一種鎘污染土壤的修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土壤修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎘污染土壤的修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤是人類賴以生存的最重要的物質(zhì)條件，也是環(huán)境的核心介質(zhì)；土壤環(huán)境的好壞直接影響農(nóng)產(chǎn)品安全和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，從而影響人類身體的健康。降低土壤中污染物的濃度，可以減少土壤污染物對環(huán)境、人體或其它生物鏈的危害。土壤重金屬污染植物修復(fù)技術(shù)因具有無二次污染、成本低廉等優(yōu)點，是國際上普遍應(yīng)用的修復(fù)土壤大面積重金屬污染“綠色修復(fù)技術(shù)”。在植物修復(fù)技術(shù)中，為保證修復(fù)效果，需要添加活化劑。目前研宄者多添加的試劑是諸如表面活性劑、螯合劑等材料，但是添加這些材料在消耗了巨大能源的同時又帶來的新的問題。一是生產(chǎn)過程中的環(huán)境問題，二是因為這些物質(zhì)是外來化學(xué)物質(zhì)，難以自然降解，在進入農(nóng)田以后會對農(nóng)田造成不利的后續(xù)影響比如板結(jié)、土壤退化等問題。因此開發(fā)環(huán)境友好，易于自然降解的活化劑是植物修復(fù)技術(shù)的核心。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)問題提供一種鎘污染土壤的修復(fù)方法。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]一種鎘污染土壤的修復(fù)方法，該修復(fù)方法包括如下步驟:
[0006]第一步，以水稻秸桿和/或油菜秸桿為原料，分別制備得到生物炭和木醋液；
[0007]第二步，種植水稻:在水稻種植前5?30天向鎘污染土壤中施加生物炭，之后在土壤中正常種植水稻，當(dāng)?shù)舅氪瓜?，金黃飽滿時，即可分別收獲得到水稻秸桿和低鎘的水稻；其中生物炭的施加量為80?150kg/畝；
[0008]第三步，種植油菜:水稻收獲后，向鎘污染的土壤中播入油菜籽，使油菜正常生長，或者向鎘污染的土壤中移植油菜苗并使油菜苗正常生長；待油菜長至現(xiàn)蕾抽薹時，向鎘污染的土壤中施加活化劑木醋液，油菜繼續(xù)生長到完熟期后收獲，即可收獲得到油菜籽和油菜秸桿，此時也完成了土壤修復(fù)的過程；其中木醋液的施加量為I?20kg/畝；
[0009]第四步，以第二步和第三步得到的水稻秸桿和油菜秸桿為原料制備生物炭和木醋液，循環(huán)使用。
[0010]本發(fā)明技術(shù)方案中，鎘污染土壤中鎘的濃度為0.3?1.2mg/kg。
[0011]上述技術(shù)方案中，第二步中，水稻的生長密度為每畝播種3?6公斤的水稻種子，生物炭的施加量為90?IlOkg/畝。
[0012]上述技術(shù)方案的第三步中，木醋液的施加量為3?8kg/畝；木醋液在使用前需加水稀釋，木醋液:水的質(zhì)量比為1:50?100。
[0013]上述技術(shù)方案的第三步中，油菜的生長密度為每畝播種0.3?I斤油菜籽；優(yōu)選油菜的生長密度為每畝播種0.4?0.6斤油菜籽。
[0014]通過上述方法，制備的水稻和油菜籽中鎘含量均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。且第二步中得到的水稻秸桿可以回收利用，用于制備生物炭和木醋液，第三步中得到的油菜秸桿也可以回收利用，用于制備生物炭和木醋液。
[0015]本發(fā)明采用的技術(shù)是原位鈍化與活化移除聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。采用以生物炭為主的鈍化劑原位鈍化土壤中重金屬鎘；土壤施用木醋液為主的活化劑活化重金屬鎘，同時種植高富集作物如油菜和灌木柳等徹底移除土壤中的鎘，污染農(nóng)田收獲的農(nóng)業(yè)廢棄物如秸桿等與修復(fù)植物制備生物炭鈍化劑，副產(chǎn)品木醋液為活化劑，“以廢治廢”，真正實現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的封閉循環(huán)。生物炭和木醋液都是植物高溫裂解的天然產(chǎn)物，在環(huán)境中可自然降解，所以無二次污染。同時研宄對生物炭與木醋液的改性改良以強化鎘污染土壤的修復(fù)效果。