專(zhuān)利名稱(chēng)：重金屬M(fèi)n、Pb、Cr、Zn污染土壤的植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重金屬土壤修復(fù)技術(shù)，特別是涉及一種植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)重金屬
污染土壤的技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，"三廢"污染日益嚴(yán)重，特別是重金屬的大量釋放嚴(yán)重污染了 土壤、水體和大氣。當(dāng)土壤遭受到重金屬污染后，重金屬元素會(huì)通過(guò)各種途徑進(jìn)入人體，危 害人體健康。土壤收到重金屬污染后很難再短時(shí)間內(nèi)消除，并可在食物鏈中富集，已經(jīng)成為 威脅人類(lèi)健康的重大問(wèn)題。針對(duì)目前日益嚴(yán)重的重金屬污染，人們采取的防治措施主要包 括 物理法排土 、換土 、去表土 、客土 、深耕翻土 、高溫處理土壤等措施，但這些措施的 工程量大、費(fèi)用高昂?；瘜W(xué)方法添加改良劑(抑制劑)、施加重金屬螯合劑、施用重金屬拮 抗劑，這些措施能夠起到一定的作用，但是無(wú)論是利用化學(xué)試劑的固定還是拮抗作業(yè)，這些 方法都無(wú)法將重金屬?gòu)耐寥乐袔ё?，做到真正的土壤修?fù)，清除重金屬。 植物修復(fù)是一種綠色廉價(jià)、被人們所廣泛認(rèn)可的有效的治理措施，包括三種方式 植物固定、植物揮發(fā)和植物吸收。尋找富集系數(shù)高的重金屬超積累植物是植物修復(fù)技術(shù)的 基礎(chǔ)和關(guān)鍵。重金屬超量積累植物是指能夠超量吸收和積累重金屬的植物，超積累植物體
內(nèi)的重金屬含量要達(dá)到一般植物的ioo倍以上，不同元素有不同的臨界值，一般業(yè)內(nèi)公認(rèn) 的標(biāo)準(zhǔn)是，鎘1000mg/kg，銅、鎳、鉛等為1000mg/kg，錳、鋅為10000mg/kg。
商陸(Phytolacca acinosa Roxb.)，又名莧陸、馬尾、常蓼、章陸、章柳、大莧菜、 濕莧菜、山包谷、金七娘、紅莧菜、金雞姆、豬姆耳、莧菜藍(lán)、肥豬菜。多年生草本，高70 100 厘米，全株無(wú)毛，根粗壯，肉質(zhì)，圓錐形，外皮淡黃色。莖直立，多分枝，綠色或紫紅色，具縱 溝。葉互生，橢圓形或卵狀橢圓形，長(zhǎng)12 25厘米，寬5 10厘米，先端急尖，基部楔形而 下延，全緣，側(cè)脈羽狀，主脈粗壯；葉柄長(zhǎng)1. 5 3厘米，上面具槽，下面半圓形?？偁罨ㄐ蝽?生或側(cè)生，長(zhǎng)10 15厘米；花兩性，徑約8毫米，具小梗，小?；坑邪?及小苞片2 ;萼 通常5片，偶為4片，卵形或長(zhǎng)方狀橢圓形，初白色，后變淡紅色無(wú)花瓣雄蕊8，花藥淡粉 紅色；心皮8 10，離生。漿果扁球形，徑約7毫米，通常由8個(gè)分果組成，熟時(shí)紫黑色。種 子腎圓形，扁平，黑色?；ㄆ? 8月。果期8 10月。多生于疏林下、林緣、路旁、山溝等 濕潤(rùn)的地方。 有研究報(bào)道顯示，商陸有助于修復(fù)受錳污染的土壤，商陸在錳含量達(dá)11.4%的尾 礦廢棄地上生長(zhǎng)良好，葉錳含量最高達(dá)1. 93% ;溫室生長(zhǎng)45天的商陸地上部分錳積累量為 258. 2毫克/株，葉錳含量高達(dá)3. 64% ，植物吸取的錳有87 % 95 %被轉(zhuǎn)移到地上部分。來(lái) 自污染區(qū)和非污染區(qū)的商陸種群在自然條件的錳積累量存在顯著差異，但是在人工控制條 件下卻表現(xiàn)出相似的耐錳性和積累本事，葉錳含量高達(dá)3. 4% ，商陸的錳耐性和超積累本事 可能是其固有特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高效的合理的重金屬污染土壤的植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù) 技術(shù)，解決以往處理重金屬污染土壤的相關(guān)技術(shù)的不足，做到真正降低減少土壤中的重金
屬含量。 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案為通過(guò)合理有效的栽植商陸，大面積栽培、 育苗，移栽至重金屬污染土壤，同時(shí)適時(shí)的澆灌螯合劑，實(shí)現(xiàn)活化土壤重金屬，促進(jìn)商陸吸 收，降低土壤中重金屬含量，提高植物修復(fù)重金屬污染土壤效率的目的。 本發(fā)明公開(kāi)了一種植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法，為施用商陸及螯合 劑對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)。所述重金屬污染包括Mn、Pb、Cr和Zn污染中的一種或多種。
