一种淋洗修复后复合污染农田土壤的再利用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及淋洗修复后污染土壤的再利用方法，具体涉及一种淋洗修复后复合污 染农田土壤的再利用方法。
【背景技术】
[0002] 土壤圈是全球生态环境系统的基本界面，是物质循环和能量流动最活跃圈层之 一，天然地成为环境污染物的主要受纳体。近些年，随着经济和社会的发展，土壤污染也变 得越来越严重。土壤污染具有不可逆转性、隐蔽性、滞后性、复合性等特点，修复治理难度非 常大。目前主流的污染土壤修复技术包括化学淋洗法、蒸汽浸提法、电动力学法、化学氧化 还原法、微生物-植物修复法等，其中化学淋洗法较为成熟，且治理成本、修复效果、污染风 险等方面相对更易被接受，在一些污染场地修复中已经得到实际应用。
[0003] 通常来讲，污染土壤修复的短期目的是使土壤污染物达到或低于国家标准的浓度 水平，而其终极目标则是实现土壤生态功能的系统恢复和可持续利用。而如何使修复后土 壤尽快恢复生态功能已成为当前亟待解决的重要问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种淋洗修复后复合污染农田土壤的再利用方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] 1)采用淋洗液淋洗重金属复合污染农田土壤至重金属在土壤中的含量不再下降， 得淋洗修复后农田土壤；
[0007] 2)在淋洗修复后农田土壤中种植金盏菊、胡萝卜或油菜，种植期间向所述淋洗修 复后农田土壤中浇灌纯净水，维持所述淋洗修复后农田土壤持水量为田间持水量的60 %~ 70%;种植时间为55~65天，种植结束后移除种植的金盏菊、胡萝卜或油菜，得到生态功能 得到恢复的可再利用土壤。
[0008] 所述农田土壤为黄土，重金属为铅和镉。
[0009] 所述淋洗液为EDTA溶液，EDTA溶液由EDTA和污水处理厂中水配成。
[0010] 在种植前，对淋洗修复后农田土壤施加底肥，所述底肥施加量为尿素〇. 4g/kg、磷 酸二氢钠〇? 2g/kg以及氯化钾0? 3g/kg。
[0011] 所述种植的方法为直接播种：将金盏菊、胡萝卜或油菜的种子直接播种于淋洗修 复后农田土壤中。
[0012] 本发明的有益效果体现在：
[0013] 本发明提供一种淋洗修复后复合污染农田土壤的再利用方法，第一步，采用淋洗 法主要完成铅/镉复合污染土壤初步修复过程，使重金属含量显著降低，第二步，通过种植 金盏菊、胡萝卜或油菜等修复植物主要完成对于污染土壤生态功能的重建与恢复，得到可 再利用土壤。
[0014] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0015] -、弥补了污染土壤修复后再利用途径方面的不足，修复后农田土壤（例如黄土） 的再利用潜力及生态功能恢复效果良好。
[0016] 二、周期较短、成本低廉、操作简便、安全性好，具有潜在的推广应用价值。
[0017] 三、经过两步修复后，土壤理化指标和生物学指标均有所优化，部分参数值已接近 或达到未污染黄土中的对应参数值。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0019] ( -）盆钵实验法
[0020] 盆钵实验在陕西科技大学校园内进行，采用室外天然条件下培养（培养时间为 2015年3月28日至2015年5月28日），实验场地周围没有污染源。所用黄土原样取自陕 西科技大学校园内部南侧树林-草丛植被带，黄土样品基本理化性质见表1。铅/镉复合污 染黄土采用分析纯的Pb (NO3) 2、CdCl2 ? 2. 5H20和污水处理厂中水配制（老化时间为60d)， 其中复合污染物为铅和镉；以EDTA溶液（EDTA+污水处理厂中水）为淋洗液，在连续降流式 柱反应器中修复污染土壤。其中EDTA浓度为0.0 lmol/L，淋洗液流速为20mL/min，pH值为 6,淋洗温度为25°C，淋洗时间为4h。
