专利名称：利用胡麻修复硝基苯类化合物污染土壤的方法
技术领域：
本发明涉及污染环境的植物修复技术，尤其涉及利用胡麻修复硝基苯类化合物污染土壤的方法。
背景技术：
环境中的硝基苯类污染物主要包括硝基苯、硝基氯苯、硝基甲苯、硝基苯酚、硝基苯胺和硝基苯甲酸等，这些化合物主要用于农药、染料、香料、药品、炸药等制造的原料或中间体。据估计，1997年我国硝基苯的生产量达到了 19. 81 X 104t，为历史最高纪录，比1990 年增长了 2. 3倍，7年间年均增长率为18.8%。硝基苯类化合物的大量生产、使用，使得其极易通过各种途径进入环境，而含硝基苯类化合物废水的随意排放是其进入土壤的主要途径，如军品生产排放的“红水”中就含有包括TNT在内的30多种硝基苯类化合物，全世界每年排入环境中的硝基苯类化合物约为3万t。硝基苯类化合物难溶于水，易溶于有机溶剂，具有很强的毒性，其可通过呼吸道、 消化道、皮肤等途径对人体造成损伤，引发高铁血红蛋白血症。硝基苯类化合物分子结构中的硝基基团是吸电子基团，其很难通过化学或者生物的方式被氧化或被水解，因此，这造成了硝基苯类化合物在环境介质中存在的持久性。由于硝基苯类化合物在环境中存在的持久性、难降解性、致癌性和致畸性，其已被美国环保局(USEPA)以及我国环保部列入了环境优先监测污染物黑名单。由于土壤污染发生的隐蔽性、形成的复杂性、毒性的缓效性、诊断的特殊性以及恢复的长期性，污染土壤的修复已经成为当今环境科学领域新的生长点之一，备受国内外环境科技工作者的重视。国内外在硝基苯类化合物污染水体的修复方面研究较多，但在其污染土壤的修复方面，目前的研究才刚刚起步。硝基苯类化合物污染土壤的修复技术有物理、 化学、生物和植物的方。物理、化学的方法对高污染场址的修复具有较好的效果，但是其成本高，修复过程中容易带来二次污染，会破坏土壤的结构，不适于污染土壤的原位修复。生物方法所筛选出来的高效降解菌都是基于实验室的结果，但在实际污染土壤上，降解菌的存活以及其实际降解能力的大小则会成为其成功修复的重要限制性因素。植物修复是近年来兴起的一种污染土壤修复技术，由于其绿色、经济、以及适用于大面积、低浓度污染土壤的原位修复而受到了广泛的关注并成为环境科学领域研究的热点。采用农作物连作的修复方式，实际上是利用土壤-植物-微生物的复合体系来共同降解土壤中的目标污染物。农作物生物量大，根系发达，其存在可促进土壤中目标污染物的去除，同时还可以兼顾农业生产，是一种廉价、有效、有巨大应用前景的修复技术。该技术操作简单，适合于大面积污染场址，尤其是农田有机污染土壤的修复。因此，开展红水污染土壤中硝基苯类化合物的作物修复研究具有重要的科学价值和现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种经济、绿色、无二次污染、容易被大众接
3受，能适用于大面积硝基苯类化合物污染土壤的一种边生产、边修复的利用胡麻修复硝基苯类化合物污染土壤的方法。为解决上述问题，本发明所述的利用胡麻修复硝基苯类化合物污染土壤的方法， 包括以下步骤(1)将被红水污染的土壤与灰钙土和城市脱水污泥的混合物按照1 4 11. 5 14. 5的干重量比混合均勻后，得到混合土壤；其中所述混合物中灰钙土与城市脱水污泥的干重量比为10. 5 13. 5 1 ；(2)在所述混合土壤中按每公斤混合土壤加入麦糠0. 01 0. 