專利名稱：：地膚對生活垃圾堆肥中Cr、Pb、Cd的修復方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于環(huán)境保護
技術領域：
，涉及城市生活垃圾堆肥的修復方法。更具體的說是地膚對生活垃圾堆肥中Cr、Pb、Cd的修復方法。
背景技術：
：我國城市垃圾的處理在近十幾年取得了較大的發(fā)展，處理比例逐年提高，但還不能滿足社會和經濟發(fā)展的要求。目前，我國的垃圾處理仍然以填埋、焚燒和堆肥為主，其中填埋占了處理總量的90%以上，是最主要的垃圾處理方式。但這種填埋場基本沒有什么環(huán)保措施，即便有也不能全部達標。產生的填埋氣體和滲濾液對周圍的環(huán)境造成了較大的污染。垃圾堆肥化在許多國家和地區(qū)得到了廣泛的應用，特別是經濟欠發(fā)達地區(qū)，經篩選后的以有機物為主的垃圾被用來進行堆肥。在垃圾堆肥過程中，由于易降解有機物為微生物的生長提供充足的碳源和能源，維持堆肥中微生物的活性和必要的高溫。同時多樣的碳源為共代謝降解有機污染物提供了物質基礎，因而為采用堆肥降解有機污染物提供了潛力。垃圾堆肥中含有豐富的N、P等有機養(yǎng)分，是發(fā)展農業(yè)、蔬菜、林木生產等方面的有效資源。優(yōu)質垃圾堆肥用于農業(yè)生產，不僅可增加土壤腐殖質和養(yǎng)分，而且堆肥中有機質與土壤結合，可使粘質土壤疏松，對砂質土壤則促進其結成團粒，以致明顯降低土壤結構，提高土壤通風、保水和培肥的功能，同時能促進植物根系的增長。陳文龍等通過3年的定位試驗并結合盆栽試驗，表明垃圾肥能明顯提高土壤有機質含量，隨著垃圾肥用量的增加，土壤有機質含量增加，同時隨著垃圾肥施用年份的增加，土壤有機質含量也逐年增加，垃圾肥用量越大，有機質含量越高。除了提高土壤有機質含量外，垃圾肥還能顯著提高土壤全N、速效P和速效K等養(yǎng)分的含量。所以它曾被當作有機肥料施入農田。但是近些年發(fā)現(xiàn)垃圾堆肥中重金屬含量比較高，垃圾堆肥過程不能降低重金屬離子的含量，相反由于堆肥過程中濕度降低，C02和一些有機小分子釋放出，pH降低，重金屬離子的濃度相對增加。從而導致土壤重金屬污染，并在作物中富集，沿食物鏈對人體的健康構成威脅。因此，重金屬污染是垃圾堆肥施用過程中的一個重要問題。一般而言，垃圾中重金屬含量較高，經過堆肥化處理后，重金屬的形態(tài)發(fā)生了明顯的變化水浸提態(tài)重金屬的含量減小，而交換態(tài)和有機結合態(tài)增加，但總的來說，殘渣態(tài)占主要部分。由于不同形態(tài)重金屬的生物有效性不同水溶態(tài)、交換態(tài)和有機結合態(tài)的生物有效性較高，而碳酸鹽及硫化物結合態(tài)和殘渣態(tài)則較低。因而如何降低垃圾堆肥中重金屬的危害是一個重要的研究課題。城市生活垃圾堆肥中含有許多重金屬，能導致土壤的重金屬污染，但同時它又含有植物生長所需的各種營養(yǎng)元素，因此，研究垃圾堆肥中重金屬元素的植物修復，使其合理資源化具有重要的意義。雖然植物修復方面研究較多，但關于雜草用于對生活垃圾堆肥中重金屬富集的研究未見報道。趙樹蘭、多立安等以生活垃圾堆肥為基質的廢棄物鋪網草皮建植研究表明，生活垃圾堆肥可以作為草皮培養(yǎng)基質，讓我們認識到了垃圾堆肥基質、廢棄物鋪網草皮的應用性能，為生活垃圾及其它廢棄物的資源化利用開辟一條新途徑，并為垃圾堆肥基質草皮的應用提供科學依據。