[发明专利]一种治理土壤或水体镉污染的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境污染修复领域，具体地说，涉及一种治理土壤或水体镉污染的方法。

背景技术

镉(cadmium，Cd)是环境中对植物、动物以及人类毒性最强的重金属元素之一，具有很强的致畸、致癌和致突变性。而土壤和水体中的镉均很容易通过食物链进入人体，直接危害人类的健康；因此，镉污染土壤和水体的治理技术一直是备受全世界关注的热点研究课题。

我国有着丰富的镉(通常与铅锌矿伴生)矿产资源，由于富含镉矿体的自然风化和相应的露天开采、冶炼等矿业活动以及大量施用化肥、农药等化工产品；目前，我国有相当大面积的土壤和水体受到了镉等重金属的污染，而矿山及冶炼厂周边地区的污染情况尤为严重。总之，过量暴露的镉正直接威胁着我国的人居环境及食品安全。

目前，可供治理土壤或水体镉等重金属污染的方法主要有理化修复法和生物修复法。

理化修复法主要有客土(换土)法、沉淀法、淋洗法、电化法、磁化法等。这些物理或化学方法各有其优点，但都存在费用昂贵、工程庞大、易造成二次污染等问题。

生物修复法主要有微生物和植物修复方法两种。微生物修复的局部成功仅局限于一些有机污染物的降解；而在处理金属污染，特别是土壤金属污染方面，微生物修复并不是那么有效。植物修复(phytoremediation)是一种新兴的重金属污染原位(in situ)绿色修复技术；而作为其核心技术之一的植物提取技术(phytoextraction)，已发展成为环境科学与技术领域的研究与应用热点，并引起政府、学术界和企业界的高度重视。

从当前国内外植物提取技术研究与实践进展来看，尚存在待解决的以下问题：(1)可供选择的能(超)富集镉的植物种类很少，特别是能超富集镉同时又具有大生物量的植物(如木本植物)目前还没有文献报道；(2)被推荐优先使用的超富集植物(hyperaccumulator)，普遍生物量偏低，生长缓慢，重金属的总体去除效率较低，同时还存在异地气候适应等问题；(3)污染土壤中重金属生物有效性(bioavailability)有待提高；(4)从应用来看，发达国家的植物修复技术部分已投入实际应用，并获得了较好的环境、经济和社会效益，而我国尚处于起步阶段，相关技术还处于实验室或中试阶段。

发明内容

本发明的目的是针对目前土壤和水体镉污染严重的问题，提供一种成本低、修复效率高、不会造成二次污染、不会破坏土壤或水体生态系统的治理土壤或水体镉污染的方法。

本发明经过大量的实验研究，发现将木本植物杨桃种植到受镉污染的土壤或水体中，杨桃能持续提取并活化土壤或水体中的镉，同时向上运输和转运到达地上部(枝和叶)形成一定的生物量，不定期适当收割地上部，保留地下部，则可进行持续提取、转移土壤或水体中大量的镉，从而经过一定的提取周期达到治理土壤或水体镉污染的目的。

种植杨桃时要控制土壤或水体pH为5～7，可采用酸性或碱性肥料(或石灰)调节。杨桃在水体生长支撑的处理为：将杨桃植入浮床，根部通过浮床上钻制的小孔直接与污染水体接触。种植一段时间后，根据杨桃的生长情况，定期收割枝叶进行安全填埋或焚烧后填埋；收割时，保留树干和新生的枝叶，收获枝叶的同时留下3～5厘米长的枝段，使其能抽出新枝，进行持续提取。

本发明所用的能超富集镉的木本植物杨桃(Averrhoa carambolaL.)在我国主要分布在广东、福建、广西和海南等华南地区和台湾省。该植物的分类学特征如下：

(1)为酢浆草科杨桃属植物；常绿乔木，可高达十多米；幼枝被柔毛，有小皮孔。

(2)一回奇数羽状复叶互生；小叶5-13片，卵形至椭圆形，长3-6.5厘米，宽2-3.5厘米；叶下面被疏柔毛。

(3)花序圆锥状；花小，白色或淡紫色，近钟形；萼片5，红紫色；5瓣花，倒卵形；雄蕊10，5个较短且无花药。

(4)浆果卵形或矩圆形，淡黄绿色，表面光滑，具5翅状棱角。

本发明所用的能超富集镉的木本植物杨桃(Averrhoa carambolaL.)有以下生物学特性：

(1)主根强且发达，在冲积壤土地上种植可深入土壤1米以上；在土层深厚、地下水位低时可达3米多；吸收根分布较浅，表土下2-3厘米已有分布，通常以表土下10-20厘米处吸收根最多。

(2)抽枝能力强，只要温度、水肥适宜，周年均可萌发新梢；一般每年有5-6次新梢，而且新梢生长迅速；此外，杨桃枝桩(修剪短截时留下3-5厘米长的枝段)上能抽出新枝，为其他很多木本所没有的特性。