA(氨三乙酸)至风干土质量的0.1％～0.25％，每次施加间隔1～30天；7)灌木每年通过刈割平茬至少一次；8)收获部分及日常管理中收集的落叶经高温灰化处理提取重金属铅。本专利技术的有益效果体现在：本专利技术将螯合剂与植物修复相结合，所采用的螯合剂NTA除施用方便，用量低、无二次污染外，更为重要的是利用螯合剂NTA对土壤重金属铅的活化，以及在高效活化重金属的用量区间内，对修复植物不产生毒害，从而使抗旱、耐铅、生物量大的铅富集型灌木具备了对于旱区碱性土壤中重金属铅的连续、高效富集能力。与常用的EDTA等螯合剂相比，对植物、微生物的毒性低，对环境不会造成二次污染；与螯合剂CA(柠檬酸)、EDDS(乙二胺二琥珀酸)相比，对所述灌木的生物有效性更高，Pb转移系数更高(生物转运系数＝地上部分的重金属含量/地下部分的重金属含量)。此外，植物(灌木)修复在原位处理污染土壤，对环境扰动少，避免了对土壤结构的破坏；且木本植物(灌木)本身对改善干旱半干旱区生态环境、保持水土、防风固沙和绿化美化具有不可替代的作用。与传统的物理化学技术相比，节水、修复效果更好、成本更低、管护简单、无二次污染，环境效益好。本专利技术对于修复西北旱区碱性土壤重金属铅污染具有重要意义。进一步的，本专利技术中采用的灌木树种沙棘、紫穗槐、胡枝子，具有抗旱、耐铅、生物量大等特点及很强的铅富集能力。进一步的，依据灌木栽植和生长特性，并结合螯合剂的使用，本专利技术尤其适于修复0～80cm深度铅污染土层，可修复含铅量不高于8000mg/kg的土壤。附图说明图1为螯合剂NTA施用量对植株平均铅含量的影响。图2为干旱胁迫对种子相对发芽率的影响。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术提供一种适应旱区碱性土壤重金属铅污染的修复方法。具体以按照《土壤环境质量标准GB15618-1995》属于pH＞6.5、铅浓度＞500mg/kg的三级及其以上重金属铅污染土壤为例。气候干旱范围为1.5≤k≤16，即干旱半干旱区，土壤pH为7.5＜pH≤9.0(碱性)，土壤中的重金属铅容易被固定、植物不易吸收。修复时种植紫穗槐、沙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NTA配合灌木树种修复旱区碱性土壤铅污染的方法，其特征在于：该修复旱区碱性土壤铅污染的方法，包括以下步骤：在干旱半干旱区碱性土壤铅污染土地种植抗旱、耐铅的铅富集型灌木，于所述灌木的生长季向所述土壤施加NTA，NTA的施加量为风干土质量的0.1％～0.25％。

【技术特征摘要】
1.一种NTA配合灌木树种修复旱区碱性土壤铅污染的方法，其特征在于：该修复旱区碱性土壤铅污染的方法，包括以下步骤：在干旱半干旱区碱性土壤铅污染土地种植抗旱、耐铅的铅富集型灌木，于所述灌木的生长季向所述土壤施加NTA，NTA的施加量为风干土质量的0.1％～0.25％。2.根据权利要求1所述一种NTA配合灌木树种修复旱区碱性土壤铅污染的方法，其特征在于：所述土壤0～60厘米土层的相对含水量不低于40％，土壤pH大于7.5，且小于或等于9.0。3.根据权利要求1所述一种NTA配合灌木树种修复旱区碱性土壤铅污染的方法，其特征在于：所述铅污染土地的土壤铅含量不超过8000mg/kg。4.根据权利要求1所述一种NTA配合灌木树种修复旱区碱性土壤铅污染的方法，其特征在于：所述灌木选自沙棘(HippophaerhamnoidesLinn.)、紫穗槐(AmorphafruticosaLinn.)或胡枝子(LespedezabicolorTurcz.)。5.根据权利要求1所述一种NTA配合灌木树种修复旱区碱性土壤铅污染的方法，其特征在于：所述NTA在灌木生长季应分多次施加，直至达到所述施加量。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进鑫，宋清玉，刘潇阳，黄优，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61