螯合剂edds和苎麻连续修复土壤镉污染的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土壤污染治理技术领域，具体涉及一种螯合剂EDDS和苎麻连续修复土壤重金属污染的方法。
【背景技术】
[0002]土壤重金属污染引发的土壤生态功能破坏和农产品等问题日益受到大众的关注，重金属不仅直接毒害土壤生物和植物，破坏土壤结构，还可以通过食物链迀移转化，危害人类健康。近年来我国已经发生多起重大的重金属污染事件，严重威胁人民群众的生命健康。土壤重金属污染与农产品安全息息相关，并通过土气、土水界面与大气环境和水环境相关联，所以如何修复重金属污染土壤和保障农产品安全是当前的重要环境问题。开展土壤重金属污染的修复技术研宄，对于促进农产品质量安全，保障广大人民群众的生命健康具有重大意义。
[0003]重金属污染土壤的修复与治理当前主要围绕固化和活化清除进行，主要是通过物理、化学和生物的方法，切断重金属向食物链的迀徙。物理上的工程治理方法(淋溶法或客土法等)是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。化学修复就是利用化学试剂、化学反应或化学原理来降低土壤中重金属的迀移性、生物可利用率，减少甚至去除土壤中的重金属，从而达到土壤的治理和修复。化学修复主要包括淋洗，淋洗提取法、固化法、电化学方法和施用改良剂法等方法。化学修复法优点是简单易行，但它只是改变了重金属在土壤中的存在形态，金属元素仍保留在土壤中，很容易再度活化危害植物。
[0004]植物修复简单易行，成本较低，而且不破坏土壤的生态环境，具有良好的经济和生态效益，具有广泛的应用前景。但植物对重金属的修复效率有限，影响重金属污染土壤植物吸取修复效率的限制因素主要包括:土壤重金属溶解度低、迀移能力差以及重金属从植物根向地上部转运的效率低等因素，而且土壤中重金属大都难以被植物吸收。加入植物修复剂可以提高重金属的生物有效性，促进植物对重金属的吸收；而且施用植物修复剂还可以增强植物对重金属的耐性，提高植物对重金属土壤的修复能力。目前研宄过的植物修复剂包括有机螯合剂、酸碱调节剂、微生物菌剂和有机废弃物等。
[0005]螯合剂可增加金属离子的溶解度但降低离子的活度，表面活性剂对微量重金属阳离子具有增溶作用和增流作用，与重金属结合后，能显著提高土壤中重金属的溶解。向土壤施加螯合剂、表面活性剂能提高植物对金属的吸收和富集，提高植物修复效率，甚至常规植物都可能用于土壤的植物修复。添加有机螯合剂提高植物对土壤中重金属的吸收，可能存在2种机制:一是活化土壤中的重金属离子，提高其生物有效性；二是促进植物对重金属的吸收及向地上部转移。土壤中重金属总含量较高，但通常其生物有效性较低，植物能够吸收的数量有限，即使转运能力很强的超富集植物往往也是如此。添加螯合剂能够促使重金属离子解吸和溶解，提高其生物有效性。螯合剂与重金属形成能被植物吸收的螯合物，从而降低重金属对植物的毒性，有利于植物吸收富集重金属。
[0006]目前，常用螯合剂和表面活性剂有EDTA(乙二胺四乙酸)、HEDTA (羟乙基乙二胺三乙酸)、DTPA( 二乙基三胺五乙酸)、EGTA(乙二醇二乙醚二胺四乙酸)、NTA(氮川三乙酸)、EDDHA(乙二胺二邻苯基乙酸)、CyDTA(环己二胺四乙酸)等，应用较多的是EDTA和DTPA。当前用于植物提取研宄的螯合剂主要是以EDTA为代表的非生物可降解螯合剂。众多研宄表明EDTA、HEDTA, DTPA, EGTA, EDDHA, HEIDA、NTA等均可以提高镉、砷、铅、铜等重金属的生物有效性。虽然目前已有使用螯合剂EDTA和植物进行土壤修复的技术，但是上述以EDTA为代表的络合剂属于非降解类络合剂，大量施用对地表水容易带来二次污染，目前EDTA、NTA的环境污染问题已经受到关注，当前欧洲已禁止在清洁剂中使用EDTA。在市政污水系统中，EDTA可与重金属离子螯合，对饮用水供应构成潜在威胁。此外，德国限制在印刷书写纸中使用EDTA，欧盟明令禁止在复写纸漂白工艺中使用EDTA。
[0007]因此开发选择适宜的环境友好型的螯合剂，并选用合适的修复植物，对于植物修复土壤重金属污染的推广应用具有重大意义。
【发明内容】
[0008]本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种效果更好，更加环保的螯合剂EDDS和苎麻连续修复土壤镉(Cd)污染的方法。
