一种重度镉铅污染农田的植物修复方法技术

本申请属于重金属污染农田修复技术领域。本申请提供了一种重度镉铅污染农田的植物修复方法。先在重度镉铅污染农田土壤中施加钝化剂，使得土壤中重金属元素的生物有效性、迁移转化能力及生态毒性降低，再将具有重金属耐性的草本纤维作物种植到钝化后的土壤中进行培育，稳定土壤中的重金属，提高修复效果，避免重金属向周围环境扩散造成进一步的危害。本申请的植物修复方法基于植物稳定技术，解决了现阶段重度镉铅污染农田用地生态风险的问题，在重度重金属污染土壤中保留多年生草本纤维作物地下部，能够继续起到稳定土壤重金属的作用，可持续进行修复，且在修复土壤的同时产生经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种重度镉铅污染农田的植物修复方法
本申请属于重金属污染农田修复
，尤其涉及一种重度镉铅污染农田的植物修复方法。
技术介绍
随着近年来城市化、工农业的迅猛发展，以及人类活动空间的不断拓展，我国农田重金属污染日益加剧。根据2014年《全国土壤污染状况调查公报》显示，耕地土壤点位超标率为19.4％，其中重度污染点位比例为1.1％，农田污染问题不容忽视。铅和镉会对作物及人体健康造成破坏与威胁。土壤中铅镉进入植物细胞内，植物的光合作用、呼吸作用、核酸代谢及根系细胞的分裂等一系列生理过程会受到影响，使植物表现出叶片枯黄、植株矮小、产量降低、品质变差等现象。铅通过呼吸及饮食进入人体，在人体各器官累积后会影响人体各系统的功能运转，从而导致贫血、食欲不振、智力下降、记忆力衰退等一系列症状。镉通过食物链生物放大，不仅会对肾造成损害，并且会阻碍人体内钙的代谢，从而引起人体骨骼的病变；镉为Ⅰ类致癌物质，能导致肺癌、前列腺癌和肾癌等。与传统的化学修复和物理修复技术相比，植物修复技术具有操作简单、成本低、可大规模应用、能够产生经济效益、安全可靠以及处理效果持久等优点，从经济、修复效果以及长远影响来看，植物修复技术运用于农田重金属污染修复是一个较好的选择方案。目前，植物修复技术侧重于轻中度重金属污染农田，即采用植物阻隔技术对农田安全利用或植物富集技术去除土壤中的重金属。但是，缺乏重度重金属污染农田植物修复的研究。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种重度镉铅污染农田的植物修复方法，能够有效降低土壤重金属的迁移性及有效性，防止对周围环境扩散引起的进一步危害。本申请的具体技术方案如下：本申请提供一种重度镉铅污染农田的植物修复方法，包括如下步骤：S1：在重度镉铅污染农田土壤中均匀施加钝化剂，再将草本纤维作物种植到土壤中；S2：定期施加有机肥料、调控土壤水分，并及时收割草本纤维作物地上部，保留地下部。本申请中，先在重度镉铅污染农田土壤中施加钝化剂，使得土壤中重金属元素的生物有效性、迁移转化能力及生态毒性降低，再将具有重金属耐性的草本纤维作物种植到钝化后的土壤中进行培育，稳定土壤中的重金属，提高修复效果，避免重金属向周围环境扩散造成进一步的危害。本申请的植物修复方法基于植物稳定技术，解决了现阶段重度镉铅污染农田用地生态风险的问题，在重度重金属污染土壤中保留多年生草本纤维作物地下部，能够继续起到稳定土壤重金属的作用，可持续进行修复，且在修复土壤的同时产生经济效益。优选的，所述钝化剂选自椰壳生物炭和/或碳酸钙粉末。本申请中，椰壳生物炭来源于生物质的热解过程，具有丰富的表面官能团及孔隙结构，能够通过阳离子交换、络合、沉淀、电子吸附等多种作用降低土壤中重金属的有效性，达到稳定重金属的效果，也实现对农业废弃生物质能源的高效利用。碳酸钙粉末能够提高土壤pH值，增加表面电荷，促进重金属的吸附；并且，土壤重金属与碳酸根反应生成碳酸盐沉淀物，从而提高修复的效果；另外，其来源广泛、价格低廉。优选的，所述钝化剂为椰壳生物炭和碳酸钙粉末的混合物。优选的，所述椰壳生物炭的施加率为0.3％～0.5％，所述碳酸钙粉末的施加率为0.2％～0.4％。本申请中，椰壳生物炭和碳酸钙粉末以一定比例混合施加，能够显著提高土壤pH值，促使重金属转化成沉淀物，发挥更好的重金属稳定效果，削弱重金属元素的生物有效性；能够提高固定重金属的稳定性、长期性，提高改良土壤重金属污染的治理效果。更重要的是，有机-无机钝化剂的联合施加，能够提高土壤肥力、提高土壤微生物的数量和活性，改善土壤的理化性质和生物学特性，且增强草本纤维作物的光合作用，促进草本纤维作物生长，提高吸收重金属的效率，最终提高修复效果。