本發(fā)明的方法具體包括下列步驟 在重金屬污染土壤中對(duì)商陸進(jìn)行播種或分株栽培，在商陸生長(zhǎng)的中期，在土壤中 澆灌螯合劑EDTA水溶液，溶液中EDTA濃度為500-1000mg/kg，待連續(xù)種植商陸2_3年后，土 壤即可進(jìn)行農(nóng)用。 澆灌螯合劑EDTA的方法為在商陸長(zhǎng)出7-10片葉子時(shí)(播種后長(zhǎng)出第7_10片葉 子時(shí)或分株栽培后長(zhǎng)出第7-10片葉子時(shí)均可)，澆灌一次螯合劑EDTA，然后在商陸從地面 上的植株長(zhǎng)度生長(zhǎng)到70-80cm時(shí)，再次澆灌螯合劑EDTA，此后在生長(zhǎng)期內(nèi)，每隔50-70天澆 灌一次螯合劑EDTA，持續(xù)澆灌2-3年。 播種前，需對(duì)種子進(jìn)行處理，處理方法為先用H202水溶液浸泡，再用400-500mg/ L的赤霉素水溶液浸泡進(jìn)行催芽處理。所述H202水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為5-25% ，最佳為 15%， H202水溶液浸泡時(shí)間4-8小時(shí)，優(yōu)選8小時(shí)。所述赤霉素的浸泡時(shí)間優(yōu)選為1小時(shí)。 此處理可有效提高種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和胚根長(zhǎng)度。較佳的，所述播種方法為在畦內(nèi)按株行距30cmX 30cm開(kāi)1. 5 2cm的淺溝，將種
子均勻撒入淺溝內(nèi)，播后覆細(xì)砂土 (厚度l-2cm)蓋平，澆水，保持畦內(nèi)濕潤(rùn)，地溫在15t:以
上，約7-10d出全苗，苗高6 8cm時(shí)按株距12 15cm定苗。 較佳的，在商陸種植期間進(jìn)行田間管理，田間管理包括以下幾個(gè)方面 ①松土、除草定苗、追肥后或干旱時(shí)連澆兩遍水。墑情適宜時(shí)除草，保持土表疏松、
濕潤(rùn)、無(wú)雜草。 ②迫肥。 定植后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5X的尿素噴灑葉面，少量多次，總量不超過(guò)225kg/ha。翌 年春植株未發(fā)芽之前，在兩行中間開(kāi)淺溝埋施硫酸鉀高效復(fù)合肥1200-1250kg/ha。 7 8 月噴質(zhì)量分?jǐn)?shù)1% _1.2%硫酸鉀或質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 5% _0.6%磷酸二氫鉀1150-1250kg/ha，隔 13-15d噴1次，連噴3 4次。 ③覆蓋干草。為使商陸根安全越冬及增加地內(nèi)有機(jī)肥料，秋末冬初，在當(dāng)年種植的 大田內(nèi)撒施麥稻糠之類(lèi)干草6000kg/ha。
剪花苔。商陸6 8月開(kāi)花，除留種者外，將花苔全部剪掉，減少養(yǎng)分消耗。
⑤病蟲(chóng)害防治。商陸全生育期病害較少，由于莖、葉嫩，主要有蚜蟲(chóng)危害，可用質(zhì)量 分?jǐn)?shù)40%克岈星600倍液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%抗岈威1000倍液，最多使用次數(shù)分別為3次、2 次，安全間隔期均為7天，經(jīng)檢測(cè)無(wú)農(nóng)藥殘留。
經(jīng)上述管理后，栽植出來(lái)的商陸植株長(zhǎng)勢(shì)良好，具有植株根莖強(qiáng)壯、枝繁葉茂，生 活力強(qiáng)等特點(diǎn)，此外出現(xiàn)病株、弱株的概率大大降低，這有助于健康的商陸植株最大程度的 吸收和轉(zhuǎn)移土壤中的重金屬。 本發(fā)明的方法操作容易，成本低廉，可以做到真正降低土壤中Mn、 Pb、 Cr、 Zn的含
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 (1)商陸的繁殖栽培播種或分株繁殖。春季3月下旬至4月上旬在露地直播，可
用溝播或穴播，覆土5cm，播后澆水。出苗后可按50cn^50cm的株行距留苗。分株在早春進(jìn)
行。栽培時(shí)注意及時(shí)中耕除草。苗期和開(kāi)花前可追施肥水，以利生長(zhǎng)。 商陸種子種皮光滑致密，角質(zhì)化，難吸水膨脹發(fā)芽，屬需低溫濕潤(rùn)打破休眠類(lèi)型，
故播種前須先對(duì)種子進(jìn)行處理。在每年早春季節(jié)播種前，先用15% 11202浸泡811，再用
400-500mg/L赤霉素浸泡lh處理，此處理可有效提高種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和胚根長(zhǎng)度(表1)。 表1不同處理方式對(duì)商陸種子發(fā)芽率和胚根長(zhǎng)的影響
種子處理方式 7天平均發(fā)芽率(％)和培根長(zhǎng)(cm)
訓(xùn)mg/L200mg/L300mg/L100mg/L500rag/LCK
GA處理種子lh53.5 aA52. 5 aA54. 5 aA53. 5 aA52. 5 aA36.0bB
