专利名称：一种利用灰灰菜修复高浓度铯污染土壤的方法
技术领域：
本发明涉及污染土壤再生，具体涉及利用植物修复污染土壤的方法。
背景技术：
核试验或核事故释放的放射性核素作为环境最主要的潜在核污染物受到广泛关注，在代价利益优化分析的前提下，放射性核素污染土壤的生物修复技术成为近年来的研究热点。已有研究表明大多数植物对放射性核素的吸收很低，所以筛选种植对放射性核素有较高富集能力的植物，使之将土壤中的放射性核素进行有效地去除，是对受污染土壤进行生物修复的有效方法之一。最为常见放射性污染物包括放射性核素238U、4°K、226Ra、21°Po、 mI、9°Sr、89Sr、137CS等，其中尤以137Cs、9°Sr最为普遍。通过放射性污染植物修复技术能达到清除核素、修复或治理环境的目的。放射性性核素在工业、农业、医疗、科研等领域的广泛应用，使核污染的潜在危害不断加大，尤其是核电站的发展，核泄漏、核爆炸发生频率不断增加。放射性核污染对土壤、 生物等环境危害严重，持续时期较长。核素的放射线可以直接危害人体健康，放射性沉降物被植物吸收后，还可通过食物链放大作用，以较高浓度进入人体，人体达到一定剂量时就会
产生危害。核污染危害很大，核污染的大面积清除是世界性难题，各国都在寻求清除核污染的方法，取得了一些成效。目前采用方法有物理法、化学法、物理-化学连用法，微生物清除法，清水冲洗、铲土去污法、深翻耕地法、森林修复法等，这些方法成本较高，易对环境造成二次污染，不能从根本上解决核素清除问题。虽然森林修复法能大面积修复污染土壤，但要求核素污染浓度不能太高，其应用受到了很大限制。[憔华，周从直等.核污染的危害及其去除方法[J].后勤工程学院学报，2007，(I) :154 157]。植物修复技术就是利用植物根系吸收水分和养分的过程吸收、转移污染环境(如土壤和水)中的放射性核素，达到清除核素、修复介质目的的一种环境治理技术。根据修复机理和过程，植物修复技术可分为植物提取、植物稳定、根际过滤和植物挥发四种类型。植物提取的研究相对较多，也有一些工程性试验。植物提取是利用某种放射性核素的超积累植物，将土壤中的核素吸收、富集并搬运到地上器官，收割植物地上器官集中处理，连续种植和收割这种植物，可使土壤中放射性核素的含量降低到可接受水平。因田间放射性核素试验的不安全性很大，根据植物对稳定性同位素的吸收和富集来预测植物对放射性核素的吸收和富集是最常用的筛选修复植物方法。不同植物吸收和积累Cs的能力不同。Broadley等(1997)将30种植物在O. lug Csg4 土壤中处理 6小时，发现不同植物Cs的含量相差20倍，积累量相差100倍(Broadley M R, Willey N J. DIFFERENCES IN ROOT UPTAKE OF RADIOCAESIUM BY 30 PLANT ΤΑΧΑ. Environmental Pollution, 1997，97(2) : 11 -15)。在前苏联切尔贝利核事故后，人们对周边地区樱桃、桃、梨、苹果中137Cs测定表明，叶中137Cs含量与植物叶的拦截能力有关，而叶向果中的转移更多的与种和品种的遗传特点有关(Scott A, Silva S. Foliar absorptionand leaf-fruit transfer of 137Cs in fruit trees.Journal of Environmental Radioactivity, 1992, 16(2) :97-108)。朱永懿等(1985)对春小麦和油菜的研究表明，作物叶片对137Cs吸收强烈，对9°Sr吸收很少；相反，作物根系对9°Sr吸收量大，对137Cs很难吸收(朱永懿，裘同才.春小麦和油菜经叶面吸收9°Sr，137Cs和144Ce的研究.原子能农业应用，1985，(2) :44-48)，说明植物对不同核素有不同的吸收机理。我国表土层(O 20cm) 铯含量的算术平均值是8.24mgCs kg—1 土(中国环境监测总站.中国土壤元素背景值.中国环境科学出版社，1990 :87)。