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017]本發(fā)明以水稻秸桿和/或油菜秸桿為原料分別制備得到木醋液和生物炭，首先每年的5月?10月在鎘污染的土壤中種植水稻，并在水稻種植前施加生物炭，從而可以在鎘污染的土壤中制備得到符合國家標(biāo)準(zhǔn)的水稻(鎘含量符合國家標(biāo)準(zhǔn))，水稻收獲后到次年的5月在該鎘污染的土壤中種植油菜，通過選擇特定時期施加木醋液，可以安全、有效的將鎘污染土壤中鎘移除。此外，本發(fā)明方法可以有效的利用整個年度，在修復(fù)污染土壤的同時還保證了糧食作物的收成。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于此:
[0019]本實施例所用的污染土壤選自江蘇宜興某農(nóng)村，當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)農(nóng)耕時間是每年5月?10月種植水稻，10月?次年5月種植油菜。該農(nóng)村的土壤為鎘污染的土壤，通過HNO3-HClO4濕法消解測定水稻中鎘含量。采用GB/T 17141-1997的石墨爐原子吸收分光光度法測定，該土壤中的錦濃度為0.6mg/kg。
[0020]木醋液的具體制備方法為將水稻秸桿和/或油菜秸桿在300°C?600°C溫度范圍內(nèi)限氧裂解4h?8h，同時對產(chǎn)生的氣體混合物經(jīng)裝有冷卻水的間接冷凝器冷凝至50°C以下并收集液體產(chǎn)物即粗制木醋液，之后對產(chǎn)品提純即獲得本專利所用的木醋液。
[0021]生物炭的具體制備方法為將水稻秸桿和/或油菜秸桿在500°C溫度范圍內(nèi)限氧裂解5h-6h至秸桿完全炭化，冷卻至室溫后所獲得的固態(tài)物質(zhì)即為本專利所使用的產(chǎn)品生物炭。
[0022]實施例1
[0023]以水稻秸桿為原料分別制備得到生物炭和木醋液。
[0024]在水稻種植前10天向鎘污染土壤中施加90kg/畝生物炭，之后在土壤中正常種植水稻(每畝播種3公斤的水稻種子)，當(dāng)?shù)舅氪瓜?，金黃飽滿時即可收獲得到低鎘的水稻。此時測得水稻中的鎘含量為0.18mg/kgo得到的水稻秸桿制備生物炭和木醋液，循環(huán)使用。
[0025]水稻收獲后，向鎘污染的土壤中撥入0.4斤油菜籽，使油菜正常生長，待油菜長至現(xiàn)蕾抽薹時向鎘污染的土壤中施加活化劑木醋液溶液(3kg木醋液+150kg水)/畝，油菜繼續(xù)生長到完熟期后收獲。得到的油菜秸桿制備生物炭和木醋液，循環(huán)使用。
[0026]通過GB/T 17141-1997的石墨爐原子吸收分光光度法方法，測得該土壤中鎘的含量為0.24mg/kg。即鎘的移除率為60%。
[0027]實施例2
[0028]以油菜秸桿為原料分別制備得到生物炭和木醋液。
[0029]在水稻種植前20天向鎘污染土壤中施加10kg/畝生物炭，之后在土壤中正常種植水稻(每畝播種4公斤的水稻種子)，當(dāng)?shù)舅氪瓜拢瘘S飽滿時即可收獲得到低鎘的水稻。測得水稻中的鎘含量為0.17mg/kg。得到的水稻秸桿制備生物炭和木醋液，循環(huán)使用。
[0030]水稻收獲后，向鎘污染的土壤中撥入0.5斤油菜籽，使油菜正常生長，待油菜長至現(xiàn)蕾抽薹時向鎘污染的土壤中施加活化劑木醋液溶液(4kg木醋液+320kg水)/畝，油菜繼續(xù)生長到完熟期后收獲。得到的油菜秸桿制備生物炭和木醋液，循環(huán)使用。
[0031]通過GB/T 17141-1997的石墨爐原子吸收分光光度法，測得該土壤中鎘的含量為0.22mg/kgo即鎘的移除率為63.3%。
[0032]實施例3
[0033]以水稻秸桿和油菜秸桿為原料分別制備得到生物炭和木醋液。
[0034]在水稻種植前30天向鎘污染土壤中施加IlOkg/畝生物炭，之后在土壤中正常種植水稻(每畝播種6公斤的水稻種子)，當(dāng)?shù)舅氪瓜拢瘘S飽滿時即可收獲得到低鎘的水稻。
[0035]測得水稻中的鎘含量為0.18mg/kg。得到的水稻秸桿制備生物炭和木醋液，循環(huán)使用。
[0036]水稻種植后，向鎘污染的土壤中撥入0.6斤油菜籽，使油菜正常生長，待油菜長至現(xiàn)蕾抽薹時向鎘污染的土壤中施加活化劑木醋液溶液(8kg木醋液+800kg水)/畝，油菜繼續(xù)生長到完熟期后收獲。得到的油菜秸桿制備生物炭和木醋液，循環(huán)使用。
[0037]通過GB/T 17141-1997的石墨爐原子吸收分光光度法，測得該土壤中鎘的含量為
0.23mg/kgo即鎘的移除率為61.7%。
[0038]對比例I
[0039]在同等條件下施加同等劑量的以甘蔗葉、木薯桿等原料制備的木醋液，其他條件同實施例1。
