专利名称：：一种联合修复铅污染土壤的方法
技术领域：
：本发明涉及污染土壤植物修复的强化措施，具体的说就是一种联合修复铅污染土壤的方法。
背景技术：
：铅污染源包括自然来源和人为来源。人类对铅的开釆和使用，打破了铅在生物地球化学循环中的平衡，造成环境系统的严重污染。特别是1923年开始在汽油中加入四乙基铅作为抗爆剂后，更加速了全球性的铅污染。我国的铅污染形势十分严峻，一些工业城镇土壤铅含量高于背景值100多倍。我们对沈阳巿某冶炼厂土壤重金属污染的调査表明土壤中Pb全量的浓度范围是1004.3-9385.1mg/kg,远远超过国家土壤环境三级标准(500mg/kg)。许多研究均表明，在公路两侧和金属冶炼厂周围蔬菜、作物中的铅含量均超过国家食品卫生标准，大量的铅污染土壤急待修复。近年来，土壤重金属污染的植物修复以其费用低廉、不破坏场地结构、美化环境、易于为社会所接受等优点而得到世界各国的重视。将花弁植物应用于污染土壤修复方面的研究应该说是刚刚兴起，其不但可以美化环境，且种植在污染土壤后不会进入食物链，避免人体健康的风险。但是，所不足的是，这些已筛选到的具重金属超积累特性的植物甚至超积累植物的修复效率还有待于提高。加上铅在土壤中生物有效性常常很低，人们发现施用螯合剂可以增加土壤溶液中有效态铅的浓度，提高植物对铅的吸收和富集能力，提高修复效率。而且，现有技术，普遍使用的螯合剂是EDTA,EDTA螯合铅的能力很强，但是它进入环境后不易降解，会引起严重的重金属渗滤，造成对地表水和地下水等环境的二次污染。由此现阶段主要的发展方向是选用较理想的螯合剂，既保证修复效果，又能够减少可能造成的环境风险和健康危害。
发明内容本发明的目的在于提供一种有效、经济的联合修复铅污染土壤的方法。为实现上述目的，本发明所釆用的技术方案为在含污染物铅的土壤上种植矮牵牛，当矮牵牛长到成熟期时，向土壤中施加混合螯合剂，待土壤平衡10-15天后将成熟的矮牵牛整体从土壤中移走，从而实现矮牵牛修复铅污染土壤的目的；其中混合螯合剂的加入量为7.5mmol/kg土。所述混合螯合剂为EDTA和NTA，在矮牵牛成熟后收获前两周，先加EDTA,-一周后再加NTA;其中NTA的加入量为2.5-5.0画l/kg土，EDTA的加入量为2.5-5.Ommol/kg土。EDTA与NTA两者的摩尔比为EDTA:NTA=2:所述种植的矮牵牛是将幼苗期的矮牵牛种植在含污染物铅的土壤上。所述幼苗期的矮牵牛是指在利用花丼种子在室内育苗，将花丼种子置于预装沙土的育苗盒中，沙土=1:3,待幼苗长到5-6片叶时即可。在含污染物铅的土壤上种植矮牵牛，根据土壤缺水情况浇水，使土壤含水量保持在田间持水量的50-70%。在含有污染物铅的土壤上采用复种的方式种植矮牵牛，即在第一茬长到成熟期时，将植物整体从污染土壤上移出，再种植第二茬，重复上述过程，直至清除土壤中超标的铅。本发明所具有的优点1)本发明选用的矮牵牛耐性强、易成活、生长速度快、不需要特殊培育条件，美化环境效果好，同时具备观赏价值和修复土壤的能力。2)本发明在植物修复的基础上，配合螯合强化措施，提高了修复效率。使用生物降解性较强的混合螯合剂替代传统的单一EDTA螯合剂，合适的混合比例既能保证修复效率，又降低环境风险。3)本发明釆用植物原位强化修复铅污染土壤的措施，其方法具有修复效率高、可操作性强、环境风险降低等特点。具体实施方式下面通过具体实例对本发明进一步详细说明。实施例1盆栽实验地点设在中国科学院沈阳生态所露天网室内，该场地在沈阳巿中心，海拔约50m，实验场地周围没有污染源，是重金属未污染区，属温带半湿润大陆性气候，年平均温度5-9'C,大于1(TC的年活动积温3100-3400。C,年总辐射量520-544KJ/cm2,无霜期127-164d，年降水量650-700腿。实验用土壤采自中国科学院沈阳生态站(地理位置为为东经123。411、北炜41。311)休耕地(为无污染区)表土(0-20cm),土壤类型为草甸棕壤。