目前研究铯污染的浓度较低，一般在20 40mgCs kg—1 土(王丹等，专利公告号CN101905237A(2010. 12. 08;闻方平等.苏丹草对133Cs和88Sr月办迫响应及吸收积累特征研究.辐射研究与辐射工艺学报，2009，27(4) :212-217)，几乎对植物生存和生长没有多大威胁，而在严重核事故下，核污染的浓度很高，严重威胁植物生存和生长。因此，研究和筛选在高浓度核污染土壤中植物对铯的吸收和富集作用及其修复效果，可以为严重核事故污染土壤环境的修复治理提供技术方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，通过种植超富集植物灰灰菜，提供一种生物量大、治理速度快、成本低、效果好的利用灰灰菜修复治理铯污染浓度高的土壤 (100 500mgCskg 1 土)的方法。本发明的内容是一种利用植物灰灰菜修复铯污染浓度高的土壤的方法，其特征是在铯污染浓度高的土壤中种植灰灰菜并进行栽培管理，当灰灰菜苗高50 60cm时，将植物地上部分收割，从污染土壤中移走集中处理；当污染土壤需要多次修复时，首次收割后可进行第2次播种，一年可以种植和收割3次。本发明的内容中种植灰灰菜的播种时间为每年的3 8月，播种量是每 666. 7M2100 150克，拌细土撒播；所述的栽培管理，包括非耕地播种前清除其他植物，整平整细土壤，低洼地理沟排水，旱地浇水，播种前施基肥；所述非耕地播种前清除其他植物， 是指非耕地播种前2周，每667m2用10%草甘膦(农业上广泛使用的除草剂)水剂400 700克喷洒清除其他植物，避免遮阴；所述基肥为腐熟的人畜粪，施用量为每667m22000 3000千克，加水3000千克稀释，泼洒待播种土壤；灰灰菜抗旱性较强，但如土壤田间持水量X 50%的高浓度铯污染土壤，洒水至土壤田间持水量50% 70%以促进发芽出苗；如地势低洼的高浓度铯污染土壤，播种前土壤要理沟排水，避免溃水烂苗；所述的集中处理，是将收割的灰灰菜集中腐烂，干燥后焚烧，把灰分中的铯进一步采用现有技术回收铯或直接填埋处理。灰灰菜{学笔Chenopodium album Linn)是藜科(Chenopodiaceae)藜属 {Chenopodium ) 一年生草本植物。喜生于山坡、地边、路旁等荒地，也是常见的旱地杂草。 灰灰菜适应性强，抗旱抗逆能力强，病虫害极少，种子多而细小，繁殖率高，生长速度快，3 11月均可生长。137Cs是水溶性的长寿命金属核素，与营养元素K的化学行为相近，具有重要的生态学意义，放射性核素137Cs的积累植物和超积累植物主要分布在觅科(Amaranthaceae)、 黎科(chenopodiceae)和菊科(compositae)内。本发明具有下列特点和有益效果Φ本发明系发明人在试验研究的基础上，从多植物中，筛选出一种在铯污染浓度高的土壤(100 SOOmgCskg—1 土)中，能正常发芽出苗， 生长速度快，生物产量高、抗胁迫能力和繁殖能力强的铯超富集植物-灰灰菜，采用科学的栽培管理方法，将灰灰菜种植在受铯污染浓度高的土壤中，通过灰灰菜吸收和富集作用，可以有效地解决土壤中铯的污染问题 千用本发明，能耗少、费用低、操作简单、管理方便； 工程量小，不破坏土壤结构和理化性质，在修复铯污染土壤的同时绿化了环境，实用性强， 修复效果好。
具体实施例方式下面给出的操作方法和实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。操作方法:①10 11月收集野生灰灰菜种子；②在受污染的山坡地、荒地、大田等土壤，将土地整平整细，用腐熟人畜粪每亩2000 3000千克加水3000千克稀释，泼洒待播种土壤，每亩播灰灰菜种子100 150克，因种子细小，需拌细土均匀撒播，播种时间 3 8月；€)非耕地播种前2周，每666. 7Μ2用10%草甘膦水剂400 700克喷洒清除其他植物，避免遮阴。灰灰菜抗旱性较强，但如土壤很干，洒水至土壤田间持水量50% 70%促进发芽出苗；如地势低洼，播种前土壤要理沟排水，避免溃水烂苗；④灰灰菜生长很快，出苗后苗高50 60cm收割地上部分集中腐烂分解、干燥焚烧后打包处理；⑤清理收割场地， 按照前述方法再次播种、管理和收割灰灰菜，一年可种收3次；⑥收割的灰灰菜含铯较高， 不要作蔬菜、饲料使用。实施例I灰灰菜对铯污染浓度为500mgCskg< 土的土壤铯的吸收与富集试验土壤铯污染量为 500mgCskg4 土，铯污染 8 周后(Massas I, Skarlou V, Haidouti
