本发明属于污染环境的植物修复
技术领域：
，涉及一种肥料型土壤活化剂及修复重金属污染土壤的方法。
背景技术：
随着工业的发展，城市污染加剧，且随着农业生产的不断进步，重金属伴随着外来有机化合物对土壤的污染日益严重。目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放hg约1.5万t，cu为340万t，pb为500万t，mn为1500万t，ni为100万t。重金属污染会导致土壤退化，同时降低农作物的产量和质量，并且重金属随雨水和泥沙通过径流和淋溶作用进入地表水和地下水，造成水体重金属污染。重金属污染土壤修复技术分为物理方法、化学方法和生物方法。具体来说，物理方法有玻璃化技术、土壤冲洗法、原地土壤淋滤法、电动力处理法；化学方法包括化学淋洗法、溶剂浸堤法、氧化还原法等。虽然这些技术已有一些案例成功地应用于修复实践，但在技术上、经济上仍然存在一些困难与问题，也难以为公众所接受，却对污染面积较大的土壤更是难以应用。植物修复(phytoremediation)重金属技术是根据植物的生长特性，以具有忍耐和超富集某种或者多种化学元素的能力为理论基础，是利用植物与植物本身生存环境共存的微生物体系净化环境中污染物的一门环境类的污染治理技术，是一门新兴起的应用技术。现如今，国内外针对土壤重金属污染话题的热点主要集中在成本低廉、环境友好型及不会造成土壤二次污染等技术上。根据这些特点，植物修复逐渐出现在人们的视野，并持续被关注与运用，并且这项技术对重金属修复效果的关键取决于修复植物品种的选择和耕种措施的应用。超富集植物是最早被研究者发现并用于修复重金属土壤污染的植物。在1977年，超富集植物的概念由brooks引用出来；1983年chaney提出了利用超富集植物净化处理被重金属污染土壤的想法。近年来，利用植物对环境进行修复是一个更经济、更适于现场操作的去除环境污染物的技术，而该技术对重金属修复效果的关键在于修复植物品种的选择和改良措施的应用。然而，现有植物修复技术采用的超富集植物存在以下问题：受季节限制，生长情况差；地上部分生物量低；吸收积累重金属总量少；只对单一重金属有耐性和富集能力；修复后得到的植株只能焚烧，不具备再利用价值，经济效益差；实际应用综合效果差等，这些问题严重限制了植物修复技术在修复重金属污染土壤中的广泛应用。因此，获得一种对重金属溶解能力强、能促进植物生长、能显著增强植物对多种重金属的吸收和富集能力、成本低廉、营养成分搭配合理、经济效益好的肥料型土壤活化剂，对于提高植物修复技术在修复重金属污染土壤中的应用具有重要意义。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种对重金属溶解能力强、能促进植物生长、能显著增强植物对多种重金属的吸收和富集能力、成本低廉、营养成分搭配合理、经济效益好的肥料型土壤活化剂，还提供一种操作简单、成本低、经济效益高、修复效果好的修复重金属污染土壤的方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种肥料型土壤活化剂，包括三聚磷酸铵和黄腐酸；所述三聚磷酸铵和黄腐酸的质量比为0.5～1∶0.25～0.5。作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种肥料型土壤活化剂，包括三聚磷酸铵、氯化铵和硫酸钾；所述三聚磷酸铵、氯化铵和硫酸钾的质量比为0.5～1∶0.5～1∶0.25～0.5。作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种肥料型土壤活化剂，包括黄腐酸、氯化铵和硫酸钾；所述黄腐酸、氯化铵和硫酸钾的质量比为0.25～0.5∶0.5～1∶0.25～0.5。作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种肥料型土壤活化剂，包括三聚磷酸铵、黄腐酸、氯化铵和硫酸钾；所述三聚磷酸铵、黄腐酸、氯化铵和硫酸钾的质量比为0.5～1∶0.25～0.5∶0.5～1∶0.25～0.5。