[发明专利]一种酸性矿区重金属污染土壤的生物联合修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，更具体地，涉及一种酸性矿区重金属污染土壤的生物联合修复方法。

背景技术

随着经济的快速增长，工业的迅速发展以及农业的现代化，土壤污染问题日益严重，尤其是重金属污染已成为普遍的环境问题，并受到越来越多的关注。我国的土壤重金属污染主要来源于污灌、污泥施用、矿山开采以及金属冶炼等。有研究表明，我国耕地土壤重金属污染发生的概率为16.67%，在土壤重金属污染元素中，由Cd元素引起污染的概率最高，为25.20%。Cd为植物非必需元素，对大多数植物有明显的毒害作用，会引起植物生理生化方面的紊乱，阻碍其正常生长，甚至致其死亡；Cd对人类的危害同样不容忽视，联合国环境规划署（UNEP）将其列为12种具有全球性意义的危险化学物质的首位，FAO/WHO将Cd列为第三位有限研究食品污染物。其中主要原因在于：Cd在土壤中有较强的移动性，从而更容易被植物吸收，且极易在人体内累积。Cd在人体中蓄积时间久，难被降解和排泄，毒性强。因此，治理重金属污染土壤，尤其是重金属Cd污染耕地的问题刻不容缓。

一般来说，土壤重金属污染治理方法可以归纳为热力法、生物学、农业工程学、物理、化学处理等方法：物理方法修复时间最短，但其修复成本很高，且会破坏土壤的自然性状，同时还可能影响到地下水的安全；化学方法修复的成本较低且操作较为简便，但极易造成土壤的二次污染；而生物学方法，如植物修复虽然存在植物的筛选、目标植物的生物量以及对复合污染的修复效率等问题，但与传统治理方法相比，植物修复有其在技术、经济及其生态协调上的优势。此外，多种方法联合也是重金属污染土壤修复方法发展的一个趋势，其中生物联合修复为其中最经济和环保的修复方法之一。生物联合修复方法通常由植物、动物以及微生物等组合而成，其中植物一般采用超富集植物，动物一般为蚯蚓、线虫等，微生物一般为活化重金属或者能够促进植物吸收重金属的菌种。

目前生物修复重金属污染土壤有两个方向，一个是将重金属固化，通过减少作物对其的吸收而降低其对人体健康的风险；另一个是将重金属活化，并通过植物吸收将重金属从土壤中迁移出来。从粮食安全和改善土壤环境质量的角度来看，前者只能暂时解决眼前问题，后者才为长远之计。在植物修复方法中，目前大多使用超富集植物，但超富集植物在重金属污染土壤上种植时存在植株矮小，植株生物量低，生长缓慢，区域性分布较强，修复效率不高等问题。为避免以上的局限性，植物修复也可选用一些生物量大且对重金属有一定吸附作用的植物。这些植物体内重金属含量没有达到超富集植物的标准，但因其生物量远大于超富集植物的生物量，所以植物体内累积的重金属绝对量反而比超富集植物的累积量要大。

酸性矿区重金属污染土壤存在质量环境恶劣的问题，不适宜直接种植作物。因此，在进行植物修复之前，需要先对矿区污染土壤进行初步的土壤改良，目前还没有有效的针对矿区重金属污染土壤的修复方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述问题，提供一种酸性矿区重金属污染土壤的生物联合修复方法。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：

一种酸性矿区重金属污染土壤的生物联合修复方法，选择受矿区酸性废水污染导致重金属含量超标的土壤，选取表层的重金属污染土壤，将籽粒苋幼苗移栽至混有粉碎秸秆的重金属污染土壤中，待籽粒苋稳定生长后，接种蚯蚓至重金属污染土壤中，培养45～60d后将籽粒苋移除。

蚯蚓，籽粒苋在现有技术中都可用于重金属的吸收，但针对不同环境下的土壤，研究合适的修复方案才能真正达到土壤修复的目的，本发明所述方法是将蚯蚓、籽粒苋和秸秆三者联合对污染土壤进行修复，添加秸秆，一方面可以改善土壤的酸性状况与质地，另一方面为蚯蚓提供食物，供养其生活下去；添加蚯蚓可活化土壤中的重金属，提高籽粒苋对重金属的吸附效率，从而促进重金属转移至籽粒苋中。

另外，本发明上述修复方法中，投放蚯蚓的时间与次数是与籽粒苋配合的。也就是说，根据土壤受重金属污染的情况，若通过一次“秸秆、蚯蚓和籽粒苋联合修复”尚未达到修复目标，可以根据实际情况，再进行一次或多次相同的联合修复措施。此外，蚯蚓在这里只是投入而不翻出。再次，本发明选用的蚯蚓的存活时间一般为半年到一年，蚯蚓死后其身体极易被分解，其体内的重金属虽会回到土壤中，但因为这部分金属被蚯蚓活化，更容易被籽粒苋吸收，所以说，也是完成了蚯蚓在修复方法中的用途。

优选地，本发明所述重金属为铜、锌、铅、镉中的一种或多种。