[0021] 将淋洗修复后的黄土装入圆形花盆（直径20cm，高15cm)，每盆装土 lkg，设置施加 底肥与不施加底肥对照（所述底肥施加量为尿素0. 4g/kg黄土、磷酸二氢钠0. 2g/kg黄土 以及氯化钾0. 3g/kg黄土），平衡24h后直接播入100粒植物（金盏菊、胡萝卜、油菜）种 子，定期浇纯净水，使土壤持水量保持在田间持水量的60%~70%。每个处理组设3次重 复，定期考察植株样本以及土壤的检测指标。
[0022] 表1黄土样品基本理化性质
[0023]
[0024] (二）实验分组
[0025] 实验共分为五大组，分别为"黄土原样+不加底肥"、"修复前黄土 +不加底肥"、"修 复前黄土 +施加底肥"、"修复后黄土 +不加底肥"和"修复后黄土 +施加底肥"，植物种类为 金盏菊（花丼类）、胡萝卜（根菜类）、油菜（叶菜类）三种；定期评价实验植物的各项指标 参数，包括出苗率（种子破土出苗数/播种种子总数X 100% )、出苗时间、株高、生物量（鲜 重）等，同时检测单类（淋洗或种植植物修复）修复后以及两步修复后土壤理化以及生态 功能指标（表1~表15)。
[0026] (三）实验结果
[0027] 表2~表4为淋洗修复后黄土中金盏菊、胡萝卜和油菜的出苗率结果。结果表明： 修复前黄土中植物出苗率普遍较低，而淋洗修复后黄土中三种植物的出苗率较高。以金盏 菊为例，修复前黄土金盏菊出苗率分别为38 % (60d，不加底肥）和42 % (60d，施加底肥）， 而淋洗修复后黄土金盏菊的对应出苗率分别达到66 %和80%，淋洗修复后黄土金盏菊出 苗率较修复前有大幅度提升。同时，淋洗修复后黄土（60d，施加底肥）中金盏菊出苗率为 80%，这与黄土原样中金盏菊出苗率（89% )很接近，说明淋洗修复后土壤可以用于第二 步种植相应植物。此外，在不加底肥情况下，淋洗修复前和修复后黄土中金盏菊的出苗率 (60d)分别为38 %和66%，而施加底肥后出苗率分别提高到42 %和80%，这说明施加底肥 有助于植物出苗率的整体提升。
[0028] 表2修复前后黄土金盏菊出苗率的动态差异
[0029]
[0030] 表3修复前后黄土胡萝卜出苗率的动态差异
[0031]
[0035] 表5为淋洗修复前后污染黄土中金盏菊、胡萝卜和油菜的出苗时间差异。结果发 现：污染黄土中三种植物的出苗时间普遍延后，而淋洗修复后黄土中的植物出苗时间普遍 缩短。比如，在施加底肥条件下，淋洗修复后黄土中金盏菊、胡萝卜和油菜的出苗时间分别 为7、14和10d，非常接近黄土原样中三种植物的出苗时间，这再次说明淋洗修复后土壤可 以用于第二步种植相应植物。
[0036] 表5修复前后黄土金盏菊、胡萝卜和油菜出苗时间差异
[0039] 表6~表8为淋洗修复前后污染黄土中金盏菊、胡萝卜和油菜株高的动态差异。结 果发现：黄土污染导致三种植物的生长速率变缓，体现在植物株高普遍较小。比如，在不加 底肥的污染黄土中，金盘菊、胡萝卜和油菜的株高（60d)仅为11. 3、3. 6和4. 5mm，这与黄土 原样中的三种植物株高相差较大。污染黄土经过淋洗修复后，植物株高大幅增加：以施加底 肥处理组为例，经过60d的培育，金盏菊、胡萝卜和油菜的株高分别达到26. 9、7. 9和7. 9mm， 这与黄土原样中的植物株高较为接近，这说明淋洗修复后黄土能够保障植物的正常生长发 育。
[0040] 表6修复前后黄土金盏菊株高的动态差异
[0041]
[0042] 表7修复前后黄土胡萝卜株高的动态差异
[0043]
