一种利用紫云英和伴矿景天轮作修复镉-多氯联苯复合污染土壤的方法与流程

1.本发明涉及重金属-有机污染物污染土壤修复领域，尤其是一种利用紫云英和伴矿景天轮作修复镉-多氯联苯复合污染土壤的方法。


背景技术：

2.电子废弃物在回收、储存、拆解过程会产生重金属和有机污染物，尤其是重金属镉和持久性有机污染物多氯联苯，造成了拆解场地周边农田土壤的污染，影响了当地的生态环境和居民健康。
3.目前土壤修复技术主要有物理修复、化学修复和生物修复。综合比较，在各类修复技术中，物理修复技术成本高、工程量大，化学修复存在破坏土壤结构的风险，而生物修复，特别是植物修复成本低廉、可操作性强，能有效改善土壤质量，具有较大的技术潜力。在发挥植物修复污染土壤优势的同时，需要克服其修复效率低、单一植物针对有限的污染物等局限性，因此，在土壤修复过程中常常考虑不同植物的联合作用，特别是对有机物和重金属复合污染土壤，采取不同种植模式，可分时段、有针对性地精准作用于不同污染物，并能强化植物对污染物的治理效果，为有机物和重金属复合污染土壤的修复提供了一个前景广阔的思路。
4.不同种类的植物轮作是复合污染土壤修复的重要方向。紫云英是豆科植物，豆科植物已被用于污染土壤中有机污染物的修复，待紫云英收获时，紫云英秸秆可作为绿肥进行还田处理，有利于提升后茬植物的生长；伴矿景天作为镉的高积累植物，已得到实践应用。
5.利用紫云英和伴矿景天混作修复复合污染土壤的专利有所涉及。申请公布号cn109482628a的发明专利申请公布了在土壤中间作栽种伴矿景天和小叶黄杨，添加草酸，提高了植物对土壤中镉的吸收率，但仅涉及单一或几种重金属的去除，不适于修复重金属-有机污染物复合污染土壤。申请公布号cn107931319a的发明专利申请公布了将紫花苜蓿、黑麦草和高羊茅混作种植，用于修复酞酸酯、多氯联苯、重金属污染的土壤，该发明修复的重金属包括铜、铅、锌中的至少一种，不涉及镉-多氯联苯特定复合污染组合。专利申请号201711182663.x的发明专利公开了酞酸酯-多氯联苯-重金属污染土壤的植物混作修复方法，利用紫花苜蓿、黑麦草和高羊茅混作种植的技术修复多氯联苯-重金属复合污染土壤，该发明修复的重金属包括铜、铅、锌中的至少一种，不涉及镉-多氯联苯特定复合污染组合的修复治理。
6.因此，考虑将降解多氯联苯的豆科植物与萃取镉的高积累植物轮作，豆科植物不仅具有去除多氯联苯等有机污染物的作用，还能作为绿肥，提升后茬植物的生长。由于镉在农田土壤中分布不均匀，采取统一的修复方式，会造成修复资源和修复时间的浪费。本发明对污染农田土壤进行网格划区，并根据每个待修复网格中不同污染因子的污染强度，确定不同的种植方式，从而实现镉-多氯联苯特定复合污染农田土壤的精准修复。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种利用紫云英和伴矿景天轮作修复镉-多氯联苯复合污染土壤的方法，本发明不仅有效发挥了紫云英在降解有机污染物及提供绿肥等方面的功能，还充分发挥网格化精准修复镉的优势，实现了镉-多氯联苯复合污染农田土壤的高效修复。
8.具体技术方案如下：
9.一种利用紫云英和伴矿景天修复镉-多氯联苯复合污染土壤的方法，具体包括以下步骤：
10.(1)对重金属-有机污染物复合污染农田土壤进行翻耕平整；
11.(2)利用冬种紫云英修复污染农田土壤中多氯联苯，并将收获后的紫云英进行还田处理；
12.(3)将污染农田划分为若干个修复网格，对每个小网格土壤中总镉进行检测分析；
13.(4)根据总镉浓度值确定不同修复网格的污染等级和修复原则，确定不同待修复网格的种植方式。
14.具体的，步骤(1)翻耕深度为20～30cm，加入基肥；
15.进一步的，所述施加基肥，包括氮肥、磷肥、钾肥，施加量分别为n 30kg/hm2，p2o
5 60kg/hm2，k2o 20kg/hm2。
16.具体的，步骤(2)中采取冬种紫云英的方式；定期收割紫云英，进行还田翻压处理；
17.进一步的，播种紫云英前，将紫云英种子于晴天晾晒4～5小时，晒干后加入细砂摩擦种子，将种子表皮上面的蜡质擦掉，再使用质量浓度为5％的盐水选种，清除掉病粒和空秕粒；再将种子放入质量浓度为0.1～0.2％的磷酸二氢钾溶液中浸种8～10小时，捞出晾干，用钙镁磷肥和种子搅拌；调节土壤至含水率60～70％，将紫云英种子穴播于土壤中；紫云英株距为20～25cm，行距为25～30cm。种植150天后，收割紫云英，将紫云英按3000～4500kg/hm2的比例进行绿肥还田处理。
18.具体的，步骤(3)中网格两条边分布为6～12m、4～10m；在每个网格布设1个监测点；