此外，椰壳生物炭和碳酸钙粉末的混合施加，能够改善单一钝化剂施加时的不足，例如不能协调改善土壤理化性质、引起某些营养元素的过量或短缺、可能造成土壤肥力的不均等一系列问题。需要说明的是，施加率为钝化剂与20cm耕作层土壤的质量比值，其中土壤的容重为1～1.3g/cm3。优选的，所述草本纤维作物选自红麻或苎麻。更优选为苎麻。本申请中，植物修复方法选用红麻或苎麻，具有存活能力强、生长周期短、生长速度快、对多种重金属的耐受性较强、不需要纷繁复杂管理等特点，进行植物修复的可操作性强、生态安全性高，不会引起二次污染。此外，这些麻类作物为优良的纺织原料，具有较好的经济价值。需要说明的是，为了进一步改善植物修复效率，可选择在第二年春季再次播种红麻；苎麻为多年生草本植物，根部无性繁殖生长，无需再次根部移植种植。优选的，所述红麻为播种种植，所述播种的间距为30～40cm。优选的，所述苎麻为长有幼芽的苎麻根移植种植，所述移植的密度为4-5蔸/m2。优选的，S1中所述施加钝化剂距所述重度镉铅污染农田土壤表层的厚度为0～20cm。优选的，S2中所述有机肥料的原料包括蘑菇渣、花生麸和骨粉，所述定期为所述草本纤维作物的壮龄麻期和老龄麻期。本申请中，在草本纤维作物的壮龄麻期和老龄麻期定期施加有机肥料，能够保证草本纤维作物的高产、稳产以及平衡增产，且促使衰老阶段作物的及时更新、复壮。同时，在种植后注重调控水分，在傍晚或阴天浇水，能够最大效率地促进麻类作物成活及生长发育，从而提高修复污染土壤的效果。优选的，S2中所述及时收割草本纤维作物地上部的时间为距种植每半年一次。综上所述，本申请提供了一种重度镉铅污染农田的植物修复方法。先在重度镉铅污染农田土壤中施加钝化剂，使得土壤中重金属元素的生物有效性、迁移转化能力及生态毒性降低，再将具有重金属耐性的草本纤维作物种植到钝化后的土壤中进行培育，稳定土壤中的重金属，提高修复效果，避免重金属向周围环境扩散造成进一步的危害。本申请的植物修复方法基于植物稳定技术，解决了现阶段重度镉铅污染农田用地生态风险的问题，在重度重金属污染土壤中保留草本纤维作物地下部，能够继续起到稳定土壤重金属的作用，可持续进行修复，且在修复土壤的同时产生经济效益。具体实施方式为使得本申请的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。除非特别说明，本申请实施例所采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备，本申请实施例所用试剂和材料均为市购。实施例1～4污染土壤的选取：试验采用野外大田实验，试验用地为广西桂林阳朔县兴坪镇思的村重度镉铅污染农田，该农田土壤平均镉和铅的污染含量分别为2mg/kg和600mg/kg，镉铅超过GB15618-2018《土壤环境质量标准》中农用地土壤污染风险筛选值(0.3mg/kg和70-80mg/kg)的比例分别为71.6％和59.6％。大部分表层土壤pH值呈酸性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重度镉铅污染农田的植物修复方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：在重度镉铅污染农田土壤中均匀施加钝化剂，再将草本纤维作物种植到土壤中；/nS2：定期施加有机肥料、调控土壤水分，并及时收割草本纤维作物地上部，保留地下部。/n

【技术特征摘要】
1.一种重度镉铅污染农田的植物修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在重度镉铅污染农田土壤中均匀施加钝化剂，再将草本纤维作物种植到土壤中；
S2：定期施加有机肥料、调控土壤水分，并及时收割草本纤维作物地上部，保留地下部。


2.根据权利要求1所述的植物修复方法，其特征在于，所述钝化剂选自椰壳生物炭和/或碳酸钙粉末。


3.根据权利要求2所述的植物修复方法，其特征在于，所述钝化剂为椰壳生物炭和碳酸钙粉末的混合物。


4.根据权利要求3所述的植物修复方法，其特征在于，所述椰壳生物炭的施加率为0.3％～0.5％，所述碳酸钙粉末的施加率为0.2％～0.4％。


5.根据权利要求1所述的植物修复方法，其特征在于，所述草本纤维作物选自红麻...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤叶涛，严美琳，肖雪，严博方，晁元卿，王诗忠，仇荣亮，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44