2.69 bAB2.94 bAB3,28 abAB5.01 bAB4.09 aAB2, 09bB
5%10%15%20%25%CK
H202處理種子6h70.33 bB72,33 bB83,67 aA69.33 bB72.33 bB36.0cC
1. 99 cdB2. 71 bA3. 44 aA1. 84 cB1. 59 cB1.21cB
4h5h6h7h8hCK
15%^02不同時(shí)間
56. 5 bA53. 5 bB63. 5 aA62.0 aA69.0 aA36. 0cC
處理商陸種子
2.14 bAB2. 12 bAB2. 58 aA2.64 aA3.01 aA1. 25cB
100 mg/L200 mg/L300 mg/L400 mg/L500 mg/LCK
15細(xì)A浸泡8h,
47. 33 bB64. 67 aA63.67 aA67. 33 aA65.33 aA36.0cC
再用GA浸泡lh
2. 84 bB2. 89 bB3. 02 bB3.53 bB3.53 bB1,21cC 在畦內(nèi)按株行距30cmX30cm開(kāi)1. 5 2cm的淺溝，將種子均勻撒入淺溝內(nèi)，播后 覆細(xì)砂土 (厚度l-2cm)蓋平，澆水，保持畦內(nèi)濕潤(rùn)，地溫在15t:以上，約7-10d出全苗。苗 高6 8cm時(shí)按株距12 15cm定苗。
商陸的田間管理主要包括以下幾個(gè)方面
5
①松土、除草定苗、追肥后或干旱時(shí)連澆兩遍水。墑情適宜時(shí)除草，保持土表疏松、 濕潤(rùn)、無(wú)雜草。 ②迫肥。定植后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%的尿素噴灑葉面，少量多次，總量不超過(guò) 225kg/ha。翌年春植株未發(fā)芽之前，在兩行中間開(kāi)淺溝埋施硫酸鉀高效復(fù)合肥1200kg/ha。 7 8月噴質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%硫酸鉀或質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 5%磷酸二氫鉀1200士50kg/ha，隔13_15d噴 1次，連噴3 4次。 ③覆蓋干草。為使商陸根安全越冬及增加地內(nèi)有機(jī)肥料，秋末冬初，在當(dāng)年種植的 大田內(nèi)撒施麥稻糠之類(lèi)干草6000kg/ha。
剪花苔。商陸6 8月開(kāi)花，除留種者外，將花苔全部剪掉，減少養(yǎng)分消耗。
病蟲(chóng)害防治。商陸全生育期病害較少，由于莖、葉嫩，主要有蚜蟲(chóng)危害，可用40% 克蚜星600倍液，25%抗蚜威1000倍液，最多使用次數(shù)分別為3次、2次，安全間隔期均為7 天，經(jīng)檢測(cè)無(wú)農(nóng)藥殘留。 (2)螯合劑EDTA的施用方法施用時(shí)間選擇商陸在生長(zhǎng)期噴施螯合劑，這樣螯合 劑能夠充分活化土壤中的重金屬，提高土壤溶液中的重金屬濃度，使土壤中有效態(tài)重金屬 增加，通過(guò)草本植物(商陸)的吸收轉(zhuǎn)移，經(jīng)收割后帶出土壤。施用濃度及頻次選擇施用 500-1000mg/kg的EDTA溶液，噴施土壤。在商陸生長(zhǎng)期，每隔2個(gè)月噴施一次。
從鉛鋅礦地區(qū)采集土壤，經(jīng)測(cè)定Pb、 Zn含量分別為6130. 58mg kg—\ 7734. 43mg kg—、在土壤中添加重金屬M(fèi)n、 Cr，使土壤中Mn的供應(yīng)水平為5. 000mmol/L、 Cr 的供應(yīng)水平為5. 000mmol/L。添加不同濃度的螯合劑(EDTA)對(duì)商陸吸收重金屬的影響如表 2所示。 表2添加不同濃度的螯合劑對(duì)商陸吸收重金屬的影響
螯合劑濃度重金屬濃度0ng kg—1)
(mg kg—1)MnPbCrZn
029000. 1c1036.2 b324. 7c2494. 2 be
50031087.4b1356. 9 a398. 4b2568.9 ab
75031876.9b1429.5 a425. 9b2705. 1 a
100031924.6ab1466.3 a487. 12539.4 b
125032449. 731211.0 b491.0a2204. 6 c 表2數(shù)據(jù)說(shuō)明，在受重金屬污染的土壤中，添加螯合劑EDTA可促進(jìn)商陸吸收重金 屬，不同EDTA濃度處理下，商陸對(duì)重金屬的富集存在一定的差異(p < 0. 05)，綜合考慮幾種 濃度對(duì)商陸吸收富集重金屬M(fèi)n、 Pb、 Cr、 Zn的影響，EDTA濃度在500-1000mg kg—1區(qū)間內(nèi) 較為有效。
權(quán)利要求
一種植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法，為施用商陸及螯合劑對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)。