地膚(Xodi/flSCO/flWfl丄.)，別名掃帚菜、掃帚苗，屬藜科地膚屬，一年生草本植物。原產歐洲、亞洲，我國各省區(qū)均有分布，多呈野生狀態(tài)，山東、江蘇、河南、河北、山西等地有人工栽培。地膚株高一般在50175cm,根深而扭曲，生物量大，適應性強，較喜溫暖和陽光充足，具有耐旱、耐澇、耐鹽堿、耐貧瘠等特性，在土壤含鹽量達到0.5%0.7%，紫花苜蓿、燕麥等牧草不能生長的土壤中，地膚生長良好。地膚抗干旱、耐鹽堿、生命力極強，對土壤條件要求不高，能適應沙質、礫質、粘性多種土壤，在山林、荒地、田邊、路旁、果園、房前房后均能生長。但目前關于選用地膚作為研究對象，通過施加不同濃度EDTA與(NH4)2S04,研究地膚對生活垃圾堆肥中Cr、Pb、Cd的修復方法尚未見文獻報道。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種地膚對生活垃圾堆肥中重金屬的修復方法。通過選用實驗地生活垃圾堆肥上自然生長的地膚作為研究對象，通過施加不同濃度EDTA與(NH4)2S04，研究地膚對生活垃圾堆肥中Cr、Pb、Cd的修復情況，為垃圾堆肥的重金屬修復及其安全有效利用提供依據。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開一種地膚對生活垃圾堆肥中重金屬的修復方法，其特征在于按如下的步驟進行-地膚(J^cWflsc0/wmVi)對生活垃圾堆肥中Cr、Pb、Cd的修復方法，其特征在于按如下的歩驟進行-(1)在20-50cm厚的生活垃圾堆肥上，以含有地膚繁殖體的少量更層土壤建植地膚修復植被；(2)淋洗液的配制25mmol/L-50mmol/LEDTA溶液lg/L(NH4)2S04的重量體積比為1:0.01-0.03淋洗液；(3)然后將淋洗液分別沿選好的地膚植株根部進行澆灌，澆灌的速度10-50ml/分，以確保所澆灌的溶液都集中在植株的根部；(4)待地膚生長到60-120cm后，采集樣品植株，放入烘箱中，80'C條件下烘干至恒重，最后稱其重量，測定生活垃圾堆肥中Cr、Pb、Cd的含量變化。本發(fā)明優(yōu)選的淋洗液為25mmol/LEDTA溶液1g/L(NH4)2S04的重量體積比為1:0.01或50mmol/LEDTA溶液1g/L(NH4)2SO4重量體積比為1:0.03。本發(fā)明釆用不同濃度EDTA-(NH4)2S04淋洗液澆灌地膚植株，可以使地膚中Cr的含量有明顯的增加。特別是在EDTA濃度為25mmol/L、50mmol/L的(NH4)2SO，Pb含量有不同程度的增加；當株高在120cm以上時Pb含量增加了119.04。/。。而加入(NH4)2S04后，在50mmol/LEDTA的處理中，Pb含量增加的效果更為顯著。本發(fā)明通過實驗證明地膚對堆肥中重金屬有很好的富集效應。具體實施例方式為了簡單和清楚的目的，下文恰當的省略了公知技術的描述，以免那些不必要的細節(jié)影響對本技術方案的描述。以下結合實例對本發(fā)明做進一步的說明。實施例l(1)在20cm厚的生活垃圾堆肥上，以含有地膚繁殖體的少量更層土壤建植地膚地膚(focWflwo/MmVi)修復植被；(2)淋洗液的配制按25mmol//LEDTA溶液lg/L(NH4)2S04的重量體積比為1:0.01配制淋洗液；(3)然后將淋洗液分別沿選好的地膚植株根部進行澆灌，澆灌的速度20ml/分，以確保所澆灌的溶液都集中在植株的根部；(4)待地膚生長到60cm后，采集樣品植株，放入烘箱中，8(TC條件下烘干至恒重，最后稱其重量，測定生活垃圾堆肥中Cr、Pb、Cd的含量變化。