一种利用多年生能源禾草荻修复中轻度镉污染土壤的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种利用多年生能源禾草荻修复中轻度镉污染土壤的方法及其应用，所述方法包括如下步骤：步骤一，选取籽粒饱满的荻种子浸水处理；步骤二，在含镉污染的土壤上种植浸水处理后的荻种子，在温度25‑30℃、湿度为75‑82％的条件下培育生长，荻生长成熟后移走地上器官，留茬之后经生长、收割循环处理镉污染土壤。本发明专利技术的方法利用荻根系大量积累污染土壤中的镉，从而起到稳定作用，防止镉危害其他生物和污染地下水。该方法具有环境扰动小、治理成本低、无二次污染、后续处理简便、修复效率较高且可以在修复污染土壤的同时美化环境等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于植物修复污染土壤
，具体涉及一种利用多年生能源禾草荻修复中轻度镉污染土壤的方法及其应用。
技术介绍
土壤是人类及一切陆生动植物赖以生存发展的物质基础之一，一旦受到重金属污染，不仅土质变差，造成农作物减产，更严重的是重金属会通过食物链进入人体内，直接危害人体健康。我国土壤重金属污染中镉污染最为严重，点位超标率(指土壤超标点位的数量占调查点位总数量的比例)达到7.0％。据报道，在镉含量为3.05mg/kg污染土壤上种植两种不同品系的水稻，其籽粒镉含量分别为1.17和1.83mg/kg，远远超出了0.2mg/kg的大米食用卫生标准。在随机采购的大米样品中，有10％左右存在镉超标问题。镉通过食物、水体、空气进入人体后分布在全身各个器官，主要贮存于肝、肾等组织中，当镉蓄积到一定程度就会造成伤害，且病程长，不易治愈。20世纪40年代，在日本富山县神通川流域出现的震惊世界的“骨痛病”正是因为镉污染引起。可见，治理镉污染土壤刻不容缓。目前，重金属污染土壤的治理技术主要包括工程治理、化学治理、农业治理和生物治理等四种措施。工程治理法：具有处理彻底、效果稳定等优点。工程治理即利用物理或物理化学的原理来治理重金属污染土壤，在重金属污染的初期，由于污染物较为集中，这种方法较为普遍采用，主要有客土、换土、翻土、去表土、电解法、淋洗法、热处理法等方法。但对于污染面积较大的土壤工程量大、治理费用高，而且需要特殊的仪器和经过培训的专业人员，工程治理法还会导致土壤结构的破坏和土壤肥力的下降，因此实际应用上受到一定的限制。化学治理法：该措施治理效果和费用适中。化学治理即通过向污染土壤中添加外来物质以改变土壤理化性质，使土壤中的重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附等作用，从而降低重金属的生物有效性，减少其从土壤到作物的转移。常见的添加物有化学改良剂、沉淀剂、有机物质等，不同添加物对重金属的作用机理不同。但其并不是一种永久的修复措施，因为它只改变了重金属在土壤中的存在形态，金属元素仍保留在土壤中，容易再度被活化，危害生物。农业治理法：具有易操作、费用较低等优点。农业治理是通过改良作物品种和优化耕作管理制度等方式来减轻土壤重金属危害。例如调整作物品种，种植不进入食物链的植物；选择能固定重金属的有机肥；通过调节土壤水分、养分、pH值、氧化还原状况等生态因子，实现对污染物所处环境介质的调控。但其有一定应用局限性，较适用于轻度污染的土壤，且存在修复周期长、效果不显著等问题。生物治理法：生物治理法是利用某些特殊的植物、微生物和动物，通过新陈代谢作用，吸收土壤中的重金属或改变重金属存在形态，实现净化土壤、降低重金属毒性的目的。其中植物修复技术因具有效果明显、费用较低、环境扰动小等优点而受到广泛重视。以植物修复技术为例，超富集植物虽能大量积累重金属，但其生物量往往较小、生长周期较长、对生长环境要求较苛刻，而普通植物可能无上述缺陷，但其对重金属的耐性和富集性有限；此外，还应考虑修复植物的后续处理问题。尽管如此，以植物修复技术为代表的生物治理法仍然是一种有广阔应用前景的重金属污染土壤治理技术，该技术的关键是修复植物的选择、栽培管理以及植物的后续处理。如：利用花卉植物三角梅修复镉污染土壤的方法，其利用三角梅根部能大量吸收重金属镉的特性，实现稳定土壤中镉的目的。三角梅是一种花卉植物，人类在长期的农业生产中，积累了丰富的花卉栽培与耕作、品种选育与改良及病虫害防治等经验，这些使得在利用花卉植物修复污染土壤方面有了技术保障；但是三角梅怕干燥，对水分需求量较大，水分供应不足，直接影响植株正常生长或延迟开花，但如果土壤过湿，又会引起根部腐烂；三角梅喜充足阳光，如光线不足或过于荫蔽，新生枝条细弱，叶片暗淡。三角梅是一种观赏植物，因此将用于土壤修复后的三角梅作为城市绿篱、庭院花木等是可行的，但这种处理方式并不彻底，因为重金属仍存在于三角梅体内，存在于生态系统中，伴随着枯枝落叶，重金属会重新回到土壤中；另外，动物取食三角梅，还会将重金属纳入到食物链中，危害较大。