实验共设定了4个浓度，分别为对照(CK,不投加Pb)及3个不同的Pb投加浓度实验,Pb投加浓度:1000mg/kg(Tl)、3000mg/kg(T2)、5000mg/kg(T3),分别为我国土壤环境质量标准(GB15618,1995)三级标准的2、6、IO倍，投加的重金属形态为Pb(N03)2,以固态加入到土壤中，充分混匀，平衡半年后待用。本实验于2006年春开始，花卉种子在室内进行育苗。将花弁种子置于预装沙土的育苗盒中，沙土=1:3,待幼苗长到5-6片叶时，选择生长一致的幼苗分别移栽入各处理的盆中。每盆各栽3株苗，重复3次。根据盆中土壤缺水情况，不定期浇自来水(水中未检出Pb),使土壤含水量经常保持在田间持水量的50-70%左右，待植物成熟后收获植株。实验结果表1给出了不同铅浓度处理条件下，矮牵牛的地上部生物量的变化.方差分析表明，与对照相比，矮牵牛在铅投加浓度为1000mg/kg和3000mg/kg的处理中，地上生物量均未显著下降(p〉0.05),表现出较强的耐性。但在铅投加浓度很高时，即投加浓度为5000mg/kg,地上部生物量则显著下降(p<0.05),说明矮牵牛对铅的耐性虽然较强但是还是有一定的限度。植物体内铅含量的测定结果表明(表l),在IOOOmg/kg污染水平下，矮牵牛地上部铅含量为201.10mg/kg;在3000mg/kg污染水平下，矮牵牛地上部铅含量为608.39mg/kg;在5000mg/kg污染水平下，矮牵牛地上部铅含量为816.55mg/kg。可以看出，矮牵牛具有较强的富集铅的能力，但是没有达到铅超富集植物的标准(1000mg/kg),可以通过外加螯合剂，强化其修复铅污染土壤的能力。表l盆栽浓度梯度实验植物体内Pb含量及地上部干重<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>实施例2土壤中投加的铅含量为3000mg/kg,投加的重金属形态为Pb(N03)2,以固态加入到土壤中，充分混匀，平衡半年后待用。选择生长一致的矮牵牛幼苗移栽，幼苗移植2周后，在土壤表层的根区附近施加不同比例,的NTA和EDTA，人工螯合剂一次性加入，每个处理重复3次，植物在处理后2周后收获，具体施加方式见表2。表2混和螯合剂的施加方式及浓度<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>实验结果表明(表3)，在收获前2周一次性施加螯合剂会提高修复效率，虽然地上部生物量有所下降，但是植物地上部铅含量大幅增加，使得矮牵牛积累铅的总量显著增加，其中NTA+EDTA,浓度比为l:2处理的修复效率最高。EDTA对铅的活化效果很明显，但是会对植物生长产生严重毒害作用，减少矮牵牛地上部生物量，单独施用导致植物体积累铅的总量低于NTA+EDTA浓度比为1:2的处理。NTA+EDTA浓度比为1:2的处理既保证了修复效果，又以可降解螯合剂NTA部分替代了EDTA,减少了EDTA的使用量，减少了二次污染的风险。表3不同比例的混合螯合剂对矮牵牛吸收和积累铅的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例3基本实施条件同实施例2,但人工螯合剂分两次加入，第二次投加在第一次投加后一周进行，每个处理重复3次，植物在第一次处理后2周收获,具体施加方式见表4。表4混和螯合剂的施加顺序及浓度<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实验结果表明(表5):施用混和螯合剂显著增加了矮牵牛对铅的吸收和积累(表5),其中先加EDTA,且NTA:EDTA=1:2时效果最好，使矮牵牛的铅积累量达到对照的20.87倍。该处理好于单独施用EDTA，而且好于例2中一次性施用混和螯合剂的效果。分次施用进一步提高了修复效率，对植物的毒害减小，降低可能对地下水产生的二次污染。