[发明专利]一种改变城市土壤中铜形态的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改变城市土壤中铜形态的方法，具体的方法是通过绿化植物废弃物腐熟产物与铜发生吸附、络合螯合等反应，增加了土壤中有机结合态Cu含量，达到降低土壤中铜的生物有效性和可迁移性。属于城市土壤环境保护技术领域和循环经济技术领域。 

背景技术

城市土壤是城市生态环境的重要组成部分，这类土壤中的铜污染不仅影响绿化植物生长，而且可通过吞食、吸入和皮肤吸收等主要途径进入人体，直接对人特别是儿童的健康造成危害，也可通过污染大气和水环境，间接地影响城市环境质量和危害人类健康。但到目前为至，对土壤中铜污染仅以总量进行评价，土壤环境质量标准（GB 15618-1995）明确规定：为保障农林业生产和植物正常生长，土壤铜临界值为≤400mg/kg。但是大量研究表明，影响植物正常生长、城市环境质量和危害人类健康不仅与其总量有关，更大程度上是由土壤中铜在环境中的化学形态决定，因为土壤中铜的化学形态与土壤中铜的生物活性相关。 

众所周知，土壤中铜主要以五种形态存在，分别为可交换态铜、碳酸盐结合态铜、Fe-Mn氧化物结合态铜、有机结合态铜和残余态铜。前3种形态的铜生物有效性较高，直接影响植物正常生长、城市环境质量和危害人类健康，尤其是可交换态铜最易被植物吸收而影响植物正常生长、城市环境质量和危害人类健康。碳酸盐结合态铜受环境pH值的影响较大。Fe-Mn氧化物结合态铜受环境氧化还原电位的影响较大。后两种（有机结合态铜和残余态铜）形态的铜生物有效性较低，不会影响城市环境质量、人类健康和植物正常生长，其中有机结合态铜主要为有机物如动物残体、腐殖质等与铜络合螯合而成，而残渣态铜主要存在于硅酸盐、原生和次生矿物等的晶格中，是自然地质风化过程的结果。 

城市土壤作为一类特殊的土壤，与其它的农田土壤和矿山土壤不同，其中的铜污染主要来源于城市大量冶炼加工、电镀、塑料、电池、化工等行业“三废”的排放，机动车尾气的排放以及汽车汽油、发动机、轮胎、润滑油和镀金部分的燃烧和磨损等。我们通过对上海市工业区、交通区、公园、大学校园和居民区的绿地土壤以及郊区的农田土壤进行前期的调查研究发现，这些区域在不同程度上均受到了重金属的污染，其中Cu含量较高是上述区域普遍存在的一个共性。就工业区而言，有37.5%的土壤出现了Cu的重度污染。而对上海浦东川沙农田表土的调查研究也发现，部分土壤Cu超标，而且由于城市土壤铜污染来源的特殊性，导致城市土壤中残渣态铜的含量较低，可交换态铜、碳酸盐结合态铜、Fe-Mn氧化物结合态铜的含量相对较高，它们很容易被植物吸收，对健康、环境以及植物正常生长产生不良影响。 

为了降低对健康、环境和植物生长影响，科学工作者通过提高土壤中有机结合态铜的含量。具体是采用有机物料改变土壤中铜形态，如陈建斌研究发现当在潮土中添加有机物料稻草和紫云英时，可促进外源铜逐步向生物有效性较低的有机结合态铜转化，降低了铜的生物有效性。而且也发掘了多种吸附铜的材料，其 中发现生物吸附剂对铜离子的吸附能力较为突出，如螃蟹壳颗粒、真菌、大头菜颗粒、藻类、香蕉皮处理物、稻壳灰、椰壳、烟草灰和锯末等。但这些生物吸附剂大都来自农村，是农业废弃物，在城市中不易获得，需要购买，运输和处置等。 

发明内容

本发明的目的是针对城市土壤的特殊性，提供一种改变城市土壤中Cu形态的方法，具体是通过绿化植物废弃物与重金属Cu发生吸附、络合螯合等反应增加土壤中有机结合态Cu含量，降低土壤中重金属Cu的生物有效性和可迁移性。 

为实现上述目标，本发明通过长期对城市绿化植物废弃物进行处理研究发现：包括城市绿地或郊区林地中绿化植物自然或养护过程中所产生的乔灌木修剪物（间伐物）、草坪修剪物、杂草、落叶、枝条、花园和花坛内废弃草花等废弃物，经过自然腐熟或添加微生物菌剂进行腐熟，得到性能很好的的腐熟产物，本发明通过无数次实验探索成功用城市绿化植物废弃物腐熟产物与铜发生吸附、络合螯合等反应，增加了土壤中有机结合态Cu含量，达到降低土壤中铜的生物有效性和可迁移性目的。具体的技术方案如下：