專利名稱：重金屬污染土壤螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)的殘留和淋溶風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境污染治理評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，涉及螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
背景技術(shù)：
隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展和人口的增加，土壤重金屬污染問題日益突出，已成為一個(gè)全球性的問題。植物修復(fù)技術(shù)具有成本較低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是具有巨大發(fā)展前景的新技術(shù)，已引起各國(guó)科學(xué)家的廣泛關(guān)注，但缺點(diǎn)是修復(fù)所需要的時(shí)間較長(zhǎng)。由于螯合劑能與土壤中的重金屬鰲合形成可溶性金屬鰲合物，從而可以增加重金屬的可利用率和遷移率，使其更容易被植物吸收并轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部。螯合劑被廣泛應(yīng)用于重金屬污染土壤的化學(xué)淋洗修復(fù)和螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)中。然而關(guān)于這種誘導(dǎo)作用的潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)必須予以考 慮，由于一些螯合劑在環(huán)境中的持久性和難生物降解性，可能會(huì)引起土壤和沉積物中重金屬元素的溶出，增加重金屬在土壤和沉積物中的移動(dòng)性，使其淋溶到深層土壤或隨水流污染地表和地下水，特別是在施加螯合劑處理短時(shí)間內(nèi)降水或灌溉的條件下，而螯合劑的殘留也會(huì)抑制后季植物的生長(zhǎng)。因此，對(duì)螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)重金屬污染土壤淋溶風(fēng)險(xiǎn)及殘留效應(yīng)進(jìn)行評(píng)估，能夠?yàn)槲磥碛行У亻_發(fā)、應(yīng)用和發(fā)展這種環(huán)境修復(fù)技術(shù)奠定基礎(chǔ)。近年來，國(guó)內(nèi)外也有關(guān)于螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)重金屬污染土壤淋溶風(fēng)險(xiǎn)和殘留效應(yīng)評(píng)價(jià)的研究。目前大多數(shù)評(píng)價(jià)螯合劑施加引起的重金屬淋溶風(fēng)險(xiǎn)的研究多集中在分析土壤中螯合劑及可溶性金屬含量方面。土壤重金屬的總量能在一定程度上表征土壤污染程度，但土壤重金屬的化學(xué)形態(tài)分布能更準(zhǔn)確反映土壤重金屬的生物有效性和遷移能力。幾種不同的化學(xué)試劑，如CaCl2、NH40Ac和NH4NO3提取態(tài)常用來表征被植物吸收的形態(tài)，但這種表征通常也不能真實(shí)反映植物吸收情況。由于植物修復(fù)需要連續(xù)種植幾季甚至幾十季才能修復(fù)污染，因此，螯合劑的施加對(duì)后季植物的影響應(yīng)當(dāng)是評(píng)價(jià)螯合劑殘留效應(yīng)的一個(gè)重要內(nèi)容，而目前關(guān)于螯合劑施加對(duì)后季植物影響的研究?jī)H有少數(shù)報(bào)道。而重金屬污染土壤螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)淋溶風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究尚缺少直接的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在重金屬對(duì)環(huán)境污染日趨嚴(yán)重和對(duì)環(huán)境修復(fù)技術(shù)的需求日益增加的情況下，對(duì)重金屬污染土壤螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行合理評(píng)價(jià)具有特別重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，這也將成為今后植物修復(fù)研究的熱點(diǎn)。而關(guān)于重金屬污染土壤螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)對(duì)深層土壤的淋溶風(fēng)險(xiǎn)的植物評(píng)價(jià)方法尚未有研究報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用盆缽上下疊放以模擬不同深度的土壤，克服傳統(tǒng)土柱試驗(yàn)的缺點(diǎn)，通過在下層土壤種植植物和分析土壤樣品，準(zhǔn)確而方便地對(duì)施用螯合劑引起的殘留效應(yīng)和對(duì)下層土壤的淋溶風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。并采用連續(xù)種植3季植物的方法監(jiān)測(cè)螯合劑的殘留效應(yīng)，為探索重金屬污染土壤螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)對(duì)深層土壤的淋溶風(fēng)險(xiǎn)和殘留效應(yīng)的評(píng)價(jià)提供便利技術(shù)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種重金屬污染土壤螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)的殘留和淋溶風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，其特征是能夠方便地在深層土壤種植植物和采樣，準(zhǔn)確地對(duì)深層土壤進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。