一种提高红麻对酸性土壤中重金属镉污染修复效率的处理方法与流程

本发明属于土壤重金属污染的生物修复技术领域，具体涉及一种提高红麻对酸性土壤中重金属镉污染修复效率的处理方法。

背景技术：

土壤是人类种植生产生活所必需的生产资料，随着现代工业化的不断发展和人类社会活动的持续开展，各种含重金属的物质通过多种途径进入土壤中。造成土壤中多种重金属的富集，已经严重危害土壤的安全和种植农作物的食品安全。土壤中的重金属主要有镉(Cd)、铜(Cu)、铅(Pb)、铬元素(Cr)、汞(Hg)、锌(Zn)以及类金属砷(As)等。重金属元素在土壤中具有相对稳定、易于积累和不易去除等特性，而且能进入食物链危及人类的健康。

酸性土壤是pH值小于7的土壤总称，包括红壤、黄壤、砖红壤、赤红壤等。酸性土壤地区降水充沛，淋溶作用强烈，盐基饱和度较低，酸度较高。我国的湖南、湖北、广东、广西等地区多酸性土壤。pH值<6的酸性土壤对农业生产造成了一些不利影响，使土壤养分的有效性降低，不利土壤的良性发育，破坏土壤结构，不利土壤微生物的活动，不利作物的生长发育等。

镉是人体非必需元素，在自然界中常以化合物状态存在，一般含量很低，正常环境状态下，不会影响人体健康。当土壤环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体引起慢性中毒。镉被人体吸收后，在体内形成镉硫蛋白，选择性地蓄积肝、肾中。由于镉损伤肾小管，病者出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。特别具使骨骼的代谢受阻，造成骨质疏松、萎缩、变形等一系列症状。

目前，常用的土壤重金属污染修复技术主要有物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。物理修复技术和化学修复技术是利用污染物或污染介质的物理或化学特性，以破坏(如改变化学性质)、分离或同化污染物具有实施周期短、可用于处理各种污染物等优点。但均存在处理成本高，处理工程偏大的缺点。植物修复技术属于生物修复技术中的一种，相比物理修复技术、化学修复技术，植物修复技术具有生态可持续性、安全性高、且不会对土壤产生负面影响等优点。未来将成为土壤重金属污染修复技术中最具潜力和前景的方法之一。

红麻，锦葵科木槿族植物。一年生草本韧皮纤维作物。红麻茎直立，高3～5米，粗1.5～4.0厘米，呈绿、紫、红或浅红色。其主要用于纤维材料制作麻绳、麻袋或其它复合材料等，不进入食物链，如能将其应用于植物修复技术用于土壤重金属污染修复领域，则具有独天得厚的天然优势。红麻对土壤重金属镉具有一定的富集能力，但如何提高红麻对土壤中重金属镉的修复效果则少有研究。

植物修复技术:种植超富集或一定能力富集重金属的植物，利用植物根系吸收污染土壤中重金属并运移至植物体，通过收割植物移除土壤中重金属的一种方法。该技术利用的是一些对重金属具有较强忍耐和一定富集能力的特殊植物，要求所用植物具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强的特点属性，并具备对多种重金属有较强的富集能力。种植植物修复过程中，向土壤中添加特定的螯合剂能活化释放在土壤中被固定的重金属离子，使其溶解进入土壤溶液，从而提高植物对重金属污染的修复效率。

螯合剂的种类有多羧基氨基酸和天然低分子量有机酸二大类，多羧基氨基酸类如EDTA由于其螯合能力较强而被推广使用，但是由于EDTA是人工合成螯合剂不容易被土壤自然降解，其广泛应用对环境安全的影响方面还有待研究考察。而天然低分子量有机酸如柠檬酸，其天然属性使其具有易生物降解，环境风险小等特点，可通过与金属离子形成可溶性络合物来促进金属离子对土壤颗粒的吸附作用，从而增强金属离子的活性和移动性，对重金属离子的解吸能够起到促进作用，从而提高植物对重金属污染的修复效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种提高红麻对酸性土壤中重金属镉污染修复效率的处理方法，达到在不影响红麻植株正常生长的前提下提高其对酸性土壤重金属污染镉的修复效果的目的。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案。

