一种重金属污染土壤的修复方法技术

本发明专利技术公开了一种重金属污染土壤的修复方法，先在土壤中分别加入硫磺和接种硫氧化菌；然后再按照常规方式种植海州香薷。采用本发明专利技术的方法，使得海州香薷对于土壤中重金属Ｃｕ的提取效率大幅增加。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤的修复方法
本专利技术涉及一种重金属污染土壤的修复方法。
技术介绍
自工业革命以来，环境问题日渐突出，工矿业产生的Mn、Pb、Cd、Se、Hg、As、Ni、Zn、Cu等重金属和类金属污染尤其受到关注。随着城市化进程的加快和工业的迅猛发展，大量未经处理的城市垃圾，采矿冶金以及生产工业无机化学品、颜料、油漆以及电镀、石油精炼等工厂的废水，以及大气沉降物不断排入水体和土壤；使环境中重金属含量急剧升高，不再适于农业生产和人类生活。据统计全世界每年平均排放Hg约115万吨、Pb约500万吨、Cu约340万吨、Ni约100万吨、Mn约1500万吨。土壤是人类赖以生存的、不可再生或再生极为缓慢的资源，作为生态系统的基本单元，具有SWP(水、土壤和植物)系统的整体性；作为人类活动的主要资源，具有数量和质量的双重性；作为自然体和环境介质，具有多功能性。然而，无序的矿山开采和冶炼、技术水平落后的工业生产和高强度的农业活动(诸如污水灌溉、污泥农用和化肥农药施用等)在推动社会经济发展的同时，也将大量的重金属带入土壤环境，造成世界范围内的重金属污染。目前我国土壤重金属污染的状况不断加剧，污染面积已超过3亿亩；镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万公顷，约占总耕地面积的1/5；其中工业“三废”污染耕地1000万公顷，污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。土壤中的有害重金属积累到一定程度就会对土壤-植物系统产生毒害，不仅导致土壤退化、农作物产量和品质的降低，还会通过径流和淋洗作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能通过直接接触、食物链等途径危及人类的生命和健康。更为严重的是有毒重金属在土壤系统中的污染过程具有隐蔽性、长期性、累积性、不可逆性和地域差异性的特点，这使得土壤重金属污染成为全球性的棘手问题。传统的重金属污染土壤修复方法为填埋。这种方法只是把环境问题从高危害区(即人口密集区)转移至低危害区，不仅费用高、存在二次污染的风险，还占用大量土地、造成土壤这种几乎不可再生资源的浪费，且易产生渗漏污染周边环境。针对填埋法存在的负面影响，西欧和北美一些国家规定，污染物在填埋之前必须进行处理，这迫使人们寻找创新性的土壤-->修复技术。发展后的重金属污染土壤的修复主要采用物理化学修复技术和植物修复技术。前者主要包括化学固化、土壤淋洗和动电修复；后者主要包括植物稳定、植物挥发和植物提取。物理化学修复技术成本昂贵，难以开展大规模污染土壤的改良工程，且这种方法并没有彻底的解决土壤的污染问题，处理后常常导致土壤结构破坏，活性下降和肥力退化。再加上工程应用经验不足，田间处理效果不稳定，还没有得到广泛推广应用。在这种形式下，开发并应用无污染、低成本、经济高效的生物修复技术成为研究的热点。植物修复(Phytoremediation)是指利用特定植物实施污染环境治理的技术统称，通过植物对重金属元素或有机物质的特殊富集和降解能力来去除环境中的污染物，或消除污染物的毒性，达到污染治理与生态修复的目的。美国园艺学家DelbertHershbach最早实地应用植物修复技术，他将十字花科植物印度芥菜(Brassica juncea)种植在他的农场，结果土壤中的Se含量降低，几年后该土壤就能种植观赏植物。随后的几年，国际上掀起研究植物修复技术的高潮，在Missouri大学召开的第一次有关植物修复的国际会议，有250多位生物化学家、植物生理学家、生态学家和土壤学家等科研人员参加。