具體見實施例3。實施例2(1)在50cm厚的生活垃圾堆肥上，以含有地膚繁殖體的少量更層土壤建植地膚修復植被；(2)淋洗液的配制按50mmol/LEDTA溶液lg/L(NH4)2S04的重量體積比為1:0.03配制淋洗液；(3)然后將淋洗液分別沿選好的地膚植株根部進行澆灌，澆灌的速度50mV分，以確保所澆灌的溶液都集中在植株的根部；(4)待地膚生長到120cm后，采集樣品植株，放入烘箱中，8(TC條件下烘干至恒重，最后稱其重量，測定生活垃圾堆肥中Cr、Pb、Cd的含量變化。具體見實施例3。實施例3(1)實驗材料試驗地設在天津師范大學六里臺校區(qū)。生活垃圾堆肥取自天津小淀垃圾堆肥處理廠，垃圾堆肥基質厚度為20cm,實驗地于2004年建植。地膚為該實驗地上第四年演替產生的優(yōu)勢種。選取15株大小相似的地膚植株作為實驗樣品，分為5個處理，3次重復。(2)實驗方法分別配制濃度為25mmol/L、5Ommol/L、25mmol/L+1g/L(NH4)2S04、50mmol/L+1g/L(NH4)2S04的EDTA溶液1L，并以O腿ol/LEDTA溶液為對照(CK)。把上述溶液分別沿選好的地膚植株根部進行澆灌，澆灌的速度要慢，以確保所澆灌的溶液都集中在植株的根部。觀察植株生長情況，20天后采集樣品植株。樣品前期處理在實驗地里隨機采集3株地膚作為干鮮比測量用，稱其重量并記錄鮮重。對采集的樣品植株每一株都進行高度測量，再對其按根、0-30cm、30-60cm、60-90cm、90-120cm、120cm以上進行分段，每株共分為6段，分別標號包裹起來，同干鮮比植株一同放入烘箱中，8crc條件下烘干至恒重。最后稱其重量，記錄結果并粉碎樣品。(3)指標測定通過3次重復計算得出地膚的平均干鮮比為0.382。準確稱量每一株植株的每一段粉碎樣品各lg，采用HN03-HC104濕法消化。先將樣品放入50mL小燒杯中，加入10mLHNO3，蓋上表面皿浸泡一段時間后，放在電熱板上加熱，不斷調整電壓防止溶液沸騰過于強烈，在加熱過程中需要少量多次地補充HN03，避免燒杯中樣品碳化，待燒杯中溶液澄清透明顏色接近無色時，向其中加入2mLHC104繼續(xù)加熱至燒杯中有白霧冒出，掀開表面皿，繼續(xù)加熱趕出HC104，至溶液近干時將燒杯從電熱板上拿下冷卻。最后消化液用P/。的HN03溶解，定容到25mL的容量瓶中，采用TAS-9卯原6子吸收分光光度計測定其中Cr、Pb、Cd的含量。(4)結果與分析稱量得到每一株地膚植株的每一段的干重，求得每一株植株的干重,在通過干鮮比求出每一段以及整個植株的鮮重，最后利用三次重復取平均值得到每一段以及整株的平均生物量(表l)。表1不同處理地膚植株的平均生物量<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>地膚在EDTA與(NH4)2S04作用下對Cr的富集在EDTA與(NH4)2S04作用下，地膚對堆肥中Cr的富集含量見表2。同一處理，植株地上部分Cr含量從下往上有逐漸增加的趨勢，說明地膚地上部吸收Cr后向上運輸，主要富集在植物上端。而植株根部直接與垃圾堆肥相接觸，且堆肥中的Cr由根部吸收后再向上運輸，因而根部Cr的含量相對較大。