本發(fā)明采用“盆上盆”的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以在下盆種植植物模擬植物在不同深度土壤的生長(zhǎng)對(duì)螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)中螯合劑施加引起的淋溶的重金屬有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)。而這種評(píng)價(jià)方法在傳統(tǒng)土柱試驗(yàn)方法中是很難做到的。


圖I “盆上盆”的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法圖2螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)的殘留和淋溶風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用將一個(gè)盆缽疊放在另一個(gè)盆缽上面以模擬不同深度的土壤，每盆裝重金屬污染土壤I. Okg (風(fēng)干重)。試驗(yàn)土壤全銅含量為453mgkg4, 土壤經(jīng)自然風(fēng)干后，過2mm篩。以不種植物和不種植物施加EDDS為對(duì)照，種單子葉植物黑麥草和雙子葉植物茼蒿并且施加EDDS和不施加EDDS為處理。試驗(yàn)設(shè)計(jì)見圖I。第一季在上盆種茼蒿和黑麥草，幼苗生長(zhǎng)42天后，施加EDDS處理。EDDS施加量為5mmol kg'在施加EDDS處理后的第3、第4天分別用200ml去離子水(相當(dāng)于15mm降水)模擬大量降水澆到上盆土壤中，下面盆缽接淋溶液。EDDS處理7天后收苗，并在EDDS施加后的第7、14和28天分別將土從盆缽中取土，混勻后測(cè)定CaCl2提取態(tài)Cu含量。第二季接完淋溶液后上下兩個(gè)盆缽分開，所有盆缽中土壤混勻后放回原來盆缽。在收獲第一季植物的第25天，在上盆和下盆同時(shí)種植和第一季相同的植物。澆水保持土壤濕潤(rùn)，維持植物正常生長(zhǎng)，植物生長(zhǎng)49天后收獲。第三季收獲第二季植物后，土壤混勻后從盆缽中取出15g，剩余土壤混勻后放回原來的盆缽。在收獲第一季植物的第108天種植第三季植物。上盆和下盆土壤中均種植和第二季時(shí)相同的植物，植物生長(zhǎng)49天后收獲。實(shí)施例2 :收獲植物測(cè)定相關(guān)指標(biāo)I、施加EDDS處理對(duì)上盆和下盆植物生物量的影響植物收獲時(shí)，將地上部和根系分開，在80°C下烘干，稱干重。不施加EDDS處理的第一季2種植物均能正常生長(zhǎng)，沒有表現(xiàn)出明顯的重金屬毒害癥狀。而5mmol Kg—1的EDDS處理對(duì)茼蒿產(chǎn)生明顯的毒害作用。EDDS處理的茼蒿地上部干重與對(duì)照(不施加EDDS)相比下降30%，具有顯著差異。而相同量的EDDS對(duì)黑麥草地上部沒有明顯的毒害作用。EDDS處理的黑麥草地上部干重與對(duì)照相比沒有顯著差異。第一季施加EDDS處理的第二季和第三季2種植物地上部干重均顯著高于比不施加EDDS處理的2種植物的地上部干重。EDDS處理后，第一季2種植物的根系干重與不施加EDDS的相比均顯著降低。第一季施加EDDS處理使茼蒿根系干重減少了 78. 1%，使黑麥草根系干重減少了 32. 1%。而上盆施加EDDS處理的淋溶液對(duì)下盆2種植物兩季的生長(zhǎng)均沒有顯著影響。2、施加EDDS處理對(duì)上盆和下盆植物Cu含量的影響
收獲的植物在80°C下烘干，用萬能粉碎機(jī)(天津泰斯特)或瑪瑙研缽磨成粉末，過60目篩后，用HNO3-HClO4(V V = 87 13)混合液消解。消解后的樣品經(jīng)2. 5% HNO3力口熱溶解、定容。用火焰原子吸收分光光度計(jì)(novAA 400, Yena)測(cè)定金屬含量。第一季施加EDDS處理顯著提高了 2種植物的地上部和根系Cu含量，對(duì)茼蒿地上部Cu吸收量的促進(jìn)作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)黑麥草的促進(jìn)作用。5mmol kg—1 EDDS施加使茼蒿地上部Cu含量與對(duì)照(不施加EDDS處理)相比升高42倍，使黑麥草地上部Cu含量升高2. 7倍。第一季施加的EDDS處理對(duì)第二季和第三季茼蒿地上部和根系Cu含量與對(duì)照相比無顯著差異。而第一季施加EDDS處理仍顯著促進(jìn)第二季黑麥草地上部和根系Cu吸收量，而對(duì)第三季黑麥草地上部和根系Cu吸收量已無顯著影響。上盆施加EDDS處理的淋溶液對(duì)相應(yīng)的下盆2種植物兩季地上部Cu含量均與對(duì)照(淋溶液不含EDDS)相比無顯著影響，但顯著促進(jìn)前季2種植物根系Cu含量但對(duì)后季2種植物根系Cu吸收量已無顯著影響。
