本發明屬于土壤化學修復領域，涉及一種改良螯合劑淋洗土壤的方法。
背景技術：
：如今，利用人工螯合劑對重金屬污染土壤進行淋洗修復是一種高效并切實可行的污染土壤修復方法，但是該修復方法中所存在的問題也同樣是不容忽視的。根據相關報道，螯合劑的使用會對土壤肥力及植物生長造成嚴重影響，如：(1)將edta加入土壤中，會強化cd在土壤中的移動性，提高了cd對植物的毒性，從而抑制印度芥菜的生長；(2)以edta-na2作為淋洗劑對土壤進行淋洗時，會造成土壤中養分的流失，相比檸檬酸、蘋果酸等淋洗劑，edta-na2所造成的土壤中養分的損失最大，其對土壤中速效n、速效p、有機質的最大損失率依次為：26.89％、8.73％、5.79％；(3)利用0.1mol/l的edta溶液對土壤進行淋洗，在淋洗過程中會不同程度地使土壤中的fe、ca、mg、al等陽離子淋出，并在淋洗后土壤上栽種黑麥草，對比原始土壤，發現黑麥草成活率僅為62％～64％；(4)edta進入土壤后，68％的edta會與目標金屬離子結合，剩下的32％則與其它離子結合。由以上相關報道可知，螯合劑在淋洗過程中會造成土壤中營養元素的流失，導致土壤肥力下降，使得植物不能正常生長，不利于土壤的后續資源化利用；同時由于螯合劑的生物降解性能較差，能長期殘留在土壤中，具有潛在風險，且該殘留螯合劑對植物具有毒性，會抑制植物的正常生長，甚至會導致植物直接死亡，無法實現土壤的后續資源化利用。雖然在利用螯合劑對土壤進行重金屬治理方面已取得了突破，但是關于如何降低螯合劑淋洗土壤的毒性以及如何改善螯合劑淋洗土壤的肥力和理化性質的研究，到目前為止尚未見到報道。因此，需要尋找出一種成本低、實用性高、改良效果好的改良螯合劑淋洗土壤的方法，以進一步提高螯合劑淋洗土壤的使用效率和實現螯合劑淋洗土壤的后續資源化利用，同時也為今后大型農田實驗提供一定的科學參考。技術實現要素：本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種成本低、實用性高、改良效果好的改良螯合劑淋洗土壤的方法。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種改良螯合劑淋洗土壤的方法，包括以下步驟：將水生植物栽種到螯合劑淋洗土壤中，施加肥料進行栽培，完成對螯合劑淋洗土壤的改良處理；所述水生植物為空心蓮子草和/或狐尾藻。上述的方法中，優選的，所述栽培完成后還包括以下步驟：收割水生植物，將收割所得水生植物回填到所述螯合劑淋洗土壤中進行堆肥處理。上述的方法中，優選的，所述堆肥處理的溫度為30℃～35℃，時間為20天～25天。上述的方法中，優選的，所述收割所得水生植物在回填之前還包括以下步驟：將所述收割所得水生植物的地上部分進行風干、粉碎，過20mm篩，制成粉末。上述的方法中，優選的，所述水生植物為空心蓮子草時，所述空心蓮子草的栽種量為每千克所述螯合劑淋洗土壤中栽種所述空心蓮子草2～3株；所述水生植物為狐尾藻時，所述狐尾藻的栽種量為每千克所述螯合劑淋洗土壤中栽種所述狐尾藻2～3株；所述水生植物為空心蓮子草和狐尾藻時，所述空心蓮子草的栽種量為每千克所述螯合劑淋洗土壤中栽種所述空心蓮子草為2～3株，所述狐尾藻的栽種量為每千克所述螯合劑淋洗土壤中栽種所述狐尾藻2～3株。上述的方法中，優選的，所述螯合劑淋洗土壤為經螯合劑淋洗后的土壤；所述淋洗過程中采用的螯合劑的濃度為0.5mmol/l～50mmol/l。上述的方法中，優選的，所述螯合劑為edta。