對于不同處理，隨著施加的EDTA濃度的增加，相同植株高度Cr的含量有明顯的增加的趨勢，且加入(NH4)2S04效果更為顯著，即50mmol/L>25mmol/L〉CK;25mmol/L+(NH4)2S04>25mmol/L;50mmol/L+(NH4)2S04>50鵬ol/L(表2)。EDTA與(NH4)2S04對地膚植株中Cr含量的影響(ug/g)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>地膚在EDTA與(NH4)2S04作用下對Pb的富集在EDTA與(NH4)2S04作用下，地膚對堆肥中Pb的富集含量見表3。與Cr相似，同一處理，植株地上部分Pb含量基本上呈現(xiàn)從下往上有逐漸增加的趨勢，說明地膚地上部吸收Pb后向上運輸，主要富集在植物上端。而植株根部直接與垃圾堆肥相接觸，且堆肥中的Pb由根部吸收后再向上運輸，因而根部Pb的含量相對較大。對于不同處理，在EDTA濃度為25mmol/L時，除30-60cm高度外，其它植株高度和對照相比，Pb含量都有不同程度的增加，以植株上端增加的較為明顯，120cm以上高度和對照相比，Pb含量增加了119.04%。在EDTA濃度為50mmol/L時，除根與0-30cm高度外，其它植株高度和對照相比，Pb含量都有不同程度的增加，同樣以植株上端增加較為明顯，120cm以上高度和對照相比，Pb含量增加了153.56%。而加入(NH4)2S04后，在50mmol/LEDTA的處理中，Pb含量增加的效果更為顯著。由于土壤Pb易被有機質、氧化物、黏土礦物復合或吸附，且易形成磷酸鹽、碳酸鹽沉淀，土壤Pb的溶解度及生物有效性很低，極大地限制了植物富集土壤重金屬的能力。施用EDTA明顯增加土壤水溶性重金屬，這種水溶性重金屬主要以螯合物形式存在。Huang、Vassil等認為鉛可以以Pb-EDTA復合物的形式進入植株根系并向地上部運輸。因此，EDTA能明顯提高植物提取土壤Pb的效率。表3EDTA與(NH4)2S04對地膚植株中Pb含量的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>地膚在EDTA與(NH4)2S04作用下對Cd的富集在EDTA與(NH4)2S04作用下，地膚對堆肥中Cd的富集含量見表4。對于同一處理，與Cr、Pb所不同，Cd在植株地上部分的分布未呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。但加入EDTA與(NH4)2S04，根中Cd含量有降低的趨勢，可能是EDTA的加入促進了Cd從根部向地上部的運輸。對于不同處理，隨著施加的EDTA濃度的增加，地膚富集Cd的效果并不顯著，只有濃度為50mmol/L時才有所增加，而施加(NH4)2S04反而減弱其富集效果，說明EDTA與(NH4)2S04對不同重金屬的活化因重金屬的不同而異。實驗結果表明，EDTA加入土壤后對印度芥菜吸收Cd的影響與土壤中Cd的處理濃度有關。在土壤添加Cd濃度較低時，EDTA加入土壤后，土壤溶液中Cd的濃度也急劇增加，但印度芥菜吸收的Cd并沒有顯著增加。說明EDTA絡合態(tài)的離子是水溶性的，但相對自由離子而言，更難以被植物吸收。當土壤添加Cd在130mg/kg以上時，加入EDTA顯著增加了地上部Cd的濃度，Cd能夠增加細胞膜的透性。