一種利用四季春花卉修復鎘、鉛和砷多重污染土壤的方法
【專利摘要】一種利用觀賞植物四季春修復鎘、鉛和砷污染土壤的方法，所述鎘、鉛和砷污染土壤包括鎘、鉛和砷重金屬中的一或兩種以上復合污染土壤，步驟如下：1）選取四季春幼苗，扦插于鎘、鉛和砷污染土壤中；2）每天澆水保持土壤含水量；3）施入腐熟廄肥、尿素和三元復合肥作為基肥并適時噴灑尿素；4)四季春成熟后將其從土壤中整體移除，再種植第二茬，重復上述操作，直至土壤中的這些重金屬污染物含量達到環(huán)境安全水平。本發(fā)明的優(yōu)點是：該方法投資少、工程量小、不會造成二次污染；修復過程不會破壞土壤結(jié)構(gòu)及原有理化性質(zhì)，恢復并提高其生物多樣性；四季春作為一種觀賞植物，可起到美化環(huán)境的作用，具有良好的環(huán)境效益和生態(tài)效益。
【專利說明】一種利用四季春花卉修復鎘、鉛和砷多重污染土壤的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及重金屬污染土壤的環(huán)境綠色修復技術(shù)，特別是一種利用四季春花卉修復鎘、鉛和砷多重污染土壤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬是環(huán)境中危害人類健康的一類重要污染物，參見文獻1:周啟星，孔繁翔，朱琳.生態(tài)毒理學.北京:科學出版社，2004。以往，我們主要關注大氣和水體中的重金屬污染問題，而對土壤環(huán)境中的重金屬污染問題重視不夠，參見文獻2:周啟星，羅義.污染生態(tài)化學.北京:科學出版社，2011。近年來，隨著對大氣環(huán)境、水環(huán)境中的重金屬污染問題的廣泛治理并取得有效成果，解決土壤環(huán)境中的重金屬污染問題已逐漸被提到議事議程上來，參見文獻3:周啟星.污染土壤修復基準與標準進展及我國農(nóng)業(yè)環(huán)保問題.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2010，29(1): 1-8。
[0003]目前，大多數(shù)有關土壤重金屬污染的治理與修復主要是針對農(nóng)業(yè)土壤而言的。因為，大家知道，農(nóng)業(yè)土壤主要是用來生產(chǎn)糧食和蔬菜的。然而，事實上，近年來，隨著我國城市土壤重金屬污染問題的日益突出，更為嚴重的是，在城市道路和一些公共場所，如公園或花園、廣場，由于土壤的重金屬污染日益嚴重，引起更加廣泛人群的暴露，特別是對小孩和孕婦，已經(jīng)導致了日益嚴重的危害和健康問題，參見文獻4:Nicholson F A,Smith S R, Alloway B J, Carlton-Smith C, Chambers B.J.An inventory of heavymetals inputs to agricultural soils in England and Wales.Science of The TotalEnvironment, 2003, 311 (1-3): 205-219 ;文獻 5:Wei B, Yang L.A review of heavymetal contaminations in urban soils, urban road dusts and agricultural soilsfrom China.Microchemical Journal, 2010, 94(2): 99-107。例如，鉛、鎘和砷等重金屬元素，是對人體健康構(gòu)成威脅的重要污染物。在城市地區(qū)，土壤鉛的污染和危害，主要表現(xiàn)為兒童對土壤鉛的攝入以及由此導致的智力低下；土壤鎘和砷的攝入，則導致肺癌和皮膚癌的誘發(fā)以及其它一些疾病的出現(xiàn)。因此，城市地區(qū)重金屬污染土壤的修復與治理亟待解決，參見文獻 6:Smith S R.A critical review of the bioavailability and impactsof heavy metals in municipal solid waste composts compared to sewage sludge.Environment International, 2009, 35(1): 142-156。