2. 如權(quán)利要求1所述植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于，所述施 用商陸及螯合劑對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)的步驟為在重金屬污染土壤中對(duì)商陸進(jìn)行播種或分株栽培，在商陸生長(zhǎng)的中期，在土壤中澆灌螯合劑EDTA水溶液，溶液中EDTA濃度為 500-1000mg/kg，待連續(xù)種植商陸2-3年后，土壤農(nóng)用。
3. 如權(quán)利要求2所述植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于澆灌螯 合劑EDTA水溶液的方法為在商陸長(zhǎng)出7-10片葉子時(shí)，澆灌一次螯合劑EDTA，然后在商 陸從地面上的植株長(zhǎng)度生長(zhǎng)到70-80cm時(shí)，再次澆灌螯合劑EDTA，此后在生長(zhǎng)期內(nèi)，每隔 50-70天澆灌一次螯合劑EDTA，持續(xù)澆灌2_3年。
4. 如權(quán)利要求2所述植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于播種前， 對(duì)種子進(jìn)行處理，處理方法為先用H202水溶液浸泡，再用400-500mg/L赤霉素水溶液浸泡 進(jìn)行催芽處理。
5. 如權(quán)利要求4所述植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于所述11202 水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-25%， H202水溶液浸泡時(shí)間4-8小時(shí)。
6. 如權(quán)利要求4所述植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于所述赤 霉素的浸泡時(shí)間為1小時(shí)。
7. 如權(quán)利要求2所述植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于所述播 種方法為在畦內(nèi)按株行距30cmX 30cm開(kāi)1. 5 2cm的淺溝，將種子均勻撒入淺溝內(nèi)，播后 覆細(xì)砂土蓋平，澆水，保持畦內(nèi)濕潤(rùn)，地溫在15t:以上，約7-10d出全苗，苗高6 8cm時(shí)按 株距12 15em定苗。
8. 如權(quán)利要求2所述植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于在商陸 種植期間進(jìn)行田間管理，田間管理包括以下幾個(gè)方面① 松土、除草定苗、追肥后或干旱時(shí)連澆兩遍水，墑情適宜時(shí)除草，保持土表疏松、濕 潤(rùn)、無(wú)雜草；② 迫肥；③ 覆蓋干草；④ 剪花苔；⑤ 病蟲(chóng)害防治。
9. 如權(quán)利要求8所述植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于所 述迫肥方法為定植后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5% -0. 55%的尿素噴灑葉面，少量多次，總量 不超過(guò)225kg/ha，翌年春植株未發(fā)芽之前，在兩行中間開(kāi)淺溝埋施硫酸鉀高效復(fù)合肥1 200-1250kg/ha，7 8月噴質(zhì)量分?jǐn)?shù)1% _1. 2%硫酸鉀或質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 5% -0. 6%磷酸二氫 鉀1150-1250kg/ha，隔13-15天噴1次，連噴3 4次。
10. 如權(quán)利要求1-9任一所述植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于 所述重金屬污染包括Mn、 Pb、 Cr和Zn污染中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種重金屬M(fèi)n、Pb、Cr、Zn污染土壤的植物化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，為施用商陸及螯合劑對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)，步驟包括在重金屬污染土壤中對(duì)商陸進(jìn)行播種，在商陸生長(zhǎng)的中期，在土壤中澆灌螯合劑EDTA溶液，濃度選擇500-1000mg/kg，待連續(xù)種植商陸2-3年后，土壤即可進(jìn)行農(nóng)用。
文檔編號(hào)A01G1/00GK101704016SQ20091019891
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者呂衛(wèi)光, 李雙喜, 袁大偉, 諸海燾, 鄭憲清 申請(qǐng)人:上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院