螯合劑edds和苧麻連續修復土壤鎘污染的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于土壤污染治理技術領域，具體涉及一種螯合劑EDDS和苧麻連續修復土壤重金屬污染的方法。
【背景技術】
[0002]土壤重金屬污染引發的土壤生態功能破壞和農產品等問題日益受到大眾的關注，重金屬不僅直接毒害土壤生物和植物，破壞土壤結構，還可以通過食物鏈迀移轉化，危害人類健康。近年來我國已經發生多起重大的重金屬污染事件，嚴重威脅人民群眾的生命健康。土壤重金屬污染與農產品安全息息相關，并通過土氣、土水界面與大氣環境和水環境相關聯，所以如何修復重金屬污染土壤和保障農產品安全是當前的重要環境問題。開展土壤重金屬污染的修復技術研宄，對于促進農產品質量安全，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與治理當前主要圍繞固化和活化清除進行，主要是通過物理、化學和生物的方法，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)是比較經典的土壤重金屬污染治理措施，它具有徹底、穩定的優點，但實施工程量大、投資費用高，破壞土體結構，引起土壤肥力下降，并且還要對換出的污土進行堆放或處理。化學修復就是利用化學試劑、化學反應或化學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，從而達到土壤的治理和修復。化學修復主要包括淋洗，淋洗提取法、固化法、電化學方法和施用改良劑法等方法。化學修復法優點是簡單易行，但它只是改變了重金屬在土壤中的存在形態，金屬元素仍保留在土壤中，很容易再度活化危害植物。
[0004]植物修復簡單易行，成本較低，而且不破壞土壤的生態環境，具有良好的經濟和生態效益，具有廣泛的應用前景。但植物對重金屬的修復效率有限，影響重金屬污染土壤植物吸取修復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從植物根向地上部轉運的效率低等因素，而且土壤中重金屬大都難以被植物吸收。加入植物修復劑可以提高重金屬的生物有效性，促進植物對重金屬的吸收；而且施用植物修復劑還可以增強植物對重金屬的耐性，提高植物對重金屬土壤的修復能力。目前研宄過的植物修復劑包括有機螯合劑、酸堿調節劑、微生物菌劑和有機廢棄物等。
[0005]螯合劑可增加金屬離子的溶解度但降低離子的活度，表面活性劑對微量重金屬陽離子具有增溶作用和增流作用，與重金屬結合后，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金屬的吸收和富集，提高植物修復效率，甚至常規植物都可能用于土壤的植物修復。添加有機螯合劑提高植物對土壤中重金屬的吸收，可能存在2種機制:一是活化土壤中的重金屬離子，提高其生物有效性；二是促進植物對重金屬的吸收及向地上部轉移。土壤中重金屬總含量較高，但通常其生物有效性較低，植物能夠吸收的數量有限，即使轉運能力很強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(環己二胺四乙酸)等，應用較多的是EDTA和DTPA。當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和植物進行土壤修復的技術，但是上述以EDTA為代表的絡合劑屬于非降解類絡合劑，大量施用對地表水容易帶來二次污染，目前EDTA、NTA的環境污染問題已經受到關注，當前歐洲已禁止在清潔劑中使用EDTA。在市政污水系統中，EDTA可與重金屬離子螯合，對飲用水供應構成潛在威脅。此外，德國限制在印刷書寫紙中使用EDTA，歐盟明令禁止在復寫紙漂白工藝中使用EDTA。
[0007]因此開發選擇適宜的環境友好型的螯合劑，并選用合適的修復植物，對于植物修復土壤重金屬污染的推廣應用具有重大意義。
【發明內容】
[0008]本發明實施例的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供一種效果更好，更加環保的螯合劑EDDS和苧麻連續修復土壤鎘(Cd)污染的方法。
[0009]為了實現上述目的本發明采取的技術方案是:
[0010]一種螯合劑EDDS和苧麻連續修復土壤鎘污染的方法，包括以下步驟:
[0011]將苧麻植入待修復的土壤中；
[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繁育生長。
[0015]進一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續修復土壤鎘污染的方法，植入的苧麻為培育好的苧麻幼苗，其高長為35-45cm。
[0016]進一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續修復土壤鎘污染的方法，用NaOH調節所述EDDS溶液的PH值與待修復土壤的PH值相同。