选择能源禾草荻作为修复植物则可以克服植物栽培管理难、不便于后续处理等问题。荻是一种典型的先锋植物，耐旱、耐湿、耐贫瘠，它可通过发达的根系迅速生长覆盖地面，常常形成大面积草甸。荻的繁殖能力相当强，可用茎、根状茎、种子进行繁殖。我国是荻草的分布中心，在东北、西北、华北和华东均有分布，资源十分丰富。荻是禾本科芒属多年生C4植物，植株高大，干物质产量高，热值高，灰分含量低，是一种重要的能源植物。此外，荻在造纸、建筑、园林绿化及防风固堤等方面也有很大的应用价值，市场前景乐观。因此，在重金属污染土壤上种植非粮能源植物荻，可以达到一举两得的效果：一方面，重金属污染对环境的威胁亟待解决，急需对污染环境进行生态恢复；另一方面，能源植物种植不占用可耕农田，又保护与改善自然及农业生态环境，并且有利于农村产业结构调整，对缓解能源危机、保护生态环境等将会产生积极的影响。
技术实现思路
根据以上现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提出一种利用多年生能源禾草荻修复中轻度镉污染土壤的方法及其应用，具有操作简便、价格低廉、不破坏土壤结构、不引起二次污染、后续处理简便同时又能美化环境。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种利用多年生能源禾草荻修复中轻度镉污染土壤的方法，所述方法包括如下步骤：步骤一，选取籽粒饱满的荻种子浸水处理；步骤二，在含镉污染的土壤上种植浸水处理后的荻种子，在温度25-30℃、湿度为75-82％的条件下培育生长，荻生长成熟后移走地上器官，留茬之后经生长、收割循环处理镉污染土壤。步骤二包括前期培养和后期培养，前期培养从播种时计，在二月至四月，采用人工气候室培养65-70天，培养条件为温度28℃、湿度80％、14h光照及10h黑暗交替培养；后期培养为五月至七月将前期培养后的荻在室内或室外自然方式培养至荻成熟。所述前期培养采用盆栽培养，盆栽培养中花盆的盆底直径为7.5cm、盆口直径为10.5cm、高9.5cm，每盆装含镉污染的土壤0.5kg，播种时每盆15粒荻种子，培养期间逐步间苗至每盆4株并根据土壤水肥状况，浇水、施肥，满足荻正常水肥需求。所述镉污染土壤中镉的浓度为0.68-13.74mg/kg。此范围内的镉污染土壤采用此方法能够实现较好的修复、处理效果。所述镉污染土壤中镉的浓度为6.83mg/kg。此浓度为采用此方法最佳修复、处理镉污染土壤的浓度。所述利用多年生能源禾草荻修复中轻度镉污染土壤的方法培育的荻在回收重金属中的应用。所述利用多年生能源禾草荻修复中轻度镉污染土壤的方法培育的荻在焚烧转换电能中的应用。本专利技术有益效果是:1、本专利技术的方法利用荻根系大量积累污染土壤中的镉，从而起到稳定作用，防止镉危害其他生物和污染地下水。该方法具有环境扰动小、治理成本低、无二次污染、后续处理简便、修复效率较高且可以在修复污染土壤的同时美化环境等优点。2、荻以及荻所在的生态系统对镉表现出较强的耐性，荻根系能大量积累镉，可起到稳定土壤镉的作用，且在镉全量为7mg/kg左右时可能达到最佳修复效果，此外荻适应性强、干物质产量高，荻在镉污染土壤修复方面有较大应用潜力。3、荻草用途广泛，可以用于环境保护、景观营造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用多年生能源禾草荻修复中轻度镉污染土壤的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一，选取籽粒饱满的荻种子浸水处理；步骤二，在含镉污染的土壤上种植浸水处理后的荻种子，在温度25‑30℃、湿度为75‑82％的条件下培育生长，荻生长成熟后移走地上器官，留茬之后经生长、收割循环处理镉污染土壤。

【技术特征摘要】
1.一种利用多年生能源禾草荻修复中轻度镉污染土壤的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一，选取籽粒饱满的荻种子浸水处理；步骤二，在含镉污染的土壤上种植浸水处理后的荻种子，在温度25-30℃、湿度为75-82％的条件下培育生长，荻生长成熟后移走地上器官，留茬之后经生长、收割循环处理镉污染土壤。2.根据权利要求1所述利用多年生能源禾草荻修复中轻度镉污染土壤的方法，其特征在于，步骤二包括前期培养和后期培养，前期培养从播种时计，在二月至四月，采用人工气候室培养65-70天，培养条件为温度28℃、湿度80％、14h光照及10h黑暗交替培养；后期培养为五月至七月将前期培养后的荻在室内或室外自然方式培养至荻成熟。3.根据权利要求2所述利用多年生能源禾草荻修复中轻度镉污染土壤的方法，其特征在于，所述前期培养采...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，郑黎明，袁静，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34