一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法，属于污染土壤的植物修复领域。本发明专利技术先向镉污染的土壤中施加氮肥，再向施肥后的土壤中种植垂序商陆幼苗，而后将生长后的垂序商陆从土壤中全部移除并得到整个垂序商陆植物，对整个垂序商陆植物进行无害化处理。本发明专利技术通过在向镉污染的土壤中施加氮肥，再向施肥后的土壤中种植垂序商陆幼苗，可以有效地降低镉污染土壤中镉元素含量，具有快速、高效、绿色等优点。

A method of using nitrogen fertilizer to strengthen Phytolacca verticillata for remediation of cadmium contaminated soil

【技术实现步骤摘要】
一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法
本专利技术属于污染土壤的植物修复领域，更具体地说，涉及一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法。
技术介绍
重金属镉是国际癌症研究机构(IARC)认定的第一类致癌物质，其进入农田土壤后不仅毒害作物本身，还可通过作物的富集作用进入食物链，对人类健康造成严重的损害。研究表明，镉在人体内的生物学半衰期长达10～30年，人体摄入过量的镉会引起前列腺癌、胃癌和痛痛病等疾病。因此，镉污染土壤的修复是国家环境污染治理工作的重点内容之一。我国镉污染耕地涉及11个省市25个地区，总面积达1.3×104hm2，每年产出约5.0×107kg镉米(镉含量≥1.0mg·kg-1的糙米)。调查表明，我国南方一些省份如湖南、江西等耕地的镉浓度一般为0.3～1.0mg·kg-1，有些地区甚至高达1.51～3.63mg·kg-1，并且在收获的水稻中有40％以上都存在镉含量超标现象(GB2762-2005)。镉污染农田土壤修复具有一定的复杂性和困难性，目前国内外有关镉污染土壤修复技术都存在一定的局限性。物理和化学修复虽能迅速降低土壤中的镉含量，但极易破坏土壤环境，且存在二次污染、成本高、工程量大等问题；动物和微生物修复虽属绿色的生物修复技术，但因其修复速度慢、效果不稳定、使用条件要求高等问题，限制了该技术的大面积推广应用。超富集植物修复技术因其高效、成本低、操作简便、生态效益良好等优点，正逐步成为目前业界公认的一种土壤重金属污染绿色修复技术，现有部分工程性实验研究表明，超富集植物在重金属污染修复领域具有较好的商业化应用前景。目前，国际上已发现了400多种超富集植物，国内近年来也发现了一些超富集植物，例如伴矿景天(Sedumplumbizincicola)、蜈蚣草(Pterisvittata)、宝山堇菜(Violabaoshanensis)、双穗雀稗(Paspalumpaspaloides)、土荆芥(Chenopodiumambrosioides)，但报道镉超富集植物种类的研究还较少。经检索发现，公布号CN109226219A，公布日2019年1月18日的中国专利技术专利申请公开了一种氮肥强化空心莲子草修复镉污染土壤的方法，氮肥施用量为240kg/hm2，施用方法为分三次施用，即在植物种植后第10天、第20天、第30天各施总施用量的1/3；修复用植物为空心莲子草，植物种植密度为36株/m2，在植物种植后45天一次性收获，该专利技术在土壤镉污染地区(土壤镉含量2mg/kg，达到食用农产品产地土壤镉含量限值的3倍以上，属重度污染)，通过4轮、约180天的植物修复，可以将土壤的镉含量降低到符合我国食用农产品产地土壤质量标准(土壤镉含量<0.3mg/kg)。但空心莲子草只适合生长在池沼、水沟内，在应用到镉污染土壤中时，需要将土壤灌水到浅水层(3-5cm)，施用肥料后让水层自然落干后(水层消失)再灌水到浅水层(3-5cm)，如此重复以确保空心莲子草生长，重复直到植物收获。公布号CN109892180A，公布日2019年6月18日的中国专利技术专利申请公开了一种商陆和水稻轮作修复镉污染土壤的方法，该方法包括在镉污染土壤中种植商陆，经培养后收割所述商陆的地上部；在收割所述商陆之后的土壤中种植水稻，经培养后收割所述水稻的地上部分；将所述商陆的地上部和所述水稻的地上部分做无害化处理。该专利技术通过商陆和水稻轮作种植，改变土壤的生态环境和镉的形态分布，从而实现对镉污染土壤的修复。但是，在镉超富集植物的商业化应用过程中，也面临着同其他重金属超富集植物类似的生长速度慢、生物量小等瓶颈问题。因此针对一些生物量较大、自然分布范围较广、对镉耐性和吸收能力都较好的镉超富集植物开展其镉吸收特性的研究仍具有现实意义。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有超富集植物修复技术中，镉超富集植物存在生长速度慢、生物量小、修复效率有待进一步提高等问题，本专利技术提供一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法，先向镉污染的土壤中施加氮肥，再种植垂序商陆幼苗，而后将生长后的垂序商陆从土壤中全部移除，可以利用氮肥强化垂序商陆降低土壤中镉元素含量的效果，并具有不引起二次污染、不破坏土壤理化性质等优点。