[0017]進一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續修復土壤鎘污染的方法，苧麻地上部分的莖桿和葉每年收割2?3次。
[0018]進一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續修復土壤鎘污染的方法，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完畢。
[0019]進一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續修復土壤鎘污染的方法，所述EDDS溶液的濃度為 0.009mol/Lo
[0020]進一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續修復土壤鎘污染的方法，所述EDDS向待修復土壤中的施入量為225kg/畝。
[0021]進一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續修復土壤鎘污染的方法，所述螯合劑EDDS的施用方法為:
[0022]均勻撒施或溝施；
[0023]或將所述螯合劑EDDS溶解在水中，I次或平均分為2_3次隨灌水施入待修復土壤中。
[0024]進一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續修復土壤鎘污染的方法，苧麻植入前，向待修復土壤中施入底肥，所述底肥為(NH4)2SO4, KH2PO4, K2SO4O
[0025]進一步的，前述螯合劑EDDS和苧麻連續修復土壤鎘污染的方法，所述底肥的施用量為:(NH4) 2S04:45kg/ 畝，KH 2P04:30kg/ 畝，K 2S04:45kg/ 畝。
[0026]與現有技術相比，本發明的土壤鎘污染修復方法具有以下有益效果:
[0027]1、本發明修復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；與EDTA相比，其生物毒性，包括對植物和土壤微生物的毒性都低于EDTA，同時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的環境污染風險相對EDTA小得多，因此更環保。
[0028]2、本發明修復方法中選用的苧麻，具有以下優點:1、作為修復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濟作物，分布廣，適應各種土壤條件，易于大面積繁殖，能同時耐受和吸收Pb、Zn和Cd，其地上部能高富集Pb、Zn和Cd等重金屬，且多年生，根系發達，生長快，生物量高；2、蕁麻科苧麻屬多年生宿根性草本，其莖內的韌皮纖維可用作紡織原料，是重要的纖維作物，具有非常好的經濟價值，潛在經濟效益可觀，容易推廣應用；3、不進入食物鏈，不會對人體產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，為多年生長植物，可以只收割其地上部的莖和葉，地下部可繼續生長，從而實現連續的土壤修復。
[0029]3、以EDDS為螯合劑，并且采用發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(弱酸提取態，如碳酸鹽結合態)的含量顯著增加，而植物很難利用的可氧化態(有機態)和殘余態(殘渣態)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周期，補充降解的EDDS，顯著促進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，極大地增強了苧麻對重金屬污染土壤的修復能力。同時，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險。同時，與EDTA對比，施加相同濃度的EDDS，對苧麻造成的不良脅迫更小。
[0030]4、本發明所公開的修復方法，螯合劑EDDS不需進行包膜或其他復雜工藝處理，以灌溉添加的方法更加便捷。
[0031]5、本發明所公開的修復方法，EDDS的施用濃度和施用時間是經過對土壤中重金屬的形態影響多次試驗后得出的優化濃度，EDDS在土壤中的加入量應該與土壤中重金屬含量形成合理配置，在本發明所公開的修復方法推薦的范圍內選取，具有適用于實際大面積土壤修復的應用價值。
[0032]6、本發明所提供的修復方法相比其他物理、化學類修復方法，成本低，綠色環保，操作簡單，修復后后續處理簡單，所收獲的地上部分進行集中安全填埋或焚燒，不會造成二次污染，同時修復時不破壞土壤生態系統，有助于減少土壤質量退化和生產力下降的風險。
【附圖說明】
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