[0004]資料顯示，雖然目前可用于重金屬污染土壤修復與治理的技術(shù)很多，如一些基于機械物理和化學原理的物理和化學修復技術(shù)，常見的有客土法、隔離法、固化法、化學固定法、化學淋洗法以及治理揮發(fā)性重金屬的電動力修復技術(shù)等，但這些技術(shù)對污染場地破壞較大，治理費用昂貴，且存在著運輸、儲存、回填等新的環(huán)境問題，參見文獻7:周啟星，宋玉芳.污染土壤修復原理與方法.北京:科學出版社，2004。為了解決這個問題，針對城市土壤污染的特點和原位修復的要求，我們采用植物修復的方法，以花卉植物為研究對象，來探討其去除污染土壤中重金屬污染物的有效性以及達到凈化城市土壤的可行性。
[0005]觀賞植物是人類植物利用歷史悠久的“里程牌”，包含40萬以上的栽培品種，種質(zhì)資源極其豐富，觀賞植物在重金屬污染土壤修復實踐上具有以下優(yōu)點:1)觀賞植物種質(zhì)資源豐富，既有草本也有木本植物，為篩選工作奠定了堅實的基礎；2)能夠在進行治理污染同時美化環(huán)境，一舉兩得；3)觀賞植物一般不會進入食物鏈，可以減少對人體甚至整個生態(tài)安全的威脅；4)很多觀賞植物都有一定的經(jīng)濟價值，修復后植物材料可以作為原材料，以提高修復產(chǎn)出，降低修復成本；5)人類在長期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，積累了豐富的觀賞植物栽培管理經(jīng)驗，使得觀賞植物的修復實踐有了充分的農(nóng)業(yè)技術(shù)保障，參見文獻8:劉家女，周啟星，孫挺，等.花卉植物應用于污染土壤修復的可行性研究.應用生態(tài)學報，2006，18: 1617-1623。因此，從觀賞植物中篩選重金屬超積累植物并用于修復實踐是完全可行的。
[0006]近年來，我們從花卉植物篩選得到了若干單一重金屬的超積累植物，而同時對兩種重金屬具有超積累效果的雙重功能的超積累植物還十分缺乏。特別是，對于三重重金屬超積累植物的發(fā)現(xiàn)，至今仍然尚屬空白。
[0007]季春iLigustrum malongense B.S.Sun)屬于木犀科花丼植物,具有較好的觀賞價值。我們首次發(fā)現(xiàn)，四季春是一種高效修復重金屬污染的植物，對土壤中的一定濃度的重金屬污染物具有較強的忍耐、吸收和積累能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)分析，提供一種利用四季春花卉修復鎘、鉛和砷多重污染土壤的方法，該方法可修復鎘、鉛或砷單一污染土壤，或鎘-鉛、鎘-砷、鉛-砷或鎘-鉛-砷復合污染土壤，是目前發(fā)現(xiàn)的唯一可以同時修復鎘、鉛和砷三種重金屬多重污染土壤的方法。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種利用觀賞植物四季春修復鎘、鉛和砷污染土壤的方法，所述鎘、鉛和砷污染土壤包括鎘、鉛和砷重金屬中的一或兩種以上復合污染土壤，步驟如下
1)選取四季春幼苗，扦插于鎘、鉛和砷污染土壤中，扦插前將盆土澆透水使其保持濕潤，扦插時間選在傍晚，對于上述重金屬輕度污染的土壤，也可采用直接播種四季春種子的方法進行；
2)四季春播種或幼苗生長管理要每天澆水，使土壤含水量保持在田間持水量的60-70%,使其保持在其生物量生長最大、污染物吸收與積累效率最高為最佳狀態(tài)；