02kg ；并按每公斤红水污染土壤拌入硫酸亚铁10g，使所述混合土壤的PH值为中性，然后在所述混合土壤上采用露天栽培胡麻；(3)所述胡麻按常规种植方式进行管理，当该胡麻的生长期满后，对所述胡麻进行刈割即可。所述灰钙土是指普通灰钙土、淡灰钙土、草甸灰钙土或盐化灰钙土。本发明与现有技术相比具有以下优点1、由于本发明所采用的胡麻具有耐旱、耐贫瘠，适应性强，可有效利用土壤深层的水分和养分的特点，因此，本发明不但能够提高土壤肥力，恢复土壤质量，对污染土壤进行连续修复，而且还能保障粮食生产，实现创收，达到了边生产、边修复的目的；同时，对环境友好，不会带来新的污染与破坏。2、由于本发明所采用的胡麻抗逆性强，因此，用于修复硝基苯类化合物污染土壤时可不受地域的限制；同时，可预防和减缓污染土壤发生风蚀和水蚀的现象。3、由于本发明采用将被红水污染的土壤与未污染土壤混合的技术措施，因此，可有效提高作物的发芽率和成活率。4、由于本发明向污染土壤中加入了一定量的麦糠和硫酸亚铁调节土壤的粘性和酸碱性，因此，使得修复效果更为突出。5、由于本发明将城市脱水污泥作为和红水污染土壤混合组分之一，因此，不仅可以降低污染土壤对作物的毒害作用，而且还可以变废为宝——其中的N、P和K等营养元素可促进植物更好的生长。6、本发明修复效果好。(1)污染土壤上植物原位修复试验供试土壤供试硝基苯类化合物污染土壤采自甘肃省某化学集团公司军品生产排放的红水污染场址，其基本理化性质为干湿比90. 78%，pH值9. 13，有机质48. 84g/kg，有效磷 3. 13mg/kg，碳酸钙 92. Mg/kg。供试植物供试胡麻(Linum usitatissimum L.)为甘肃省农科院的陇亚10号，其产量稳定，抗逆性强，具有较高的经济价值和营养价值，为试验区主要的油料作物。上述供试土壤含水率低，呈碱性，土壤有机质含量较高(主要与土壤硝基苯类化合物含量较高有关)，土壤养分含量低，在其上直接种植供试植物胡麻，作物立苗困难，其修复效果不甚理想。(2)盆栽试验条件下植物生长适应性研究供试土壤供试硝基苯类化合物污染土壤同(1)。鉴于被试的污染土壤作物难以立苗，为了改善土壤状况，将污染土壤和灰钙土、城市脱水污泥按照一定的配比混合。灰钙土取自兰州市榆中县和平镇未受污染的土壤，脱水污泥取自兰州市雁儿湾污水处理厂，其理化性质见表1。表1供试土壤基本理化性质
供试土壤干湿比 (%)pHCEC (cmol/kg)有机质 (g/kg)有效磷 (mg/kg)碳酸钙 (g/kg)污染土壤90.789.13一48.843.1392.54灰钙土—8.239.8917.27.2288.0脱水污泥一6.3717.08146.8一一注“_”表示未测定。供试植物同(1)。盆栽试验设计本试验采用室内盆栽的方法，将供试土壤按照表2中的配比装入塑料花盆(f33 cm，H = 22cm)中，每盆装土 7. 5kgo为改善土壤质地粘重易结块的现象， 每公斤混合土壤中加入0.01 0. 02kg的麦糠作为调理剂和膨胀剂；另外，再向每公斤红水污染土壤中拌入IOg的硫酸亚铁调节试验土壤的pH值至植物适种条件。本试验设3个处理，每个处理重复4次，盆栽混合土壤一次性灌透，放置3天后于2009年4月17日在兰州大学植物园温室内进行，胡麻100粒/盆。播种后，正常灌水，结合实际去除杂草和喷洒农药灭虫，并定期记录种子的发芽情况以及植株的生长情况。 表2盆栽试验供试土壤配比(干重重量比kg/kg)
处理污染土壤灰钙土城市污泥I15. 51II1. 551III24. 51试验结果如下盆栽试验胡麻的发芽率如