更優選的，所述螯合劑為ca-edta。上述的方法中，優選的，所述肥料的施加量為每千克所述螯合劑淋洗土壤中施加肥料6g～8g。上述的方法中，優選的，所述栽培的溫度為30℃～35℃，時間為20天～25天；所述栽培過程中，每天澆水1～2次，保持水層深度為3cm～5cm。上述的方法中，優選的，所述改良處理完成后還包括對改良后的土壤進行生態毒性驗證：(1)取改良后的土壤與肥料混合，栽種紫云英種子進行培養；所述肥料的施加量為每千克所述改良后的土壤中施加所述肥料0.1g～0.15g；(2)測定紫云英種子的發芽率，驗證土壤的生態毒性。與現有技術相比，本發明的優點在于：(1)本發明提供了一種改良螯合劑淋洗土壤的方法，首次將空心蓮子草和/或狐尾藻栽種到螯合劑淋洗土壤中進行栽培，由于這兩種植物具有易生長、生物量大、且耐貧瘠等特點，它們能夠在螯合劑淋洗土壤中正常生長，而這兩種植物的根能為土壤中微生物提供良好的生存環境，因而可恢復土壤中酶及微生物的降解活性，能夠對殘存在土壤中的螯合劑進行生物降解，從而顯著地降低了土壤的毒性，解決了因螯合劑淋洗造成的土壤中植物難以生長生存的問題。(2)本發明中，栽培所得的空心蓮子草和狐尾藻可作為天然肥料返回到土壤中，通過植被-土壤的堆肥發酵作用，能夠加速腐殖質層的形成，可為植物栽培后的土壤提供植物所需的營養元素，使得土壤肥力以及理化性質得到不斷改善，從而解決了因螯合劑淋洗造成的土壤營養元素流失嚴重、肥力下降等問題，并最終改善了土壤的生態系統，使其能夠用于農作物種植等后續資源化利用。(3)本發明中，所選用的空心蓮子草和狐尾藻具有易生長、生物量大、耐貧瘠、蛋白質以及k含量較高等優點，可作為很好的改良植物和綠色肥料，將這兩種植物用于改良螯合劑淋洗土壤時具有成本低、實用性高、改良效果好等優點。(4)本發明中，紫云英種子的生長發育對土壤性質要求不高，可將其用于驗證經改良后土壤的生態毒性。具體實施方式以下結合具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而限制本發明的保護范圍。以下實施例中所采用的材料和儀器均為市售。以下實施例中，若無特別說明，所得數據均是三次以上重復試驗的平均值。實施例1一種改良螯合劑淋洗土壤的方法，采用的水生植物為空心蓮子草，包括以下步驟：(1)將重金屬污染土壤(即為原始土壤)與濃度為2.5mmol/l的ca-edta溶液混合，攪拌均勻，沉降12h后，抽去上層清液，得到edta淋洗土壤。(2)采集野生空心蓮子草，篩選出生長良好、長勢均等的植株，分成三組，其中每一組中對應的空心蓮子草的初始重量為200g，數量為12株，平均莖長為10.3cm；將這三組空心蓮子草分別栽種到6kg步驟(1)的edta淋洗土壤中，按施加量為7.56g/kg(即每千克edta淋洗土壤中施加肥料7.56g)，往edta淋洗土壤中施加復合肥料(該復合肥料中含有n、k、p等營養元素，其目的是保證水生植物能夠正常生長)，分別加入水形成水生生長環境，在室外自然條件下進行栽培，其中栽培的溫度為30℃，時間為20天，在栽培過程中每天澆水1次，保持水層深度為4.5cm。(3)栽培完成后，分別收割各組空心蓮子草的地上部分(保留根部)，將收割所得的空心蓮子草地上部分進行自然風干，用粉碎機進行粉碎，過20mm篩制成粉末；然后將粉末分別回填到各自對應的施加肥料經植物栽培后的土壤中進行堆肥處理，其中堆肥處理在室外自然條件下進行，堆肥處理的溫度為30℃，時間為20天，得到空心蓮子草改良土壤，完成對edta淋洗土壤的改良處理。