C. 134Cs uptake by four plant species and Cs - K relations in the soil - plant system as affected by Ca(OH)2 application to an acid soil[J]. Journal of Environmental Radioactivity , 2010, 101: 250 - 257.),灰灰菜于 5 月 I 日播种，出苗后I周定苗，每盆10株。保持土壤湿度在50% 70%。于7月23日分地上地下收获，分别测定地上地下干重和铯含量。按照前述方法，于8月2日第2次播种和管理，于10月3日分地上地下收获，分别测定地上地下干重和铯含量。结果表明，在铯污染浓度高的土壤，灰灰菜没有死亡，植株生长比较正常，长势较好。第I次收割灰灰菜地上部铯含量13. 03 mg/gDW，每平方米地上部分清除铯956mg ;第2 次收割地上部含量11. 25 mg/gDW，每平方米地上部分清除铯932mg。他人研究(王丹，张晓雪等，专利公告号CN101905237A(2010. 12. 08))表明，红苋菜在低浓度铯污染土壤中清除铯的效果很好。本研究表明，在SOOmgkg—1 土的高浓度铯污染下，灰灰菜清除铯的效果好，单位面积的清除效果优于现有技术成果。实施例2灰灰菜对铯污染浓度为SOOmgCskg—1 土的土壤中铯的吸收与富集试验土壤铯污染量为 300mgSrkg4 土，铯污染 8 周后(Massas I, Skarlou V, Haidouti
C. 134Cs uptake by four plant species and Cs - K relations in the soil - plant system as affected by Ca(OH)2 application to an acid soil[J]. Journal ofEnvironmental Radioactivity , 2010, 101: 250 - 257.),灰灰菜于 3 月 20 日播种，出苗后I周定苗，每盆10株，保持土壤湿度在50% 70%。于6月11分地上地下收获，分别测定地上地下干重和铯含量。按照前述方法，6月15日第2次播种和管理，于8月8日分地上地下收获，分别测定地上地下干重和铯含量；8月11日第3次播种和管理，于10月12日分地上地下收获，分别测定地上地下干重和铯含量。结果表明，在铯污染浓度高的土壤，灰灰菜植株生长正常，长势良好。第I次收割灰灰菜地上部铯含量9. 11 mg/gDW,每平方米地上部分清除铯706mg ;第2次收割地上部含量8. 32 mg/gDW,每平方米地上部分清除铯687mg ;第3次收割地上部含量7. 44 mg/gDW,每平方米地上部分清除铯605mg。他人研究(王丹，张晓雪等，专利公告号CN101905237A(2010. 12. 08))表明，红苋菜在低浓度铯污染土壤中清除铯的效果很好。本研究表明，在SOOmgkg—1 土的高浓度铯污染下，灰灰菜清除铯的效果好，单位面积的清除效果优于现有技术成果。实施例3灰灰菜对铯污染浓度为lOOmgCskg—1 土的土壤中铯的吸收与富集试验土壤铯污染量为 IOOmg Cs kg4 土,铯污染 8 周后(Massas I, Skarlou V, Haidouti
