螯合劑edds和苧麻連續(xù)修復(fù)土壤鎘污染的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土壤污染治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種螯合劑EDDS和苧麻連續(xù)修復(fù)土壤重金屬污染的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤重金屬污染引發(fā)的土壤生態(tài)功能破壞和農(nóng)產(chǎn)品等問題日益受到大眾的關(guān)注，重金屬不僅直接毒害土壤生物和植物，破壞土壤結(jié)構(gòu)，還可以通過食物鏈迀移轉(zhuǎn)化，危害人類健康。近年來我國(guó)已經(jīng)發(fā)生多起重大的重金屬污染事件，嚴(yán)重威脅人民群眾的生命健康。土壤重金屬污染與農(nóng)產(chǎn)品安全息息相關(guān)，并通過土氣、土水界面與大氣環(huán)境和水環(huán)境相關(guān)聯(lián)，所以如何修復(fù)重金屬污染土壤和保障農(nóng)產(chǎn)品安全是當(dāng)前的重要環(huán)境問題。開展土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)研宄，對(duì)于促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，保障廣大人民群眾的生命健康具有重大意義。
[0003]重金屬污染土壤的修復(fù)與治理當(dāng)前主要圍繞固化和活化清除進(jìn)行，主要是通過物理、化學(xué)和生物的方法，切斷重金屬向食物鏈的迀徙。物理上的工程治理方法(淋溶法或客土法等)是比較經(jīng)典的土壤重金屬污染治理措施，它具有徹底、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)施工程量大、投資費(fèi)用高，破壞土體結(jié)構(gòu)，引起土壤肥力下降，并且還要對(duì)換出的污土進(jìn)行堆放或處理?；瘜W(xué)修復(fù)就是利用化學(xué)試劑、化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)原理來降低土壤中重金屬的迀移性、生物可利用率，減少甚至去除土壤中的重金屬，從而達(dá)到土壤的治理和修復(fù)?；瘜W(xué)修復(fù)主要包括淋洗，淋洗提取法、固化法、電化學(xué)方法和施用改良劑法等方法?；瘜W(xué)修復(fù)法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，但它只是改變了重金屬在土壤中的存在形態(tài)，金屬元素仍保留在土壤中，很容易再度活化危害植物。
[0004]植物修復(fù)簡(jiǎn)單易行，成本較低，而且不破壞土壤的生態(tài)環(huán)境，具有良好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，具有廣泛的應(yīng)用前景。但植物對(duì)重金屬的修復(fù)效率有限，影響重金屬污染土壤植物吸取修復(fù)效率的限制因素主要包括:土壤重金屬溶解度低、迀移能力差以及重金屬?gòu)闹参锔虻厣喜哭D(zhuǎn)運(yùn)的效率低等因素，而且土壤中重金屬大都難以被植物吸收。加入植物修復(fù)劑可以提高重金屬的生物有效性，促進(jìn)植物對(duì)重金屬的吸收；而且施用植物修復(fù)劑還可以增強(qiáng)植物對(duì)重金屬的耐性，提高植物對(duì)重金屬土壤的修復(fù)能力。目前研宄過的植物修復(fù)劑包括有機(jī)螯合劑、酸堿調(diào)節(jié)劑、微生物菌劑和有機(jī)廢棄物等。
[0005]螯合劑可增加金屬離子的溶解度但降低離子的活度，表面活性劑對(duì)微量重金屬陽離子具有增溶作用和增流作用，與重金屬結(jié)合后，能顯著提高土壤中重金屬的溶解。向土壤施加螯合劑、表面活性劑能提高植物對(duì)金屬的吸收和富集，提高植物修復(fù)效率，甚至常規(guī)植物都可能用于土壤的植物修復(fù)。添加有機(jī)螯合劑提高植物對(duì)土壤中重金屬的吸收，可能存在2種機(jī)制:一是活化土壤中的重金屬離子，提高其生物有效性；二是促進(jìn)植物對(duì)重金屬的吸收及向地上部轉(zhuǎn)移。土壤中重金屬總含量較高，但通常其生物有效性較低，植物能夠吸收的數(shù)量有限，即使轉(zhuǎn)運(yùn)能力很強(qiáng)的超富集植物往往也是如此。添加螯合劑能夠促使重金屬離子解吸和溶解，提高其生物有效性。螯合劑與重金屬形成能被植物吸收的螯合物，從而降低重金屬對(duì)植物的毒性，有利于植物吸收富集重金屬。