實施例2一種改良螯合劑淋洗土壤的方法，采用的水生植物為狐尾藻，包括以下步驟：(1)將重金屬污染土壤(即為原始土壤)與濃度為2.5mmol/l的ca-edta溶液混合，攪拌均勻，沉降12h后，抽去上層清液，得到edta淋洗土壤。(2)采集野生狐尾藻，篩選出生長良好、長勢均等的植株，分成三組，其中每一組中對應的狐尾藻的初始重量為200g，數量為12株，平均莖長為11.4cm；將這三組狐尾藻分別栽種到6kg步驟(1)的edta淋洗土壤中，按施加量為7.56g/kg，往edta淋洗土壤中施加復合肥料(該復合肥料中含有n、k、p等營養元素，施加復合肥料的目的是保證水生植物能夠正常生長)，分別加入水形成水生生長環境，在室外自然條件下進行栽培，其中栽培的溫度為30℃，時間為20天，在該栽培過程中每天澆水1次，保持水層深度為4.5cm。(3)栽培完成后，分別收割狐尾藻的地上部分(保留根部)，將收割所得的狐尾藻地上部分進行自然風干，用粉碎機進行粉碎，過20mm篩后制成粉末；然后將粉末分別回填到各自對應的施加肥料經植物栽培后的土壤中進行堆肥處理，其中堆肥處理在室外自然條件下進行，堆肥處理的溫度為30℃，時間為20天，得到狐尾藻改良土壤，完成對edta淋洗土壤的改良處理。取實施例1、實施例2的步驟(3)中收割所得的空心蓮子草地上部分、狐尾藻地上部分，測定空心蓮子草和狐尾藻地上部分總重量、葉重、莖重、莖長、莖數的生物量指標變化，每種植物設定3個平行樣，結果如表1所示。表1不同植物地上部分的生物量指標由表1數據表明：經過20天生長周期后，空心蓮子草和狐尾藻這兩種植物中地上各部位的生物量均有明顯增加；對比初始生物量，空心蓮子草的莖數增長了2.62～3.94倍，莖長增加13.5％～34.9％；狐尾藻的莖數增加了1.73～2.63倍，莖長增加43.85％～76.31％。另外兩種植物其生物量指標均有增加。由此看出，本發明空心蓮子草和狐尾藻能夠在edta淋洗后的土壤中正常生長，并且表現出較大生物量。對實施例1、2中的原始土壤、edta淋洗土壤、改良土壤進行檢測，測定這些土壤中總n、總p、總k、有效n、有效p、有效k以及有機質的含量，結果如表2所示。表2不同土壤中營養元素及有機質的含量由表2數據表明：相比原始土壤，edta淋洗土壤中大部分營養元素(mg，mn，總n,總p，總k，有效n，有效p，有效k)以及有機質含量均有一定程度的降低，其下降幅度分別為9.3％，13.48％，13.51％，1.49％，8.83％，24.06％，26.10％，19.71％，7.03％，這說明經edta淋洗后，會使土壤中的營養元素(如mg，mn，n，p，k)流失，從而導致肥力下降，而edta淋洗后的土壤中ca的含量增加，增幅為58.69％，這是由于改良螯合劑ca-edta中存在ca2+，由于ca2+的絮凝作用，使淋洗液具有更好地沉降性，同時也可為土壤補充ca2+，更有利于植物生長。采用空心蓮子草改良edta淋洗土壤時，對比淋洗后土壤，改良后所得的土壤中各營養元素以及有機質均有增加，其中ca，mg，mn，總n，總p，總k，有效n，有效p，有效k以及有機質的含量分別平均增加了3.31％，12.97％，14.17％，9.05％，1.68％，29.59％，49.86％，53.29％，116.4％，13.33％。