本发明提供了一种提高红麻对酸性土壤中重金属镉污染修复效率的处理方法，所述方法包括以下步骤。

步骤a：酸性土壤改良：在pH值<6的酸性土壤中，耕地前，撒施石灰和有机肥或农家肥在土壤表面，然后将土壤翻耕均匀。所述重金属镉污染酸性土壤是：镉含量范围在0.2-100mg/kg，pH值<6。

步骤b：喷洒活化剂：按红麻生长季节，将红麻种子播种至翻耕后的土壤重金属镉污染的酸性土壤中，待红麻植株正常生长至2米高后，向红麻作物根部土壤中喷洒柠檬酸溶液。

步骤c：收获红麻植株：按照红麻正常生长周期，将红麻植株收获。

进一步，步骤a中撒施石灰每亩基施50~100千克，每隔2年施用一次，石灰的氧化钙含量要求在70%以上，水分在5%以下。

进一步，步骤a中翻耕的深度为20~30厘米。

进一步，步骤b中喷洒柠檬酸时，红麻株高生长至2m后，枝叶茂盛，无病虫害。

进一步，步骤b中柠檬酸溶液浓度为8mmol/L。

进一步，步骤b中柠檬酸溶液喷洒用量为3000ml/平方。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点。

本发明中红麻在重金属镉污染土壤中生长到一定高度时，往土壤中喷洒柠檬酸后，土壤中重金属镉离子被活化，红麻从土壤中大量吸收重金属镉，同时将重金属镉累积在红麻植株各个部位，从而提高了红麻植株中重金属镉的富集量。

柠檬酸属于天然低分子量有机酸，其天然属性使其具有易生物降解，环境风险小等特点，在一定的条件下，能较好的提高红麻对重金属污染镉的修复效率。

往土壤中喷洒柠檬酸后，红麻生长正常，不影响红麻的生物产量和纤维利用。

本发明的效果主要体现在：在不影响红麻正常生长和纤维利用的前提下，可显著提高红麻对土壤重金属污染镉的修复效率。

附图说明

图1为柠檬酸喷洒浓度对红麻重金属镉富集量的影响。

图2为柠檬酸喷洒浓度对红麻生物量的影响。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例。

需修复的重金属镉污染酸性土壤基地位于湖南省株洲醴陵市左权镇花桥村，土壤采样深度为10-20cm，经测定，该地土壤理化性质如下：pH值5.1，有机质含量38.6g/kg，镉0.31mg/kg，本实施例示范基地采用红麻常规农业种植模式，耕地前，撒施石灰和有机肥或农家肥在土壤表面，然后将土壤翻耕均匀；按红麻生长季节，将红麻种子播种至翻耕后的土壤重金属污染的酸性土壤中，待红麻植株正常生长至2米高后，向红麻作物根部土壤中喷洒柠檬酸溶液。期间进行常规的红麻种植田间管理。

示范处理：每个处理为10厢，设5个小区，每个小区为2厢。第一个小区为对照组（CK），第2~5个小区分别为示范组1~4。对照组：不喷洒柠檬酸，示范组1~4：喷洒柠檬酸浓度分别为2、5、8、11mmol/L；柠檬酸溶液喷洒用量为3000ml/平方。

处理方法：配置柠檬酸溶液浓度分别为2、5、8、11mmol/L，按照3000ml/平方的用量喷洒在各示范组红麻植株根部附近土壤中，收获红麻植株后，用烘箱烘干使植株达恒重，对红麻植株进行称重，然后再粉碎并过40目(0.42mm)筛，采用浓硝酸与高氯酸（3：1）进行混合酸消解，用AAnalyst300型原子吸收分光光度计测定镉含量 。结果见图1和图2。

由示范处理可知喷洒不同浓度的柠檬酸溶液，与对照组（CK）比较，红麻植株生物量差别不大，但红麻植株中重金属富集量都有所增加，而示范组3柠檬酸浓度为8mmol/L和其它浓度相对比，镉富集量明显高于其它各组。因此，相对而言柠檬酸浓度为8mmol/L为最适浓度。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。