在矮牵牛未成熟时施用螯合剂，会显著影响植物的生物量，如果在成熟后收获前施加螯合剂，从土壤中提取铅的总量可以更多。表5不同比例的混合螯合剂对矮牵牛吸收和积累铅的影!<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例4在幼苗试验基础上，对成熟期矮牵牛进行螯合剂强化试验。土壤中铅的投加浓度为1000mg/kg，基本实施条件同实施例1。每盆各裁3棵苗，大小一致，重复3次。实验共设定了2个处理，分别为对照(CK，不投加螯合剂)及混合螯合剂(EDTA:NTA=2:1)处理，即在矮牵牛成熟后，收获前2周向植物根区土壤中加入EDTA,—周后加入NTA,收获后分析测定植物中的铅含量。实验结果表明(表6):矮牵牛成熟后，在收获前分两次施加混合螯合剂(EDTA:NTA=2:1)，对矮牵牛的生物量影响较小，而且强化了植物吸收重金属铅的能力，提高了植物中铅的含量，植物铅的积累总量达到31.2mg/盆，为对照的14.7倍，效果很好。螯合剂的施用量应根据植物可以吸收的重金属量来确定，避免使未被植物吸收的铅变成可交换态铅，且尽量减少EDTA等不可降解螯合剂的用量，减少二次污染。表6混合螯合剂对成熟期矮牵牛吸收和积累铅的影响处理地上部生物呈地上部铅含缺积『g修复效率Cg/盆)(mg/kg)(mg/盆)对比CK10.08210.562.121.00EDTA:NTA=2:i9.423312.483].2014.70权利要求1.一种联合修复铅污染土壤的方法，其特征在于在含污染物铅的土壤上种植矮牵牛，当矮牵牛长到成熟期时，向土壤中施加混合螯合剂，待土壤平衡10-15天后将成熟的矮牵牛整体从土壤中移走，从而实现矮牵牛修复铅污染土壤的目的；其中混合螯合剂的加入量为7.5mmol/kg土。2.按权利要求1所述的联合修复铅污染土壤的方法，其特征在于所述混合螯合剂为EDTA和NTA,在矮牵牛成熟后收获前两周，先加EDTA,—周后再加NTA;其中NTA的加入量为2.5-5.Qmmol/kg土，EDTA的加入量为2.5-5.0mmol/kg土。3.按权利要求2所述的联合修复铅污染土壤的方法，其特征在于EDTA与NTA两者的摩尔比为EDTA:NTA-2:1。4.按权利要求1所述的联合修复铅污染土壤的方法，其特征在于所述种植的矮牵牛是将幼苗期的矮牵牛种植在含污染物铅的土壤上。5.按权利要求4所述的联合修复铅污染土壤的方法，其特征在于所述幼苗期的矮牵牛是指在利用花卉种子在室内育苗，将花卉种子置于预装沙土的育苗盒中，沙土=1:3，待幼苗长到5-6片叶时即可。6.按权利要求1所述的联合修复铅污染土壤的方法，其特征在于在含污染物铅的土壤上种植矮牵牛，根据土壤缺水情况浇水，使土壤含水量保持在田间持水量的50-70%。7.按权利要求1所述的联合修复铅污染土壤的方法，其特征在于在含有污染物铅的土壤上釆用复种的方式种植矮牵牛，即在第一蓬长到成熟期时，将植物整体从污染土壤上移出，再种植第二茬，重复上述过程，直至清除土壤中超标的铅。全文摘要本发明涉及污染土壤植物修复的强化措施，具体的说就是一种联合修复重金属铅污染土壤的方法。具体在含污染物铅的土壤上种植矮牵牛，当矮牵牛长到成熟期时，向土壤中施加混合螯合剂，待土壤平衡10-15天后，将成熟的矮牵牛整体从土壤中移走(收获)，从而实现矮牵牛修复铅污染土壤的目的。混合螯合剂的加入量为7.5mmol/kg土。本发明在成熟时施加混合螯合剂，强化矮牵牛地上部富集铅的总量，收获地上部从而达到治理铅污染土壤的目的。并且具有修复效率高，可操作性强，最大程度降低了环境风险与人体健康危害等特点。文档编号C09K17/00GK101234391SQ20071001027公开日2008年8月6日申请日期2007年2月2日优先权日2007年2月2日发明者周启星,爽崔申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所