[0006]目前，常用螯合劑和表面活性劑有EDTA(乙二胺四乙酸)、HEDTA (羥乙基乙二胺三乙酸)、DTPA( 二乙基三胺五乙酸)、EGTA(乙二醇二乙醚二胺四乙酸)、NTA(氮川三乙酸)、EDDHA(乙二胺二鄰苯基乙酸)、CyDTA(環(huán)己二胺四乙酸)等，應(yīng)用較多的是EDTA和DTPA。當(dāng)前用于植物提取研宄的螯合劑主要是以EDTA為代表的非生物可降解螯合劑。眾多研宄表明EDTA、HEDTA, DTPA, EGTA, EDDHA, HEIDA、NTA等均可以提高鎘、砷、鉛、銅等重金屬的生物有效性。雖然目前已有使用螯合劑EDTA和植物進(jìn)行土壤修復(fù)的技術(shù)，但是上述以EDTA為代表的絡(luò)合劑屬于非降解類絡(luò)合劑，大量施用對(duì)地表水容易帶來二次污染，目前EDTA、NTA的環(huán)境污染問題已經(jīng)受到關(guān)注，當(dāng)前歐洲已禁止在清潔劑中使用EDTA。在市政污水系統(tǒng)中，EDTA可與重金屬離子螯合，對(duì)飲用水供應(yīng)構(gòu)成潛在威脅。此外，德國(guó)限制在印刷書寫紙中使用EDTA，歐盟明令禁止在復(fù)寫紙漂白工藝中使用EDTA。
[0007]因此開發(fā)選擇適宜的環(huán)境友好型的螯合劑，并選用合適的修復(fù)植物，對(duì)于植物修復(fù)土壤重金屬污染的推廣應(yīng)用具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明實(shí)施例的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種效果更好，更加環(huán)保的螯合劑EDDS和苧麻連續(xù)修復(fù)土壤鎘(Cd)污染的方法。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0010]一種螯合劑EDDS和苧麻連續(xù)修復(fù)土壤鎘污染的方法，包括以下步驟:
[0011]將苧麻植入待修復(fù)的土壤中；
[0012]待苧麻存活后，再向土壤中施入生物可降螯合劑EDDS，施用量為75-300kg/畝；
[0013]每隔30天，用濃度為0.005-0.015mol/L的EDDS溶液灌溉一次，其余時(shí)間正常灌溉；
[0014]定期收割苧麻地上部分的莖桿和葉，地下部分留在土壤中繼續(xù)繁育生長(zhǎng)。
[0015]進(jìn)一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續(xù)修復(fù)土壤鎘污染的方法，植入的苧麻為培育好的苧麻幼苗，其高長(zhǎng)為35-45cm。
[0016]進(jìn)一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續(xù)修復(fù)土壤鎘污染的方法，用NaOH調(diào)節(jié)所述EDDS溶液的PH值與待修復(fù)土壤的PH值相同。
[0017]進(jìn)一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續(xù)修復(fù)土壤鎘污染的方法，苧麻地上部分的莖桿和葉每年收割2?3次。
[0018]進(jìn)一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續(xù)修復(fù)土壤鎘污染的方法，植入土壤的苧麻，每2-3年后連同地下部分全部收割，再重新植入新的苧麻苗，直至土壤鎘染污修復(fù)完畢。
[0019]進(jìn)一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續(xù)修復(fù)土壤鎘污染的方法，所述EDDS溶液的濃度為 0.009mol/Lo
[0020]進(jìn)一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續(xù)修復(fù)土壤鎘污染的方法，所述EDDS向待修復(fù)土壤中的施入量為225kg/畝。
[0021]進(jìn)一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續(xù)修復(fù)土壤鎘污染的方法，所述螯合劑EDDS的施用方法為:
[0022]均勻撒施或溝施；
[0023]或?qū)⑺鲵蟿〦DDS溶解在水中，I次或平均分為2_3次隨灌水施入待修復(fù)土壤中。
[0024]進(jìn)一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續(xù)修復(fù)土壤鎘污染的方法，苧麻植入前，向待修復(fù)土壤中施入底肥，所述底肥為(NH4)2SO4, KH2PO4, K2SO4O