19.进一步的，每个网格选取4个采样点位的土壤进行混合，并作为该网格监测点的土样，对土样中总镉进行检测分析。其中，每个采样点均位于网格对角线上，且均与网格中心点距离相等，采样点与网格中心点距离为3～5m。
20.具体的，步骤(4)中按照总镉浓度范围值，确定轻污染、中污染和重污染3个污染等级，并明确不同镉污染等级的修复原则；镉污染等级划分依据及修复原则见表1；表1镉污染等级划分依据及修复原则
21.进一步的，所述高积累植物指伴矿景天，低积累作物指水稻、小麦、玉米、西红柿、油菜、蚕豆、甘蔗、甜菜、花生中的植物。污染等级为轻污染时，进行伴矿景天和低积累作物间作，伴矿景天株距为20～30cm，低积累作物株距为15～35cm，行距为25～30cm；污染等级
为中污染时，进行伴矿景天稀疏种植，伴矿景天株距为15～25cm，行距为25～30cm；污染等级为重污染时，进行伴矿景天加密种植，伴矿景天株距为5～15cm，行距为25～30cm；
22.进一步的，种植伴矿景天采取移栽幼苗的方式，伴矿景天幼苗为10～12cm的伴矿景天枝条；植150天后，从伴矿景天根部上方3～10cm处收割；将收获的伴矿景天地上部分进行无害化处理，包括卫生填埋或作园林堆肥原料。
23.实施本发明，具有如下有益效果：
24.(1)本发明实现了镉-多氯联苯特定复合污染农田的协同治理，解决了污染特征复杂的土壤修复问题。
25.(2)本发明种植豆科植物紫云英，有效降解了土壤中多氯联苯，紫云英作为绿肥还田，还能为轮作的后茬作物提供养分。
26.(3)本发明通过网格化精准修复镉，有效降低了修复成本，提高了土地的利用效率。
附图说明
图1为紫云英根际土和非根际土采样点位示意图图2为网格采样点位示意图。
具体实施方式
27.下面对本发明作进一步描述。
28.实施例：
29.在浙江省台州市某电器拆解场地周边污染农田土壤进行本发明利用紫云英和伴矿景天轮作修复镉-多氯联苯复合污染土壤的方法。
30.该污染农田原为水稻田，面积为600m3，土壤ph值范围为5.8-6.9，镉含量为0.7～2.8mg/kg，多氯联苯含量为80～160μg/kg，于2019年11月开始试验，具体包括以下步骤：
31.对镉-多氯联苯复合污染农田进行翻耕平整；
32.采用穴播方式种植紫云英，种植株距为20cm，行距为25cm；
33.紫云英生长期间，施加9kg复合肥、300kg有机肥；
34.2020年4月，收割紫云英；按照图1的方式选取6个采样点分别采集紫云英根际土和非根际土，对土样中多氯联苯含量进行分析检测，检测结果见表2。表2紫云英根际土和非根际土中多氯联苯浓度采样点根际土多氯联苯浓度(μg/kg)非根际土多氯联苯浓度(μg/kg)采样点193.8
±
3.73147.2
±
4.21采样点284.9
±
2.83157.8
±
5.36采样点331.3
±
1.5782.1
±
3.52采样点474.2
±
2.58143.7
±
4.08采样点548.2
±
2.41104.3
±
3.41采样点662.8
±
1.85103.4
±
2.68
35.将收割的240kg紫云英进行还田翻压处理，作为后茬植物的绿肥；
36.2020年5月，对农田再次进行翻耕，并将污染农田土壤按10m
×
10m划分为6个网格；
按图2所示的采样点采土、混合，每个网格取1kg土样，对土样中总镉进行检测分析；
37.污染农田土壤中，网格1～6总镉浓度分别为1.5mg/kg、2.8mg/kg、0.9mg/kg、1.2mg/kg、1.4mg/kg和0.7mg/kg；
38.2020年6月，种植第二茬植物，伴矿景天采用枝条扦插的方式种植到各个网格。其中，网格1稀疏种植伴矿景天，株距为20cm，行距为25cm；网格2加密种植伴矿景天，株距为10cm，行距为25cm；网格3间作种植伴矿景天和玉米，伴矿景天株距为20cm，玉米株距为30cm，行距为30cm；网格4稀疏种植伴矿景天，株距为20cm，行距为25cm；网格5稀疏种植伴矿景天，株距为20cm，行距为25cm；网格6间作种植伴矿景天和玉米，伴矿景天株距为20cm，玉米株距为30cm，行距为30cm；
39.植物生长期间，每个网格施加1.5kg复合肥、50kg有机肥，田间保持湿润状态，土壤含水量保持在60～70％；
40.2020年10月，收割伴矿景天；
41.采集不同网格中植物和土壤样品，并分别进行分析检测，每个网格的实验结果见表3-4。实验结果见表3。
42.表3不同网格植物地上部干重、地上部镉浓度(干重)和可食用部分镉浓度(干重)，“—”表示没有此项数据。
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