作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种修复重金属污染土壤的方法，在重金属污染土壤的修复过程中施加上述的肥料型土壤活化剂。上述的方法，进一步改进的，包括以下步骤：将植物种植在重金属污染土壤中进行栽培，在栽培过程中施加肥料型土壤活化剂，完成对重金属污染土壤的修复。上述的方法，进一步改进的，所述栽培过程中肥料型土壤活化剂的施加量为6kg/亩～18kg/亩。上述的方法，进一步改进的，所述肥料型土壤活化剂以水溶性的形式加入到重金属污染土壤中；所述肥料型土壤活化剂的施加周期为每1～3个月施加一次。上述的方法，进一步改进的，所述植物为花生；所述花生在6月份～7月份种植。上述的方法，进一步改进的，所述花生为中花16号。上述的方法，进一步改进的，所述重金属污染土壤中的重金属包括pb、zn、cu、cd中的至少一种。与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明提供了一种肥料型土壤活化剂，包括三聚磷酸铵和黄腐酸，其中三聚磷酸铵和黄腐酸的质量比为0.5～1∶0.25～0.5。本发明中，肥料型土壤活化剂包含植物生长所需的营养成分，能够为植物生长提供营养成分从而促进植物的生长；且肥料型土壤活化剂具有对重金属的溶解能力强的优点，利用这一特性将肥料型土壤活化剂直接施用于栽培植物，植物能在重金属污染土壤中正常生长，没有明显的毒害症状；同时，肥料型土壤活化剂还具有增强植物对多种重金属的吸收和富集能力的优点，利用这一特性植物在自然生长过程中能够将土壤中的重金属吸收、富集到根部、茎部和叶部。与此同时，由于肥料型土壤活化剂含有n、p和腐殖质，不仅能够避免可能造成的二次环境污染问题，而且能够带来较好的经济效益，具有较高的实际应用价值。本发明肥料型土壤活化剂具有对重金属溶解能力强、能促进植物生长、能显著增强植物对多种重金属的吸收和富集能力、成本低廉、营养成分搭配合理、经济效益好等优点，是一种新型的土壤活化剂，有着很好的使用价值和应用前景。(2)本发明肥料型土壤活化剂，还可以为三聚磷酸铵、氯化铵和硫酸钾，或为黄腐酸、氯化铵和硫酸钾，或为三聚磷酸铵、黄腐酸、氯化铵和硫酸钾。本发明中，氯化铵和硫酸钾的加入增加了植物生长所需的氮元素和钾元素，营养成分更加均衡合理，有利于促进植物的生长，从而促使植物吸收更多的重金属；同时氯化铵和硫酸钾的加入也能够增强三聚磷酸铵、黄腐酸对重金属的活化作用，从而有利于增强植物对重金属的吸收、富集能力。(3)本发明肥料型土壤活化剂中，通过优化三聚磷酸铵、黄腐酸、氯化铵和硫酸钾的比例关系，使植物生长所需营养元素的含量更加合理，能够避免资源浪费，且由于各营养元素更加合理的搭配，更有利于促进植物的生长；与此同时，通过优化各成分的比例关系，也进一步优化了肥料型土壤活化剂对土壤中重金属的活化效果，在促进植物生长的同时进一步提高植物对土壤中重金属的吸收、富集能力，从而进一步提高植物对重金属污染土壤的修复效果。(4)本发明还提供了一种修复重金属污染土壤的方法，通过在植物栽培过程中施加肥料型土壤活化剂，完成对重金属污染土壤的修复。本发明中，通过施加肥料型土壤活化剂不仅可以促进植物的生长，同时利用肥料型土壤活化剂对重金属的活化作用也能促进植物对重金属的吸收，进而将重金属富集到植物的根部、茎部和叶部，并通过收割和处理植物成熟植株，去除土壤中的重金属污染物，从而实现对重金属污染土壤的有效修复。可见，本发明修复重金属污染土壤的方法中，通过在栽培过程中施加肥料型土壤活化剂，能够增强植物对土壤中的多种重金属的吸收、富集能力，不仅能够吸收积累大量的重金属，同时也能富集多种重金属，从而达到修复重金属污染土壤的目的。本发明修复重金属污染土壤的方法具有操作简单、成本低、经济效益高、修复效果好等优点，可高效、快速地修复重金属污染土壤。无论从生态学角度，还是从经济学角度，本发明利用肥料型土壤活化剂增强植物修复重金属污染土壤的方法都具有重要的现实意义。