[0040]通過GB/T 17141-1997的石墨爐原子吸收分光光度法，土壤中鎘的移除率僅為15%。
[0041]對比例2
[0042]在同等條件下施加同等劑量的以甘蔗葉、木薯桿等原料制備的木醋液，其他條件同實施例3。
[0043]通過GB/T 17141-1997的石墨爐原子吸收分光光度法，土壤中鎘的移除率僅為22%。
【主權(quán)項】
1.一種鎘污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于:該修復(fù)方法包括如下步驟: 第一步，以水稻秸桿和/或油菜秸桿為原料，分別制備得到生物炭和木醋液； 第二步，種植水稻:在水稻種植前5?30天向鎘污染土壤中施加生物炭，之后在土壤中正常種植水稻，當(dāng)?shù)舅氪瓜?，金黃飽滿時，即可分別收獲得到水稻秸桿和低鎘的水稻；其中生物炭的施加量為80?150kg/畝； 第三步，種植油菜:水稻收獲后，向鎘污染的土壤中播入油菜籽，使油菜正常生長，或者向鎘污染的土壤中移植油菜苗并使油菜苗正常生長；待油菜長至現(xiàn)蕾抽薹時，向鎘污染的土壤中施加活化劑木醋液，油菜繼續(xù)生長到完熟期后收獲，即可收獲得到油菜籽和油菜秸桿，此時也完成了土壤修復(fù)的過程；其中木醋液的施加量為I?20kg/畝； 第四步，以第二步和第三步得到的水稻秸桿和油菜秸桿為原料制備生物炭和木醋液，循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鎘污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于:鎘污染土壤中鎘的濃度為 0.3 ?1.2mg/kgo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鎘污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于:第二步中，水稻的生長密度為每畝播種3?6公斤的水稻種子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述鎘污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于:第二步中，生物炭的施加量為90?IlOkg/畝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述鎘污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于:第三步中，木醋液的施加量為3?8kg/畝ο
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述鎘污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于:第三步中，木醋液在使用前需加水稀釋，木醋液:水的質(zhì)量比為1:50?100。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述鎘污染土壤的修復(fù)方法，，其特征在于:第三步中，油菜的生長密度為每畝播種0.3?I斤油菜籽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述鎘污染土壤的修復(fù)方法，，其特征在于:第三步中，油菜的生長密度為每畝播種0.4?0.6斤油菜籽。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎘污染土壤的修復(fù)方法，屬于土壤修復(fù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供了通過選擇水稻秸稈和/或油菜秸制備得到的木醋液和生物炭，首先每年的5月～10月在鎘污染的土壤中種植水稻，并在水稻種植前施加生物炭，從而可以在鎘污染的土壤中制備得到符合國家標(biāo)準(zhǔn)的水稻(鎘含量符合國家標(biāo)準(zhǔn))，水稻收獲后到次年的5月在該鎘污染的土壤中種植油菜，通過選擇特定時期施加木醋液，可以安全、有效的將鎘污染土壤中鎘移除，從而有效的移除土壤中的鎘。此外，本發(fā)明方法有效的利用整個年度，在修復(fù)污染土壤的同時還保證了糧食作物的收成。
【IPC分類】B09C1-00
【公開號】CN104874594
【申請?zhí)枴緾N201510277745
【發(fā)明人】徐海濤, 張亞平, 周長城, 沈凱, 孫文景, 趙坤
【申請人】南京宇行環(huán)?？萍加邢薰?br>【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月27日