一种循环修复镉污染稻田与种植水稻的方法技术

本发明专利技术公布了一种循环修复镉污染稻田与种植水稻的方法，选择土壤重金属镉为三级(根据土壤环境质量标准值GB 15618‑1995的评价方法)的典型的南方水稻种植区域，并进行如下操作，第一步：修复，在种植区域内施用活化剂，并种植超富集植物的种植，利用植物萃取重金属镉；第二步：监测，动态监测种植区域重金属镉的含量，根据含量判断是否适合种植水稻；第三步：种植，当监测值达标后，施用钝化剂，并进行水稻种植；第四步：每茬水稻种植前都进行镉含量监测，当镉含量达标后进行第三步，若不达标则进行第一步。本发明专利技术的目的是提供一种循环修复镉污染稻田与种植水稻的方法，有效解决稻田镉污染的难题，改善土壤性能，提高修复期土地的经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一种循环修复镉污染稻田与种植水稻的方法
本专利技术涉及环境中重金属污染的修复，涉及稻田镉污染清除，具体为一种循环修复镉污染稻田与种植水稻的方法。
技术介绍
目前世界各国对农田重金属污染修复技术主要包括物理、化学、生物、农业生态和联合修复技术等，具体如下：一、物理修复技术1、工程措施：主要由客土、换土、深耕繁土等。客土和换土主要用于搬迁工矿厂这类重污染区(一般镉含量≥1.0ppm)，客土和换土措施，具有彻底、稳定的优点，但是工程量巨大、投资高，易破坏土体结构，而且还要对污染的土壤进行二次集中处理，只适用于小面积重污染区修复治理。而深耕翻土则一般用于农田这类轻度污染区(一般镉含量低于0.5ppm)，其工程量也较大，投资高，对土壤结构及肥力具有一定得破坏作用，甚至会破坏水田特有的犁底层，而且只是暂时性的通过翻土的方式稀释重金属浓度，没有根本性解决问题。2、热脱附：该方法主要通过对污染土壤进行热处理，将一些沸点低的重金属如Hg、As、Se等从土壤中解吸出来的一种方法。该方法工艺简单，效果也较好。但是耗能大、费用高，对土壤环境有较大影响，而且只适用于低沸点易挥发的污染物。对于镉这类高沸点的重金属，则不适用。二、化学修复技术1、电动修复：电动修复是在污染土壤两侧施加直流电压，重金属在是土壤形成电场中向两侧进行迁移，然后再土壤电极两侧进行集中收集处理。该法适用于低渗透的黏土和淤泥土，并且可以同时除去重金属和有机污染物，不搅动土层，操作简单。但该法极易导致土壤理化性质变化而造成肥力的破坏，尤其是某些植物营养元素的化学形态的改变和含量的变坏，也不适用于大面积的农田土壤重金属修复。2、淋洗技术：淋洗技术是将水或含有冲洗助剂的熬合剂(柠檬酸、EDTA、DTPA)、酸/碱(硫酸、硝酸)、络合剂(醋酸、醋酸铵、环糊精)、表面活性剂(SDS、SDBS)等淋洗剂注入污染土壤中，洗脱和清洗土壤中的污染物的过程。该技术的关键是寻找针对性强而又不破坏土壤的淋洗液。该方法高效、快速。但是不适用于大面积的农田重金属修复，而且淋洗液价格昂贵，处理后的废液可能造成二次污染。3、稳定/固化修复技术：稳定/固化修复技术是指运用物理或化学方法将土壤中的重金属化学性质转化成不活泼状态，阻止被植物吸收，从而降低植物对重金属的吸收富集。物理方法主要有高温煅烧成玻璃态，或者添加固化剂如热硬化有机聚合物、无机粘结物质、有机站结物质等。化学方法一般通过加入多种金属氧化物、有机质、高分子聚合材料等措施。稳定/固化修复技术属于原位修复，简单易形，但不是一种永久的修复措施，只是改变了重金属的存在形态，金属元素仍然保留在土壤中，极易再次活化产生二次污染。三、生物修复技术1、植物修复：植物修复是20世纪80年代初发展起来的，是一种利用自然生长或遗传培育植物修复重金属污染土壤的技术总称根据其作用机理，该技术主要包括植物稳定、植物挥发和植物提取。植物修复有利于实现生态和环境效益的统一，对生态环境比较友好。但是其周期长、成本高、效果显现慢、推广难度大。2、微生物修复：生物修复是利用活性微生物对重金属吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属污染程度。