采用狐尾藻改良edta淋洗土壤時，改良后所得的土壤中各營養元素以及有機質均有增加，其中ca，mg，mn，總n，總p，總k，有效n，有效p，有效k以及有機質的含量分別平均增加了1.33％，15.36％，20.15％，29.01％，2.64％，9.89％，76.27％，126.66％，44.6％，19.38％。土壤經不同處理后，ph呈現出不同的變化；原土經改良螯合劑淋洗后ph下降了0.57個單位，這可能是由于螯合劑是屬于酸性溶液，另外可能還有一部分螯合劑殘留在土壤中，從而使土壤ph下降；而經過空心蓮子草改良后土壤ph上升0.53個單位，經過狐尾藻改良后土壤ph上升0.63個單位，這可能是由于植物生長能夠為土壤中微生物提供有利條件，能夠對edta螯合劑進行降解，從而能夠恢復土壤ph。對原始土壤、edta淋洗土壤、施加肥料的edta淋洗土壤、改良土壤進行生態毒性測試，采用紫云英種子進行驗證，包括以下步驟：(1)稱取實施例1中的原始土壤、edta淋洗土壤、空心蓮子草改良后的土壤各40g；另外，稱取40g實施例1中的edta淋洗土壤，施加復合肥料，其中復合肥料的施加量為0.12g/kg(該復合肥料含有n、p、k等營養元素)。隨后向以上四種不同處理土壤中加入一定量去離子水，保持土壤含水率為30％。每種土壤設置三個平行樣品。(2)將10粒大小、形狀、色澤一致的紫云英種子均勻播種在步驟(1)中的不同處理土壤中，置于人工氣候箱(科力儀器有限公司，型號：pyx-800q-b)中進行培養，其中培養過程中的溫度設置在25℃。(3)栽培七天后，統計每個處理土壤中紫云英種子的發芽率，并計算出平均值。不同處理土壤中紫云英發芽率的變化，結果如表3所示：表3不同處理土壤對紫云英種子發芽率的影響處理土壤種子發芽率(％)原始土壤(1號)100edta淋洗土壤(2號)53施加肥料的edta淋洗土壤(3號)87空心蓮子草改良土壤(4號)98由表3可知，1號以及3號土壤上生長的紫云英種子的發芽率都在85％以上，其中1號土壤的發芽率達到100％，而2號土壤上生長的紫云英種子發芽率較低，只有53％，這說明土壤經過螯合劑淋洗后的土壤生態毒性升高。另外，土壤在螯合劑淋洗后，其本身的一些營養元素如fe2+，mg2+，n，p，k等同樣被淋洗出，從而導致了土壤正常的理化性質發生了改變，增加土壤的生態毒性；3號土壤的發芽率比2號土壤較高，說明在添加一定量含有n、p、k的復合肥料后，土壤中營養元素的含量得到一定程度的恢復；另外，土壤經植物改良后的發芽率能達到98％，基本能恢復到原始土壤。由此可知，土壤經螯合劑edta淋洗后具備一定的生態毒性，通過施加復合肥可在一定程度恢復土壤性質，而經螯合劑edta淋洗后的土壤通過植物改良后，其土壤基本性質能夠恢復到初始土壤狀態。由此可見，將栽培所得的空心蓮子草地上部分、狐尾藻地上部分返回到土壤中，能夠對土壤中的營養元素進行補充，從而使土壤中的肥力狀況以及理化性質能夠有較為明顯的改善，解決了因螯合劑淋洗造成的土壤營養元素流失嚴重、肥力下降等問題，并最終改善了土壤的生態系統，使其能夠用于農作物種植等后續資源化利用。以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例。凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應該指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下的改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。當前第1頁12