近年来，国际上在植物修复领域取得了重要进展，尤其是植物超积累镍、铝、砷机理等方面研究成果已在著名学术刊物“Nature”、“Science”上发表，1999年CRC开始出版International Journal ofPhytoremediationl；与此同时，国外在植物修复技术的开发和推广方面也做了大量开创性工作，陆续成立一些植物修复公司。Baker等(1994)首次田间试验显示，超积累植物Thalaspicaerulescens在土壤含锌444mg/kg时，地上部分锌含量是土壤全锌的16倍，若把土壤含锌量降低到300mg/kg的欧盟允许标准，只需种植Thalaspi caerulescens 14次。依据Robinson等(1997)的研究成果，仅种植镍超积累植物Berkneya coddii两年就可把中度镍污染土壤(含镍100mg/kg)镍含量降低到59mg/Kg；对于含镍250mg/Kg的土壤也仅需种植Berkneyacoddii 4次就可把土壤镍含量降低到欧盟允许标准(75mg/kg)以下。但目前我国运用重金属污染土壤的植物修复还没有进入工程性实践阶段，主要问题是植物修复效率和速率较低。(1)、目前最具有推广价值的超积累植物植株矮小、生物量低、生长缓慢和生活周期长，因而修复效益低，不易于机械化操作。(2)、通常一种植物只吸收一种或两种重金属，对土壤中共存的其它金属耐性差，从而限制了植物修复技术在复合污染土壤治理方面的应用。(3)、受到根系伸展深度的限制，植物修复只适用于表土或浅层地下水的污染治理。(4)、受到污染物生物有效性和污染物向地上部转运效率的限制，植物提取修复一般耗时较长。-->利用化学添加剂促进植物有效吸收土壤中重金属的途径一般有两种：一种是向土壤中添加螯合剂，如EDTA、NTA、DTPA等，这些螯合剂能有效地促进土壤中重金属有效性的增加；另外一种是降低土壤pH值，如在pH值较高的土壤中直接施用一些有机酸、无机酸或者向土壤中加入一些偏酸性的肥料如氯化铵等。重金属随着土壤pH值的降低，可浸提态浓度有显著增加，并且植物体内重金属的含量也有显著增加。微生物可以与重金属相互作用或者与根分泌物协同，影响土壤重金属的活性及其生物有效性。Steven等人的研究发现在微生物存在的情况下，超积累植物积累的重金属浓度显著高于无菌或死的微生物的情况，而且土壤中生物可利用性的Zn的浓度也大大高于另外两种情况。筛选无二次污染的化学添加剂和高效微生物增强土壤重金属的生物有效性，提高耐性植物或超积累植物的提取速率，开发植物一化学添加剂—微生物高效联合生物修复技术具有广阔的前景，然而目前却鲜有此类报道。海州香薷是铜矿的指示植物，其对铜具有较强的耐性。姜理英等对矿山的野外调查发现，海州香薷能在土壤全铜含量高于3000mg/kg的土壤上正常生长，而其根系和地上部分铜含量可高达613.1和90.6mg/kg。Tang等对中国扬子江沿岸铜矿山的优势植物调查发现，海州香薷根、茎、叶中的铜含量范围分别为43-2288mg/kg，25-304mg/kg和19-391mg/kg。柯文山等在湖北大治铜铜绿山野外调查发现，海州香薷集中分布于矿区内含铜量较高的土壤上(1645-8950mg/kg)，根系中铜的含量最高可达2288mg/kg。硫素是植物生长的必须元素，硫磺是常用的硫肥品种，被用以满足作物对硫的需求。硫磺进入土壤中后，在微生物尤其是硫杆菌的作用下被逐步氧化成硫酸。硫磺的氧化过程能降低土壤pH，重金属随着土壤pH值的降低，可浸提态浓度有显著增加，并且植物体内重金属的含量也有显著增加。传统的改良方法，如在pH值较高的土壤中直接施用一些有机酸、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重金属污染土壤的修复方法，包括在土壤中种植海州香薷，其特征是：先在土壤中分别加入硫磺和接种硫氧化菌；然后再种植海州香薷。

【技术特征摘要】
1、一种重金属污染土壤的修复方法，包括在土壤中种植海州香薷，其特征是：先在土壤中分别加入硫磺和接种硫氧化菌；然后再种植海州香...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧，王远鹏，施积炎，陈英旭，杨晔，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]