[0025]進(jìn)一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續(xù)修復(fù)土壤鎘污染的方法，所述底肥的施用量為:(NH4) 2S04:45kg/ 畝，KH 2P04:30kg/ 畝，K 2S04:45kg/ 畝。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的土壤鎘污染修復(fù)方法具有以下有益效果:
[0027]1、本發(fā)明修復(fù)方法中選用的生物可降解螯合劑EDDS (乙二胺二琥珀酸)，最初是從一種放線菌中分離得到的，是一種天然物質(zhì)；與EDTA相比，其生物毒性，包括對(duì)植物和土壤微生物的毒性都低于EDTA，同時(shí)EDDS又具有生物可降解性，其半衰期依施用量不同而介于3.8與7.5天之間，而EDTA最小半衰期為36天。因此，EDDS的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)EDTA小得多，因此更環(huán)保。
[0028]2、本發(fā)明修復(fù)方法中選用的苧麻，具有以下優(yōu)點(diǎn):1、作為修復(fù)植物苧麻是一種能耐受多種重金屬(如Pb、Zn和Cd)的非食用性多年生經(jīng)濟(jì)作物，分布廣，適應(yīng)各種土壤條件，易于大面積繁殖，能同時(shí)耐受和吸收Pb、Zn和Cd，其地上部能高富集Pb、Zn和Cd等重金屬，且多年生，根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)快，生物量高；2、蕁麻科苧麻屬多年生宿根性草本，其莖內(nèi)的韌皮纖維可用作紡織原料，是重要的纖維作物，具有非常好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，潛在經(jīng)濟(jì)效益可觀，容易推廣應(yīng)用；3、不進(jìn)入食物鏈，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生任何潛在的重金屬危害；4、蕁麻科苧麻屬多年生宿根性草本植物，為多年生長(zhǎng)植物，可以只收割其地上部的莖和葉，地下部可繼續(xù)生長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)的土壤修復(fù)。
[0029]3、以EDDS為螯合劑，并且采用發(fā)明公開的施用濃度和施用方法，土壤中重金屬易被植物吸收的酸可提取態(tài)(弱酸提取態(tài)，如碳酸鹽結(jié)合態(tài))的含量顯著增加，而植物很難利用的可氧化態(tài)(有機(jī)態(tài))和殘余態(tài)(殘?jiān)鼞B(tài))含量顯著減少。每隔30天用濃度0.005-0.015mol/L的EDDS溶液灌溉，可以有效配合苧麻的生長(zhǎng)周期，補(bǔ)充降解的EDDS，顯著促進(jìn)苧麻根部不斷地吸收螯合劑EDDS活化的重金屬，苧麻根、莖、葉中的重金屬含量都有所增加，極大地增強(qiáng)了苧麻對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)能力。同時(shí)，土壤中重金屬含量顯著減少，EDDS也被生物降解，減少了螯合劑和重金屬可能造成二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，與EDTA對(duì)比，施加相同濃度的EDDS，對(duì)苧麻造成的不良脅迫更小。
[0030]4、本發(fā)明所公開的修復(fù)方法，螯合劑EDDS不需進(jìn)行包膜或其他復(fù)雜工藝處理，以灌溉添加的方法更加便捷。
[0031]5、本發(fā)明所公開的修復(fù)方法，EDDS的施用濃度和施用時(shí)間是經(jīng)過對(duì)土壤中重金屬的形態(tài)影響多次試驗(yàn)后得出的優(yōu)化濃度，EDDS在土壤中的加入量應(yīng)該與土壤中重金屬含量形成合理配置，在本發(fā)明所公開的修復(fù)方法推薦的范圍內(nèi)選取，具有適用于實(shí)際大面積土壤修復(fù)的應(yīng)用價(jià)值。
[0032]6、本發(fā)明所提供的修復(fù)方法相比其他物理、化學(xué)類修復(fù)方法，成本低，綠色環(huán)保，操作簡(jiǎn)單，修復(fù)后后續(xù)處理簡(jiǎn)單，所收獲的地上部分進(jìn)行集中安全填埋或焚燒，不會(huì)造成二次污染，同時(shí)修復(fù)時(shí)不破壞土壤生態(tài)系統(tǒng)，有助于減少土壤質(zhì)量退化和生產(chǎn)力下降的風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說明】
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