C. 134Cs uptake by four plant species and Cs - K relations in the soil - plant system as affected by Ca(OH)2 application to an acid soil[J]. Journal of Environmental Radioactivity , 2010, 101: 250 - 257.),灰灰菜于 4 月 15 曰播种，出苗后I周定苗，每盆10株，保持土壤湿度在50% 70%。于6月26日分地上地下收获，分别测定地上地下干重和铯含量。按照前述方法，6月28日第2次播种和管理，于8月16日分地上地下收获，分别测定地上地下干重和铯含量；8月20日第3次播种和管理，于10月26日分地上地下收获，分别测定地上地下干重和铯含量。结果表明，在高浓度铯污染的土壤，灰灰菜植株生长正常，长势良好。第I次收割灰灰菜地上部铯含量3. 23 mg/gDW,每平方米地上部分清除铯248mg ;第2次收割地上部含量3. 01 mg/gDW,每平方米地上部分清除铯249mg ;第3次收割地上部含量2. 46 mg/gDW,每平方米地上部分清除铯202mg。他人研究(王丹，张晓雪等，专利公告号CN101905237A(2010. 12. 08))表明，红苋菜在低浓度铯污染土壤中清除铯的效果很好。本研究表明，在铯污染浓度为lOOmgkg—1 土的情况下，灰灰菜清除铯的效果好，单位面积的清除效果优于现有技术成果。
权利要求
1.一种利用灰灰菜修复高浓度铯污染土壤的方法，其特征在于在高浓度铯污染土壤中种植灰灰菜并进行栽培管理；当灰灰菜苗高50 60cm时，将植物地上部分收割，从污染土壤中移走集中处理。
2.根据权利要求I所述的利用灰灰菜修复高浓度铯污染土壤的方法，其特征在于，当污染土壤需要多次修复时，首次收割后进行第2次播种，当灰灰菜苗高50 60cm时，将植物地上部分收割；一年可以种植和收割3次。
3.根据权利要求I所述的利用灰灰菜修复高浓度铯污染土壤的方法，其特征在于，种植灰灰菜的播种时间为每年的3 8月；播种量是每667M2100 150克；拌细土撒播。
4.根据权利要求I所述的利用灰灰菜修复治理高浓度铯污染土壤的方法，其特征在于，所述栽培管理，包括非耕地播种前清除其他植物；整平整细土壤；低洼地理沟排水；旱地浇水；播种前施基肥。
5.根据权利要求4所述的利用灰灰菜修复治理高浓度铯污染土壤的方法，其特征在于，所述非耕地播种前清除其他植物，是指非耕地播种前2周，每亩用10%草甘膦水剂 400 700克喷洒清除其他植物，避免遮阴。
6.根据权利要求4所述的利用灰灰菜修复治理高浓度铯污染土壤的方法，其特征在于，所述的基肥为腐熟的人畜粪；施用量为每亩2000 3000千克。
7.根据权利要求4所述的利用灰灰菜修复治理高浓度铯污染土壤的方法，其特征在于，对土壤田间持水量< 50%的高浓度铯污染土壤，洒水至土壤田间持水量50% 70%以促进发芽出苗；对地势低洼的高浓度铯污染土壤，播种前土壤要理沟，避免溃水。
8.根据权利要求I所述的利用灰灰菜修复高浓度铯污染土壤的方法，其特征在于，所述的集中处理是将收割的灰灰菜集中腐烂；干燥后焚烧；把灰分中的铯进一步采用常规技术回收铯或直接填埋处理。
全文摘要
本发明公开了一种用灰灰菜修复高浓度铯污染土壤的方法。它是将受污染的土地整平整细，施腐熟人畜粪每666.7M22000～3000千克做基肥，每年3～8月播种，每666.7M2播种子100～150g，拌细土均匀撒播；然后保持土壤田间持水量50%～70%促进发芽出苗；非耕地播种前用除草剂清除其他植物，避免遮阴；苗高50～60cm时收割地上部分集中处理；清理收割场地，按前述方法再次播种、管理和收割灰灰菜，一年可种收3次。本发明操作简单、管理方便，成本低，修复效果好。
文档编号B09C1/00GK102580991SQ20121005648
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者唐永金, 曾峰, 江世杰, 罗学刚, 赵萍 申请人:西南科技大学