3)土壤基肥是每畝施入2000kg的腐熟廄肥和8-10kg的尿素和三元復合肥，在四季春生長的旺盛期，每畝噴施10 kg的尿素和三元復合肥，尿素與三元復合肥的重量比為3:1，通過施用肥料可增加其生物量；
4)當四季春成熟后將其從土壤中整體移除，再種植第二茬四季春，重復上述操作，直至土壤中的這些重金屬污染物含量達到環(huán)境安全水平，為了縮短修復時間四季春可在開花期進行收獲，收獲的四季春可以作為觀賞花卉商品進行出售，在對生物量的處理的同時也獲得經(jīng)濟效益。
[0010]在鎘、鉛和單一或復合污染土壤中種植四季春，重金屬污染物通過四季春的吸收和積累作用和在其根系分泌物的共同作用下，促進四季春對土壤中這些重金屬污染物的吸收和積累，因此通過種植四季春可清除土壤中這些重金屬污染物，最使土壤中的這些重金屬污染物含量達到環(huán)境安全水平。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點是:該方法與傳統(tǒng)的污染土壤治理方法相比，具有投資少、工程量小、技術(shù)要求不高等優(yōu)點；而且作為一種綠色修復技術(shù)，所收獲植株不需要另外進行集中處理，不會造成二次污染，同時修復進程不僅不會破壞土壤結(jié)構(gòu)及原有理化性質(zhì)，還有助于改善因重金屬污染而引起的土壤退化和生產(chǎn)力下降等問題，恢復并提高其生物多樣性；四季春作為一種觀賞植物，在修復重金屬污染環(huán)境的同時，可以起到美化環(huán)境的作用，具有良好的環(huán)境效益和生態(tài)效益。
【具體實施方式】
[0012]實施例:
四季春對Cd、Pb和As雙重和三重復合污染土壤的修復試驗 實驗方法如下:
供試土壤采自黑龍江省海倫農(nóng)業(yè)生態(tài)實驗站未被污染地塊，采樣深度為0-20cm，土壤類型為黑土。采集的土壤挑去石礫和植物殘體后經(jīng)自然風干，過4mm篩備用。
[0013]資料顯示，我國城市土壤重金屬污染問題，尤以Cd、Pb、Cu、Zn和As等元素的問題最大；加上Cd、Pb和As等元素的毒性很強，所以選擇Cd、Pb和As作為本研究的供試污染物。根據(jù)我國目前現(xiàn)行的土壤環(huán)境質(zhì)量標準(GB15618-1995)和城市污染土壤現(xiàn)狀，分別設置雙重土壤污染試驗濃度和三重土壤污染試驗濃度，見表1。
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種利用觀賞植物四季春修復鎘、鉛和砷污染土壤的方法，其特征在于:所述鎘、鉛和砷污染土壤包括鎘、鉛和砷重金屬中的一或兩種以上復合污染土壤，步驟如下 1)選取四季春幼苗，扦插于鎘、鉛和砷污染土壤中，扦插前將盆土澆透水使其保持濕潤，扦插時間選在傍晚，對于上述重金屬輕度污染的土壤，也可采用直接播種四季春種子的方法進行； 2)四季春播種或幼苗生長管理要每天澆水，使土壤含水量保持在田間持水量的60-70%,使其保持在其生物量生長最大、污染物吸收與積累效率最高為最佳狀態(tài)； 3)土壤基肥是每畝施入2000kg的腐熟廄肥和8-10kg的尿素和三元復合肥，在四季春生長的旺盛期，每畝噴施10 kg的尿素和三元復合肥，尿素與三元復合肥的重量比為3:1，通過施用肥料可增加其生物量； 4)當四季春成熟后將其從土壤中整體移除，再種植第二茬四季春，重復上述操作，直至土壤中的這些重金屬污染物含量達到環(huán)境安全水平，為了縮短修復時間四季春可在開花期進行收獲，收獲的四季春可以作為觀賞花卉商品進行出售，在對生物量的處理的同時也獲得經(jīng)濟效益。
【文檔編號】B09C1/00GK103464454SQ201310470919
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】周睿人, 劉家女, 周啟星 申請人:南開大學