[发明专利]利用皇竹草修复酸和重金属镉复合污染土壤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境中重金属污染的修复技术，具体涉及一种利用皇竹草修复酸和重金属镉复合污染土壤的方法。

背景技术

农田土壤污染已成为制约农业可持续发展和食品安全的重要因素之一。2001年，广西自治区环江毛南族自治县遭受百年不遇的洪涝灾害，造成北山、雅脉、都川区域的选矿厂固体废弃物随洪水流入大环江，约0.8-1.0万立方米的尾砂和硫铁粉被冲入河道，致使沿江洛阳、大安和思恩三个乡镇沿河农田土壤遭受严重污染。铅锌矿尾砂和硫铁粉等物质进入项目区土壤产生强酸化作用，同时伴随一系列严重的生态环境问题：土壤酸化、重金属毒害、铝铁毒害、农作物减产甚至绝收、土壤质量退化、污染地下水和地表水等。这类土地环境问题对当地居民的生活和健康产生极大的威胁，并且对后代的生长发育有着更大的危害影响。

重金属污染土壤的治理途径有两种：一种是将污染物清除，另一种是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定。围绕这两种途径产生了不同的修复技术和措施，主要有工程措施、物理、化学修复技术、农艺调控措施等。这些方法各有其优点，但一般都存在工程量较大，费用高，易造成二次污染以及导致土壤结构破坏和土壤肥力退化等生态问题。

生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新方法。目前，生物修复技术主要集中在植物和微生物两方面。植物修复技术是一种利用自然生长或遗传培育植物修复重金属污染土壤的技术。根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植物修复技术可分为植物提取、植物挥发和植物稳定3种类型。植物提取，即利用重金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物，随后收割地上部分并进行集中处理，连续种植该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的；另外，加入一些有机络合剂来增加土壤中重金属的生物有效性也可提高植物对重金属的吸收。植物挥发，其机理是利用植物根系吸收金属，将其转化为气态物质挥发到大气中，以降低土壤污染；目前这方面研究最多的是类金属元素Hg 和非金属元素Se。植物稳定，利用耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性，其机理主要是通过金属在根部的积累、沉淀或根表吸收来加强土壤中重金属的固化。

皇竹草(Pennisetum hydridum)为多年生禾本科植物，直立丛生，根系发达，植株高大，具有较强的分蘖能力，单株每年可分蘖80-90株，堪称草中之皇帝。皇竹草株高达4-5米，节间长9.15厘米；有15-30个有效分蘖，每节着生1个腋芽，并由叶片包裹，叶片互生，长60-132厘米，叶片宽3-6厘米，8个月共生长35片叶；密集圆锥花序，长20-30厘米，但在温带地区栽培多不抽穗，只能利用腋芽进行无性繁殖。皇竹草对土质要求不严，酸性、粗沙、粘性、红壤土和轻度盐碱性土壤均能生长，在长期浸渍或干旱的条件下均生长良好，在我国南方种植产量达300吨/公顷以上。本发明人在从事重金属污染土壤修复的研究工作中发现，皇竹草抗逆性强、生物量大、水分利用效率高，在酸和重金属镉土壤中长势良好，对修复酸和重金属镉复合污染土壤效果显著。

发明内容

本发明目的是：针对已有的修复酸和重金属镉复合污染土壤技术方法存在的工程量大、费用高、易导致土壤结构破坏等缺点，提供一种利用皇竹草修复酸和重金属镉复合污染土壤的方法。

本发明是这样实现的：

一种利用皇竹草修复酸和重金属镉复合污染土壤的方法，是将皇竹草种植在酸和重金属镉复合污染的土壤中，利用皇竹草根系发达，地上部生物量大，能吸收积累重金属镉的特性，吸收土壤中重金属镉并转移至植株地上部分；皇竹草种植三个月后，每月定期收割其地上部生物量，并灰化处理，提取重金属；由于其为多年生植物，生长期在每年4-11月，第二年开始无需再重复种植，每月定期收割其地上部生物量，并灰化处理，直到污染土壤修复至环境安全标准；其具体步骤包括：

①整地：在冬末春初时翻耕受酸和重金属镉复合污染土壤，翻耕深度≥30cm，不施加任何肥料和添加剂，或者对复合污染土壤进行pH值处理和施放基肥；

②栽苗：每年春季土壤湿润或阴雨天种植，按75-85cm行距挖沟，沟深度为30cm，将皇竹草种苗埋至沟中，然后回土将种苗覆盖，回土覆盖厚度15-25cm；种植密度75-85cm×45-55cm；

③管理：植物全生育期无需灌溉和施肥，或者将后处理得到的有机液肥或沼液在生长期每月施肥一次；