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术的一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法，先向镉污染的土壤中施加氮肥，再向施肥后的土壤中种植垂序商陆幼苗，而后将生长后的垂序商陆从土壤中全部移除并得到整个垂序商陆植物，对整个垂序商陆植物进行无害化处理。优选地，所述氮肥的施加方式为将呈固态形式的氮肥一次性施加到土壤中。优选地，所述氮肥的施加量为以N元素计，15～60kg/亩。更优选地，所述氮肥的施加量为以N元素计，30kg/亩。优选地，在土壤中氮肥施加24～28小时后再种植垂序商陆；更优选地在土壤中氮肥施加24小时后再种植垂序商陆。优选地，垂序商陆幼苗在镉污染的土壤的种植周期为28～32天；更优选地，垂序商陆幼苗在镉污染的土壤的种植周期为30天。优选地，种植垂序商陆的具体步骤为采用复种的方式种植垂序商陆，即在种植30天时将第一茬垂序商陆从污染土壤中全部移除，再进行施肥后种植第二茬垂序商陆，重复上述过程，直至彻底去除土壤中超标的镉元素。优选地，在种植垂序商陆的过程中，保持土壤含水率为田间持水量的40％～80％。优选地，所述土壤中的总镉含量≤1mg/kg。优选地，所述氮肥为硫酸铵或尿素中的任一种。优选地，所述垂序商陆幼苗为垂序商陆种子在人工预培养20～25天后的幼苗，高度为6～8cm。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法，通过在向镉污染的土壤中施加氮肥，再向施肥后的土壤中种植垂序商陆幼苗，利用垂序商陆的镉超富集特性、能够在旱地生长且生长条件宽泛，并且所施加的氮肥能够增加垂序商陆的生物量，提高其吸收污染土壤中的镉元素，可以实现快速、高效、绿色地降低土壤中镉元素含量的目的；(2)本专利技术的一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法，所述氮肥为硫酸铵或尿素中的任一种，硫酸铵和尿素作为最常用的氮肥，可具有获得性较好、经济成本较低、操作简便的优点，并且硫酸铵中的铵根离子进入土壤后作为阳离子，可与土壤中的重金属离子发生离子交换反应，从而增加土壤溶液中Cd2+的浓度，提高垂序商陆对镉的累积量；(3)本专利技术的一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法，所述氮肥呈固态形式一次性施加到土壤中并且最佳施加量为30kg/亩(以N元素计)，以固态形式施加氮肥不仅操作简便，而且氮肥在土壤中停留时间更长，并且氮肥可作为基肥来增加土壤中N元素含量，改善土壤条件，为垂序商陆的生长持续提供营养；(4)本专利技术的一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法，在土壤中氮肥施加24小时后再种植垂序商陆，种植温度为20～30℃并且保持土壤含水率为田间持水量的40％～80％，在种植30天时收获垂序商陆植株，集中进行无害化处理，以垂序商陆30天内最快吸收镉的速率为限，重复种植，能够提高单位时间内的镉去除效率；(5)本专利技术的一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法，先向镉污染的土壤中施加氮肥，再向施肥后的土壤中种植垂序商陆幼苗，而后将生长后的垂序商陆从土壤中全部移除并得到整个垂序商陆植物，对整个垂序商陆植物进行无害化处理。

【技术特征摘要】
1.一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法，先向镉污染的土壤中施加氮肥，再向施肥后的土壤中种植垂序商陆幼苗，而后将生长后的垂序商陆从土壤中全部移除并得到整个垂序商陆植物，对整个垂序商陆植物进行无害化处理。2.根据权利要求1所述的一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法，其特征在于：所述氮肥的施加方式为将呈固态形式的氮肥一次性施加到土壤中。3.根据权利要求1所述的一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法，其特征在于：所述氮肥的施加量为以N元素计，15～60kg/亩。4.根据权利要求1所述的一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法，其特征在于：在土壤中氮肥施加24～28小时后再种植垂序商陆。5.根据权利要求1所述的一种利用氮肥强化垂序商陆修复重金属镉污染土壤的方法，其特征在于：垂序商陆幼苗在镉污染的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琪，张振华，王长永，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32