用于修复的菌种主要有细菌、真菌和放线菌。从目前来看，微生物修复是最具发展潜力和应用前景的技术，但微生物个体微小，难以从土壤中分离，还存在与修复现场土著菌株竞争等。因此，驯化和筛选高效菌株，构建菌种库，优化组合修复技术(如动物-微生物、植物-微生物等)，将是未来研究的重点。四、农业生态修复技术农业生态修复技术主要包括农艺修复措施及生态修复技术，农艺修复措施主要是通过改变耕作制度，调整作物品种，种植不进入食物链的植物，选择能降低土壤重金属污染的化肥，或增施能固定重金属的有机肥等措施，来降低土壤重金属污染。生态修复通过调节诸如土壤水分、养分、pH值和氧化还原状况及气温、湿度等生态因子，实现对污染物所处环境介质的调控。农业生态修复技术成本较低、对土壤环境扰动较小等优点，但投入大，修复周期长，效果显现慢，受周边环境影响大。五、联合修复技术前研究较多的联合技术包括生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学-生物联合技术。譬如蜈蚣草-微生物联合对As污染修复技术、化学试剂淋洗--固定剂修复技术、交换电场-EDDS螯合剂修复技术、套种-化学淋洗修复技术等。联合技术已经开展了相关研究，但并没有大规模的应用，但其是最具有开发最有前途最有前景的新技术，是未来农田重金属乃至其他污染物修复的最具发展方向。镉：镉主要来源于镉矿、冶炼厂。因镉与锌同族，常与锌共生，所以冶炼锌的排放物中必有ZnO、CdO，它们挥发性强，以污染源为中心可波及数千米远。镉工业废水灌溉农田也是镉污染的重要来源。镉被土壤吸附，一般在0-15cm的土壤层累积，15cm以下含量显著减少。土壤中的镉以CdCO3、Cd(PO4)2、及Cd(OH)2的形态存在，其中以CdCO3为主，尤其是在PH>7的石灰性土壤中，土壤中的镉的形态可划分为可给态和代换态，它们易于迁移转化，而且能被植物吸收，不溶态镉在土壤中累积，不易被植物吸收，但随环境条件的改变二者可互相转化。以上诸如此类方法，均不能持续性地对土壤进行有效的镉修复与预防，而且由于环境中水以及不合格有机肥的施加会导致土壤镉的富集，最终会加重稻田的镉污染甚至超标，最终导致稻田水稻不合格。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以上问题，提供一种循环修复镉污染稻田与种植水稻的方法，有效解决稻田镉污染的难题，改善土壤性能，提高修复期土地的经济价值。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案是：种植基地选择：基地选择土壤重金属镉为三级(根据土壤环境质量标准值(GB15618-1995)的评价方法)的稻田，常年种植水稻，地势平坦，农田具有良好的排水沟渠和水源供给的功能，周边2公里以内无化工企业且均为水稻农田，是典型的南方水稻种植区域。其技术方法为：一种循环修复镉污染稻田与种植水稻的方法，步骤如下：(1)修复期：在土壤重金属镉为三级(根据土壤环境质量标准值(GB15618-1995)的评价方法)的稻田土壤中施用土壤活化剂，降低调节PH值的同时，种植超富集镉植物，并对收割后的植物做无害化处理；(2)动态监测稻田中土壤重金属镉含量；(3)种植期：在土壤重金属镉为二级或一级(根据土壤环境质量标准值GB15618-1995的评价方法)的稻田土壤中施土壤调理剂，提高PH值的同时，并种植水稻；同时在种植起，通过施用重金属镉活化剂提高稻田中重金属镉的溶解性；通过施用重金属镉活化剂降低所述修复期中稻田的PH值；通过施用重金属镉钝化剂调节所述种植期中稻田的PH值；通过施用重金属镉吸附剂吸附所述种植期中稻田的重金属镉；通过施用微生物肥料中的微生物菌种吸收所述种植期中稻田的重金属镉；所述的复合微生物肥料添加的微生物菌种为芽孢杆菌≥0.2亿cfu/g；所述重金属镉钝化剂施用量为珍珠岩100～150kg/亩/茬，复合微生物肥料40-50kg/亩/茬，氨基酸螯合锌5～8kg/亩/茬，硅肥5～10kg/亩/茬，膨润土100～150kg/亩/茬。