[发明专利]利用两种作物轮作修复镉污染土壤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤修复技术，尤其是涉及一种利用两种作物轮作修复镉污染土壤的方法。

背景技术

镉是土壤中常见的污染重金属，也是我国土壤中最主要的污染重金属之一。污染土壤中镉的主要来源包括有色金属开采和冶炼等。在未污染土壤中，镉的含量一般在0.1 mg/kg左右，而有色金属冶炼企业附近土壤中的镉含量会达到未污染土壤的几十甚至几百倍。

镉并非是人体必需的营养元素。镉如果通过呼吸、饮食等途径进入人体，会对人体产生不良影响，如镉会对呼吸道产生刺激，长期处于镉污染环境中会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉经呼吸进入体内被吸收后会积存于肝或肾脏，对肝脏或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显；镉还可导致骨质疏松和软化，过量摄入镉会导致死亡。

土壤中镉含量过高，会影响当地生态系统及居民身体健康。污染土壤中的镉易被植物吸收并在植物体中积累，因此，在镉污染土壤中种植水稻或小麦，稻米或小麦籽粒中的镉含量易超标，从而造成食用者体内镉含量积累，影响居民身体健康。同时，土壤镉污染也会影响水体质量、土壤微生物和植物生长。

镉污染土壤的修复方法有多种，从目前的实际应用来看，植物提取修复、换土等方法均有一定的应用。换土法适合于重金属污染程度大的土壤，但由于换出的土壤仍然需要处理，且挖走原土壤后形成的坑还需要用未污染土壤填充，限制了换土法的应用。植物提取修复也是重金属污染土壤的修复方法之一，这种方法适合于植物有效性和移动性较高的重金属，如镉。植物提取修复的方法是将对重金属吸收能力较强的植物种植在重金属污染土壤上，植物生长过程中吸收重金属后，通过收获并带走植物体，达到降低土壤中重金属含量的目的。植物提取修复采用类似于农业生产的方式修复污染土壤，该方法对土壤性质无破坏，修复过程环境友好，但是缺点是修复速度慢，将污染土壤变成洁净土壤或使污染土壤中的重金属含量达标需要几年甚至几十年之久。

目前已经发现了几种对土壤中镉有较强吸收能力的植物，如伴矿景天（Sedum plumbizincicola）、鬼针草（Bidens pilosa L.）、油菜（Brassica campestris L.）等。伴矿景天是一种发现于浙江省污染区的植物，对土壤中的镉有很强的积累能力。在污染土壤中生长时，其地上部镉含量可达到土壤镉含量的十倍甚至更高。然而，伴矿景天在北方土壤中种植时，7月前后易出现腐烂死苗现象，此时如不及时收获将会导致修复失败，由于植物是在形成种子前死亡的，因此不能获得种子进行繁殖；由于地上部腐烂，也不能利用扦插的方法进行繁殖。

鬼针草对污染土壤中的镉也具有一定的富集能力，污染土壤中生长的鬼针草地上部镉含量可达到土壤镉含量（均为干重含量）的4倍左右。虽然鬼针草对土壤镉的吸收能力不如伴矿景天，但鬼针草可在北方镉污染土壤中正常生长，形成种子，从而进行第二季种植。因此，与伴矿景天相比，鬼针草更适合用于北方镉污染土壤的修复。

油菜是中国的主要农作物之一，在我国北方普遍种植。研究发现，油菜对污染土壤中镉的吸收能力虽低于鬼针草，但在镉污染土壤中种植油菜时，镉主要富集于油菜根部，其次是茎和角果皮，油菜种子中的镉含量最低。进一步研究表明，从油菜籽中提取的菜籽油镉含量远低于油菜籽中的镉含量。按人们日常摄入量不存在消费风险，可放心食用。

由于重金属污染土壤的修复费用较高，因此，设法降低污染土壤修复成本或者增加修复期间土地收益对于污染土壤的修复具有重要意义。

目前有采用油菜和油葵轮作、油菜和花生轮作进行重金属污染土壤修复的报道。由于镉污染土壤的镉含量一般在1-5 mg/kg之间，因此，在镉污染土壤中种植花生或向日葵，籽粒中的镉含量有可能会达到0.5 mg/kg以上，而0.5 mg/kg是国家标准《食品中污染物限量》（GB2762-2012)中对花生的镉限量值。花生和向日葵虽然可作为油料作物用于生产食用油，但也可以直接食用，当花生和向日葵种子直接食用时，其中较高的镉含量会具有很大的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用两种作物轮作修复镉污染土壤的方法，该方法非常适合我国北方地区对镉污染土壤的修复处理，并对农民有一定的经济收入。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的利用两种作物轮作修复镉污染土壤的方法，包括在镉污染土壤中依次种植鬼针草和油菜，所述鬼针草和油菜的轮作种植方法为：