[0047] 表9~表11为淋洗修复前后污染黄土中金盏菊、胡萝卜和油菜生物量（鲜重）的 动态差异。结果发现：黄土污染导致三种植物生物量（鲜重）均有所降低，且降低幅度较 大。比如，在污染黄土（不加底肥处理）中，培养周期为60d的金盏菊、胡萝卜和油菜的生 物量（鲜重）仅为1.0942、0.1068和0.5201 8，这与黄土原样中的对应参数5.7721、0.1913 和3. 5321g相比相差悬殊。污染黄土经过淋洗修复后，三种植物生物量（鲜重）明显增加。 以施加底肥处理组为例，60d后金盏菊、胡萝卜和油菜的生物量（鲜重）分别达到3. 8658、 0. 1365和2. 8521g，这说明淋洗修复后黄土能够保障植物的正常生长发育。
[0048] 表9修复前后黄土金盏菊生物量（鲜重）的动态差异
[0049]
[0050] 表10修复前后黄土胡萝卜生物量（鲜重）的动态差异
[0051]
[0055] 表12~表15为修复前后黄土生态功能指标差异状况，包括理化指标和生物学指 标两方面。对于不施加底肥对照组，修复前黄土与黄土原样各项指标相差较大；但两步修复 后相应参数得到改善和优化，与黄土原样对应指标差距缩小，有些指标十分接近；与修复前 黄土、单独淋洗修复黄土和单独植物修复黄土相比，两步修复后黄土生态功能总体得到较 大恢复。施加底肥对于黄土生态功能的改善有促进作用，在本研宄条件下，黄土底肥施加量 较低，这说明修复过程（无论施加底肥与否）对于黄土生态功能的恢复是速效和高效的。
[0056] 表12修复前黄土生态功能指标的差异
【主权项】
1. 一种淋洗修复后复合污染农田土壤的再利用方法，其特征在于：包括以下步骤： 1) 采用淋洗液淋洗重金属复合污染农田土壤至重金属在土壤中的含量不再下降，得淋 洗修复后农田土壤； 2) 在淋洗修复后农田土壤中种植金盏菊、胡萝卜或油菜，种植期间向所述淋洗修复后 农田土壤中浇灌纯净水，维持所述淋洗修复后农田土壤持水量为田间持水量的60%~70% ; 种植时间为55~65天，种植结束后移除种植的金盏菊、胡萝卜或油菜，得到生态功能得到 恢复的可再利用土壤。2. 根据权利要求1所述一种淋洗修复后复合污染农田土壤的再利用方法，其特征在 于：所述农田土壤为黄土，重金属为铅和镉。3. 根据权利要求1所述一种淋洗修复后复合污染农田土壤的再利用方法，其特征在 于：所述淋洗液为EDTA溶液，EDTA溶液由EDTA和污水处理厂中水配成。4. 根据权利要求1所述一种淋洗修复后复合污染农田土壤的再利用方法，其特征在 于：在种植前，对淋洗修复后农田土壤施加底肥，所述底肥施加量为尿素0. 4g/kg、磷酸二 氢钠0? 2g/kg以及氯化钾0? 3g/kg。5. 根据权利要求1所述一种淋洗修复后复合污染农田土壤的再利用方法，其特征在 于：所述种植的方法为直接播种：将金盏菊、胡萝卜或油菜的种子直接播种于淋洗修复后 农田土壤中。
【专利摘要】本发明提供一种淋洗修复后复合污染农田土壤的再利用方法：第一步，采用淋洗法主要完成铅/镉复合污染土壤初步修复过程，第二步，通过种植金盏菊、胡萝卜或油菜等修复植物主要完成对于污染土壤生态功能的重建与恢复，得到可再利用土壤。经过两步修复后，土壤理化指标和生物学指标均有所优化，部分参数值已接近或达到未污染黄土中的对应参数值。本发明的优点在于：弥补了污染土壤修复后再利用途径方面的不足，修复后农田土壤的再利用潜力及生态功能恢复效果良好，且周期较短、成本低廉、操作简便、安全性好，具有潜在的推广应用价值。
【IPC分类】B09C1/02
【公开号】CN104984990
【申请号】CN201510401324
【发明人】范春辉
【申请人】陕西科技大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月9日