3、施加EDDS處理對(duì)上盆和下盆CaCl2提取態(tài)Cu含量的影響CaCl2提取態(tài)金屬含量被認(rèn)為是能被植物吸收的形態(tài)，我們通過提取測(cè)定了土壤中CaCl2提取態(tài)Cu含量。取風(fēng)干的5. Og 土壤樣品(孔徑小于2mm)置于25mL O. OlmolL^1CaCl2溶液中，室溫下水平振蕩2h，離心，取上清液，測(cè)定Cu含量。種植物能提高土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量，而單獨(dú)施加EDDS處理能顯著提高土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量。收獲植物后，CaCl2提取態(tài)Cu含量在種與不種植物的土壤中差異逐漸減小，在收獲植物的第14天，差異已經(jīng)不顯著。施加EDDS處理并且種植物的土壤中CaCl2提取態(tài)Cu含量是施加EDDS處理但不種植物土壤的I. 4倍。2種不同種類植物之間土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量無顯著差異。隨時(shí)間延長(zhǎng)土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量逐漸降低，在種茼蒿的土壤中，CaCl2提取態(tài)Cu含量從施加EDDS處理7天的119mg kg—1降到施加EDDS處理28天的21mg kg'在種黑麥草的土壤中則從施加EDDS處理第7天到28天的21天時(shí)間內(nèi)，由 117mgkg_1 降至Ij 37mgkg'上盆無EDDS施加的淋溶液使下盆土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量高于相應(yīng)的上盆土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量。上盆施加EDDS處理的淋溶液使下盆土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量顯著升高，并且升高的土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量隨時(shí)間的延長(zhǎng)又顯著下降。在施加EDDS處理的第28天，相應(yīng)的下盆土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量與上盆無EDDS施加的土壤CaCl2提取態(tài)Cu
含量無顯著差異。EDDS施加顯著促進(jìn)了上盆茼蒿和黑麥草的Cu含量，并顯著提高了土壤CaCl2提取態(tài)Cu含量。但上盆施加EDDS處理的淋溶液對(duì)下盆2種植物的生長(zhǎng)及地上部Cu含量均沒有顯著影響。結(jié)果表明，EDDS施加對(duì)下盆土壤Cu的有效性的影響已經(jīng)由于EDDS的降解而顯著降低，雖然土壤總Cu含量仍顯著高于國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)植物生長(zhǎng)已無顯著影響。用本發(fā)明提供的螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)引起的殘留和淋溶風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)，克服了傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法的破壞性采樣和評(píng)價(jià)的不真實(shí)性，能夠真實(shí)而方便地反映重金屬污染土壤螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)中由于螯合劑施加而引起的殘留和淋溶風(fēng)險(xiǎn)。
權(quán)利要求
1.一種螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)重金屬污染土壤技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)，其特征是能夠模擬不同深度的土壤，通過種植植物和分析土壤樣品，準(zhǔn)確而方便地對(duì)施用螯合劑引起的殘留效應(yīng)和對(duì)下層土壤的淋溶風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，本發(fā)明采用“盆上盆”的設(shè)計(jì)方法，其特征在于可以非破壞性和真實(shí)地評(píng)估螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)中螯合劑施加引起的淋溶風(fēng)險(xiǎn)。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境污染治理評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，涉及螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)重金屬污染土壤技術(shù)的淋溶及殘留風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。本發(fā)明的技術(shù)特征是將兩個(gè)盆缽上下疊放以模擬不同深度的土壤，通過種植植物和分析土壤樣品，準(zhǔn)確而方便地對(duì)施用螯合劑引起的殘留效應(yīng)和對(duì)下層土壤的淋溶風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。這種設(shè)計(jì)可以克服傳統(tǒng)土柱試驗(yàn)的破壞性采樣缺點(diǎn)，方便地模擬深層土壤以種植植物和取樣分析。為螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)過程中的螯合劑殘留效應(yīng)及其淋溶風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了直接、可靠的評(píng)估方法。
文檔編號(hào)B09C1/00GK102921716SQ20121045172
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者王桂萍, 楊麗, 羅春玲, 陳亞華, 夏妍, 沈振國(guó) 申請(qǐng)人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)