图1所示，不同处理下其发芽率随时间的变化均可分为快增加、慢增加和发芽终止3个阶段。4月M日 4月30日为快增加阶段，胡麻的发芽率随时间的变化呈逐渐增加的趋势；4月30日之后为慢增加的阶段，发芽率增加的趋势减缓； 5月7日之后，发芽结束。3个处理下，在发芽率快增加的阶段，处理I、II的发芽率要显著高于处理III (P < 0. 05)，其累计发芽率最高达40%。在发芽率慢增加的阶段，处理I的发芽率高于处理II和III，其差值约为10%。处理III下，其污染相对严重，胡麻的萌发出现滞后的现象。不同处理下胡麻的发芽率大小顺序为1 > II > III。图2为盆栽试验条件下胡麻株高随时间的变化图。可以看到，3个处理下胡麻的株高在4月30日 6月18日的生长期内呈线性增加的趋势，6月18日其株高在处理I下达到最大值14cm。和发芽率不同的是，株高在不同处理下的差异不显著(P > 0. 05)。盆栽试验供试土壤不同配比下胡麻发芽率和株高的变化趋势表明，胡麻对硝基苯类化合物污染土壤具有一定的耐受性。(3)小区试验条件下胡麻对硝基苯类化合物污染土壤的修复试验供试土壤同O)；供试植物同(1)。小区设计本试验于2009年在兰州大学植物园进行，为室外小区试验。每个试验单元格设计为0. 30mX0. 30m的小方格，单元格之间用塑料板隔挡，隔板埋深50cm，每个单元格里放入混合土壤15. 5kg。试验处理试验共分4个处理，每个处理重复4次。污染土壤、灰钙土和城市脱水污泥按照表3所示混合而成，麦糠和硫酸亚铁的添加量同实施例2。单元格一次性灌透，放置3天后播种。播种时间为2009年4月17日，胡麻种子100粒/格。播种后，正常灌水， 结合实际去除杂草和喷洒农药灭虫。胡麻的收割时间为2009年8月21日。表3小区试验供试土壤配比(干重重量比kg/kg)
权利要求
1.利用胡麻修复硝基苯类化合物污染土壤的方法，包括以下步骤(1)将被红水污染的土壤与灰钙土和城市脱水污泥的混合物按照1 4 11.5 14.5 的干重量比混合均勻后，得到混合土壤；其中所述混合物中灰钙土与城市脱水污泥的干重量比为10. 5 13. 5 1 ；(2)在所述混合土壤中按每公斤混合土壤加入麦糠0.01 0. 02kg ；并按每公斤红水污染土壤拌入硫酸亚铁10g，使所述混合土壤的pH值为中性，然后在所述混合土壤上采用露天栽培胡麻；(3)所述胡麻按常规种植方式进行管理，当该胡麻的生长期满后，对所述胡麻进行刈割即可。
2.如权利要求1所述的利用胡麻修复硝基苯类化合物污染土壤的方法，其特征在于 所述灰钙土是指普通灰钙土、淡灰钙土、草甸灰钙土或盐化灰钙土。
全文摘要
本发明涉及一种利用胡麻修复硝基苯类化合物污染土壤的方法，包括以下步骤(1)将被红水污染的土壤与灰钙土和城市脱水污泥的混合物按比例混合均匀后，得到混合土壤；(2)在所述混合土壤中加入麦糠；并拌入硫酸亚铁，使所述混合土壤的pH值为中性，然后在所述混合土壤上采用露天栽培胡麻；(3)所述胡麻按常规种植方式进行管理，当该胡麻的生长期满后，对所述胡麻进行刈割即可。本发明经济、绿色、无二次污染、容易被大众接受，能适用于大面积硝基苯类化合物污染土壤，可达到边生产、边修复的目的。
文档编号B09C1/00GK102151692SQ201110096280
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者南忠仁, 曾潮生, 牛亚萍, 王胜利, 胡亚虎, 赵伟宾 申请人:兰州大学