所以在土壤中Cd濃度較高時，根細胞膜透性增加使得EDTA絡合物能夠穿過，運輸到地上部的過程是由蒸騰作用控制的被動過程，土壤溶液中各種絡合態(tài)離子濃度的增加從而導致了地上部濃度的增加。因此，當土壤中的Cd含量很低時，即使施加EDTA也不能增加植物富集Cd的量。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>修復技術結論實驗結果表明，EDTA加入能活化堆肥中的重金屬，增加重金屬的生物活性，有利于植物對重金屬的吸收修復。由于堆肥中重金屬易被有機質、氧化物、黏土礦物復合或吸附，且易形成磷酸鹽、碳酸鹽沉淀，土壤重金屬的溶解度及生物有效性很低，極大地限制了植物富集土壤重金屬的能力。施用EDTA明顯增加土壤水溶性重金屬，這種水溶性重金屬主要以螯合物形式存在。EDTA加入土壤后，土壤中所有的礦質元素都有機會和EDTA形成絡合物，至于哪一種元素最優(yōu)先，取決于其總量及其與EDTA絡合物的穩(wěn)定性。Cr與Pb具有較高的絡合常數，因此，加入EDTA后，地膚對Cr和Pb的富集效果增大比較明顯。Cd的絡合常數較低，而且濃度較低時，加入EDTA后會出現(xiàn)增加不顯著的現(xiàn)象，因此，本研究中EDTA對Cd的富集量影響不大。而(NH4)2S04作為一種農田中常用的肥料能促進植物的生長和對Cr和Pb的富集。權利要求1、地膚對生活垃圾堆肥中Cr、Pb、Cd的修復方法，其特征在于按如下的步驟進行(1)在20-50cm厚的生活垃圾堆肥上，以含有地膚繁殖體的少量更層土壤建植地膚修復植被；(2)淋洗液的配制按25mmol/L-50mmol/LEDTA溶液∶1g/L(NH4)2SO4的重量體積比為1∶0.01-0.03配制淋洗液；(3)然后將淋洗液分別沿選好的地膚植株根部進行澆灌，澆灌的速度10-50ml/分，以確保所澆灌的溶液都集中在植株的根部；(4)待地膚生長到60-120cm后，采集樣品植株，放入烘箱中，80℃條件下烘干至恒重，最后稱其重量，測定生活垃圾堆肥中Cr、Pb、Cd的含量變化。2、如權利要求1所述的方法，其中的淋洗液為25mmol/LEDTA溶液1g/L(NH4)2S04的重量體積比為1:0.01或50mmol/LEDTA溶液1g/L(NH4>2S04重量體積比為1:0.03。全文摘要本發(fā)明公開了一種植物——地膚(Kochiascoparia)對生活垃圾堆肥中Cr、Pb、Cd的修復方法，它包括(1)在20-50cm厚的生活垃圾堆肥上，以20-40g/平方米播種地膚(2)淋洗液的配制25mmol/L-50mmol/LEDTA溶液1g/L(NH₄)₂SO₄的重量體積比為1∶0.01-0.03(3)然后將淋洗液分別沿選好的地膚植株根部進行澆灌，澆灌的速度10-50ml/分，以確保所澆灌的溶液都集中在植株的根部(4)觀察植株生長情況，20天后采集樣品植株，放入烘箱中，80℃條件下烘干至恒重，最后稱其重量，測定生活垃圾堆肥中Cr、Pb、Cd的含量，即可達到堆肥的修復效果。本發(fā)明通過施加不同濃度EDTA與(NH₄)₂SO₄，技術地膚對堆肥中重金屬的修復效應，為垃圾堆肥的重金屬修復及其安全有效利用提供依據。文檔編號B09C1/10GK101596543SQ20091006957公開日2009年12月9日申請日期2009年7月6日優(yōu)先權日2009年7月6日發(fā)明者多立安,尚小娟,趙樹蘭申請人:天津師范大學