(5)本发明修复重金属污染土壤的方法中，所用植物为花生，其中花生具有对重金属的耐受性强的优点，利用这一特性将花生可直接种植于重金属污染土壤中进行栽培，花生能在重金属污染土壤中正常生长，没有明显的毒害症状；同时，花生还具有对多种重金属富集能力强的优点，利用这一特性花生在自然生长过程中能够将土壤中的重金属吸收、富集到根部、茎部和叶部，通过收割和处理成熟植株，从而去除土壤中的重金属污染物，实现对重金属污染土壤的有效修复。可见，本发明利用花生修复重金属污染土壤的方法中，花生对土壤中的多种重金属均有着很强的吸收、富集能力，能够吸收积累大量的重金属，也能同时富集多种重金属，特别的，花生对于重金属zn、cd具有更好的吸收、富集能力，重金属zn、cd在花生中的含量达到了更高的富集水平，因而利用花生处理重金属污染土壤时，能够有效去除土壤中的重金属污染物，从而达到修复重金属污染土壤的目的。与此同时，花生果实是一种重要的农产品，具有较高经济价值和实际应用价值，能够带来较好的经济效益。本发明修复重金属污染土壤的方法中，以花生作为修复重金属污染土壤的超富集植物，具有操作简单、成本低、经济效益高、修复效果好等优点，解决了现有重金属污染土壤修复技术中植物存在的生长情况差、生物量低、吸收积累重金属总量少、只对单一重金属有耐性和富集能力、经济效益差、实际应用综合效果不大等问题。无论从生态学角度，还是从经济学角度，本发明利用花生修复重金属污染土壤的方法都具有重要的现实意义。(6)本发明修复重金属污染土壤的方法中，花生还具有以下优点：对土壤的适应性强，根系发达，生长迅速旺盛，地上部分发达，生物量大，栽培简单，栽培管理费低，适合于大规模使用，应用前景广。具体实施方式以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。本发明的实施例中，若无特别说明，以下所得数据均是三次以上试验的平均值。实施例1一种肥料型土壤活化剂，包括三聚磷酸铵和黄腐酸，其中三聚磷酸铵和黄腐酸的质量比为1∶0.4。本实施例中，肥料型土壤活化剂由三聚磷酸铵和黄腐酸混合后制得，编号为a1。实施例2一种肥料型土壤活化剂，包括三聚磷酸铵和黄腐酸，其中三聚磷酸铵和黄腐酸的质量比为1∶0.5。本实施例中，肥料型土壤活化剂由三聚磷酸铵和黄腐酸混合后制得，编号为a2。实施例3一种肥料型土壤活化剂，包括三聚磷酸铵和黄腐酸，其中三聚磷酸铵和黄腐酸的质量比为0.5∶0.4。本实施例中，肥料型土壤活化剂由三聚磷酸铵和黄腐酸混合后制得，编号为a3。实施例4一种肥料型土壤活化剂，包括三聚磷酸铵、氯化铵和硫酸钾，其中三聚磷酸铵、氯化铵和硫酸钾的质量比为1∶1∶0.4。本实施例中，肥料型土壤活化剂由三聚磷酸铵、氯化铵和硫酸钾混合后制得，编号为b1。实施例5一种肥料型土壤活化剂，包括三聚磷酸铵、氯化铵和硫酸钾，其中三聚磷酸铵、氯化铵和硫酸钾的质量比为1∶1∶0.5。本实施例中，肥料型土壤活化剂由三聚磷酸铵、氯化铵和硫酸钾混合后制得，编号为b2。实施例6一种肥料型土壤活化剂，包括三聚磷酸铵、氯化铵和硫酸钾，其中三聚磷酸铵、氯化铵和硫酸钾的质量比为0.5∶0.5∶0.4。本实施例中，肥料型土壤活化剂由三聚磷酸铵、氯化铵和硫酸钾混合后制得，编号为b3。实施例7一种肥料型土壤活化剂，包括黄腐酸、氯化铵和硫酸钾，其中黄腐酸、氯化铵和硫酸钾的质量比为0.5∶1∶0.4。本实施例中，肥料型土壤活化剂由黄腐酸、氯化铵和硫酸钾混合后制得，编号为c1。实施例8一种肥料型土壤活化剂，包括黄腐酸、氯化铵和硫酸钾，其中黄腐酸、氯化铵和硫酸钾的质量比为0.5∶1∶0.5。本实施例中，肥料型土壤活化剂由黄腐酸、氯化铵和硫酸钾混合后制得，编号为c2。实施例9一种肥料型土壤活化剂，包括黄腐酸、氯化铵和硫酸钾，其中黄腐酸、氯化铵和硫酸钾的质量比为0.4∶0.5∶0.4。本实施例中，肥料型土壤活化剂由黄腐酸、氯化铵和硫酸钾混合后制得，编号为c3。实施例10一种肥料型土壤活化剂，包括三聚磷酸铵、黄腐酸、氯化铵和硫酸钾，其中三聚磷酸铵、黄腐酸、氯化铵和硫酸钾的质量比为1∶0.5∶1∶0.4。本实施例中，肥料型土壤活化剂由三聚磷酸铵、黄腐酸、氯化铵和硫酸钾混合后制得，编号为d1。实施例11一种肥料型土壤活化剂，包括三聚磷酸铵、黄腐酸、氯化铵和硫酸钾，其中三聚磷酸铵、黄腐酸、氯化铵和硫酸钾的质量比为1∶0.4∶1∶0.5。