进一步的，所述重金属镉活化剂为氨基酸(味精)渣与硫酸铵的混合物或醋酸残渣与硫酸铵的混合物或为氨基酸(味精)渣、醋酸残渣与硫酸铵的混合物。进一步的，第一种方案为，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种循环修复镉污染稻田与种植水稻的方法，其特征在于，步骤如下：(1)修复期：在土壤重金属镉为三级(根据土壤环境质量标准值(GB 15618‑1995)的评价方法)的稻田土壤中施用土壤活化剂，降低调节PH值的同时，种植超富集镉植物，并对收割后的植物做无害化处理；(2)动态监测稻田中土壤重金属镉含量；(3)种植期：在土壤重金属镉为二级或一级(根据土壤环境质量标准值GB 15618‑1995的评价方法)的稻田土壤中施土壤调理剂，提高PH值的同时，并种植水稻，同时在种植起，通过施用重金属镉活化剂提高稻田中重金属镉的溶解性；通过施用重金属镉活化剂降低所述修复期中稻田的PH值；通过施用重金属镉钝化剂调节所述种植期中稻田的PH值；通过施用重金属镉吸附剂吸附所述种植期中稻田的重金属镉；通过施用微生物肥料中的微生物菌种吸收所述种植期中稻田的重金属镉；所述的复合微生物肥料添加的微生物菌种为芽孢杆菌≥0.2亿cfu/g；所述重金属镉钝化剂施用量为珍珠岩100～150kg/亩/茬，复合微生物肥料40‑50kg/亩/茬，氨基酸螯合锌5～8kg/亩/茬，硅肥5～10kg/亩/茬，膨润土100～150kg/亩/茬。

【技术特征摘要】
1.一种循环修复镉污染稻田与种植水稻的方法，其特征在于，步骤如下：(1)修复期：在土壤重金属镉为三级(根据土壤环境质量标准值(GB15618-1995)的评价方法)的稻田土壤中施用土壤活化剂，降低调节PH值的同时，种植超富集镉植物，并对收割后的植物做无害化处理；(2)动态监测稻田中土壤重金属镉含量；(3)种植期：在土壤重金属镉为二级或一级(根据土壤环境质量标准值GB15618-1995的评价方法)的稻田土壤中施土壤调理剂，提高PH值的同时，并种植水稻，同时在种植起，通过施用重金属镉活化剂提高稻田中重金属镉的溶解性；通过施用重金属镉活化剂降低所述修复期中稻田的PH值；通过施用重金属镉钝化剂调节所述种植期中稻田的PH值；通过施用重金属镉吸附剂吸附所述种植期中稻田的重金属镉；通过施用微生物肥料中的微生物菌种吸收所述种植期中稻田的重金属镉；所述的复合微生物肥料添加的微生物菌种为芽孢杆菌≥0.2亿cfu/g；所述重金属镉钝化剂施用量为珍珠岩100～150kg/亩/茬，复合微生物肥料40-50kg/亩/茬，氨基酸螯合锌5～8kg/亩/茬，硅肥5～10kg/亩/茬，膨润土100～150kg/亩/茬。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重金属镉活化剂为氨基酸(味精)渣与硫酸铵的混合物或醋酸残渣与硫酸铵的混合物或为氨基酸(味精)渣、醋酸残渣与硫酸铵的混合物。3.根据权利要求2所述的一种循环修复镉污染稻田与种植水稻的方法，其特征在于，所述重金属镉活化剂、肥料、重金属镉钝化剂及吸附剂中Cd≤0.2mg/kg，所述重金属镉活化剂施用量为氨基酸(味精)渣300～500kg/亩/茬和硫酸铵40～80kg/亩/茬。4.根据权利要求2所述的一种循环修复镉污染稻田与种植水稻的方法，其特征在于，所述重金属镉活化剂施用量为醋酸渣300～500kg/亩/茬和硫酸铵40～80kg/亩/茬。5.根据权利要求2所述的一种循环修复镉污染稻田与种植水稻的方法，其特征在于，所述重金属镉活化剂施用量为醋酸渣150～250kg/亩/茬、醋酸残渣150～250kg/亩/茬和硫酸铵40～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄逸强，何安乐，周长虹，
申请(专利权)人：湖南润丰达生态环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43