本实施例中，肥料型土壤活化剂由三聚磷酸铵、黄腐酸、氯化铵和硫酸钾混合后制得，编号为d2。实施例12一种肥料型土壤活化剂，包括三聚磷酸铵、黄腐酸、氯化铵和硫酸钾，其中三聚磷酸铵、黄腐酸、氯化铵和硫酸钾的质量比为0.5∶0.4∶0.5∶0.5。本实施例中，肥料型土壤活化剂由三聚磷酸铵、黄腐酸、氯化铵和硫酸钾混合后制得，编号为d3。实施例13一种修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：(1)以重金属复合污染地区的土地土壤作为重金属污染土壤，该重金属污染土壤为含有重金属pb、zn、cu和cd的复合污染土壤，各重金属的本底值见表1。表1重金属污染土壤中各重金属的本底值重金属pbzncucd本底值(mg/kg)68.73108.2520.140.71(2)六月中旬，将花生种子(中花16号)播种在步骤(1)的重金属污染土壤中进行栽培，具体为：选择土层深松的适应土地，耕地，直接播种花生种子(播种密度为18000株/亩～20000株/亩)，浇水，使花生种子生根发芽；同时在栽培过程中做好后续的病虫害管理，以及田间墒情管理。在8月中旬(即两个月施肥一次)，按照施加量为6kg/亩，将实施例1中制得的肥料型土壤活化剂施加到重金属污染土壤中，具体为：按照每公斤水中加入0.25g肥料型土壤活化剂，将肥料型土壤活化剂加入到水中制成溶液后以水溶性的形式加入到重金属污染土壤中。另外，还要做好中耕除草浇水等工作。本实施例中，还考察了普通肥料对植物中重金属含量的影响。花生成熟后，采集样品，测定花生样品各部位(根、茎、叶、果)中各重金属(铅、锌、铜、镉)的含量和富集系数，如表2、表3所示。表2花生各部位中各重金属(铅、锌、铜、镉)的含量表3花生各部位中重金属(铅、锌、铜、镉)的富集系数由表2可知，相比普通肥料，施加本发明肥料型土壤活化剂后，植物(花生)的根、茎、叶中各重金属含量显著增加，而植物(花生)的果实中各重金属含量并未出现显著增加的现象，这说明本发明肥料型土壤活化剂能够有效活化土壤中的重金属，能够促进植物根、茎、叶对重金属元素的吸收，从而实现对土壤中重金属的有效去除。相比不施用活化剂或施加普通肥料，施加本发明肥料型土壤活化剂后花生茎、叶对土壤中重金属的吸收量分别增加了36.4％、140.8％。同时，施加本发明肥料型土壤活化剂后，植物(花生)中吸收的重金属主要集中在根、茎、叶，通过将更多的重金属富集在植物的根、茎、叶中，更有利实现合理去除土壤中的重金属，且更少的重金属富集在果实中，更有利于保留花生果实的食用价值和经济价值。另外，施加本发明肥料型土壤活化剂后，植物(花生)能在重金属污染土壤中正常生长，没有明显的毒害症状，也并未出现生长情况差、死亡等问题，这说明本发明肥料型土壤活化剂不仅能够有效溶解重金属，降低重金属的毒性作用，而且能够为植物生长提供所需的营养元素，保证其正常生长。本发明中，施加实施例2～12中不同成分和不同质量比的肥料型土壤活化剂时，也能够实现如实施例13中相同或相似或更优的技术效果。综上可知，本发明肥料型土壤活化剂具有对重金属溶解能力强、能促进植物生长、能显著增强植物对多种重金属的吸收和富集能力、成本低廉、营养成分搭配合理、经济效益好等优点，是一种新型的土壤活化剂，有着很好的使用价值和应用前景。在利用植物修复重金属污染土壤中，通过在植物栽培过程中施加肥料型土壤活化剂，利用肥料型土壤活化剂中的营养元素可以促进植物的生长，利用肥料型土壤活化剂对重金属的活化作用能够增强植物对土壤中的多种重金属的吸收、富集能力，使植物能够吸收积累大量的重金属，由于重金属富集到植物的根部、茎部和叶部，通过收割和处理植物成熟植株，即可将土壤中的重金属污染物去除，从而实现对重金属污染土壤的有效修复。另外，由于肥料型土壤活化剂含有n、p和腐殖质，不仅能够避免可能造成的二次环境污染问题，而且能够带来较好的经济效益，具有较高的实际应用价值。因此，无论从生态学角度，还是从经济学角度，本发明利用肥料型土壤活化剂增强植物修复重金属污染土壤的方法都具有重要的现实意义。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12