[0009]为了实现上述目的本发明采取的技术方案是:
[0010]一种螯合剂EDDS和苎麻连续修复土壤镉污染的方法，包括以下步骤:
[0011]将苎麻植入待修复的土壤中；
[0012]待苎麻存活后，再向土壤中施入生物可降螯合剂EDDS，施用量为75-300kg/亩；
[0013]每隔30天，用浓度为0.005-0.015mol/L的EDDS溶液灌溉一次，其余时间正常灌溉；
[0014]定期收割苎麻地上部分的茎杆和叶，地下部分留在土壤中继续繁育生长。
[0015]进一步的，前述螯合剂EDDS和苎麻连续修复土壤镉污染的方法，植入的苎麻为培育好的苎麻幼苗，其高长为35-45cm。
[0016]进一步的，前述螯合剂EDDS和苎麻连续修复土壤镉污染的方法，用NaOH调节所述EDDS溶液的PH值与待修复土壤的PH值相同。
[0017]进一步的，前述螯合剂EDDS和苎麻连续修复土壤镉污染的方法，苎麻地上部分的茎杆和叶每年收割2?3次。
[0018]进一步的，前述螯合剂EDDS和苎麻连续修复土壤镉污染的方法，植入土壤的苎麻，每2-3年后连同地下部分全部收割，再重新植入新的苎麻苗，直至土壤镉染污修复完毕。
[0019]进一步的，前述螯合剂EDDS和苎麻连续修复土壤镉污染的方法，所述EDDS溶液的浓度为 0.009mol/Lo
[0020]进一步的，前述螯合剂EDDS和苎麻连续修复土壤镉污染的方法，所述EDDS向待修复土壤中的施入量为225kg/亩。
[0021]进一步的，前述螯合剂EDDS和苎麻连续修复土壤镉污染的方法，所述螯合剂EDDS的施用方法为:
[0022]均匀撒施或沟施；
[0023]或将所述螯合剂EDDS溶解在水中，I次或平均分为2_3次随灌水施入待修复土壤中。
[0024]进一步的，前述螯合剂EDDS和苎麻连续修复土壤镉污染的方法，苎麻植入前，向待修复土壤中施入底肥，所述底肥为(NH4)2SO4, KH2PO4, K2SO4O
[0025]进一步的，前述螯合剂EDDS和苎麻连续修复土壤镉污染的方法，所述底肥的施用量为:(NH4) 2S04:45kg/ 亩，KH 2P04:30kg/ 亩，K 2S04:45kg/ 亩。
[0026]与现有技术相比，本发明的土壤镉污染修复方法具有以下有益效果:
[0027]1、本发明修复方法中选用的生物可降解螯合剂EDDS (乙二胺二琥珀酸)，最初是从一种放线菌中分离得到的，是一种天然物质；与EDTA相比，其生物毒性，包括对植物和土壤微生物的毒性都低于EDTA，同时EDDS又具有生物可降解性，其半衰期依施用量不同而介于3.8与7.5天之间，而EDTA最小半衰期为36天。因此，EDDS的环境污染风险相对EDTA小得多，因此更环保。
[0028]2、本发明修复方法中选用的苎麻，具有以下优点:1、作为修复植物苎麻是一种能耐受多种重金属(如Pb、Zn和Cd)的非食用性多年生经济作物，分布广，适应各种土壤条件，易于大面积繁殖，能同时耐受和吸收Pb、Zn和Cd，其地上部能高富集Pb、Zn和Cd等重金属，且多年生，根系发达，生长快，生物量高；2、荨麻科苎麻属多年生宿根性草本，其茎内的韧皮纤维可用作纺织原料，是重要的纤维作物，具有非常好的经济价值，潜在经济效益可观，容易推广应用；3、不进入食物链，不会对人体产生任何潜在的重金属危害；4、荨麻科苎麻属多年生宿根性草本植物，为多年生长植物，可以只收割其地上部的茎和叶，地下部可继续生长，从而实现连续的土壤修复。
[0029]3、以EDDS为螯合剂，并且采用发明公开的施用浓度和施用方法，土壤中重金属易被植物吸收的酸可提取态(弱酸提取态，如碳酸盐结合态)的含量显著增加，而植物很难利用的可氧化态(有机态)和残余态(残渣态)含量显著减少。每隔30天用浓度0.005-0.015mol/L的EDDS溶液灌溉，可以有效配合苎麻的生长周期，补充降解的EDDS，显著促进苎麻根部不断地吸收螯合剂EDDS活化的重金属，苎麻根、茎、叶中的重金属含量都有所增加，极大地增强了苎麻对重金属污染土壤的修复能力。同时，土壤中重金属含量显著减少，EDDS也被生物降解，减少了螯合剂和重金属可能造成二次污染的风险。同时，与EDTA对比，施加相同浓度的EDDS，对苎麻造成的不良胁迫更小。
[0030]4、本发明所公开的修复方法，螯合剂EDDS不需进行包膜或其他复杂工艺处理，以灌溉添加的方法更加便捷。
[0031]5、本发明所公开的修复方法，EDDS的施用浓度和施用时间是经过对土壤中重金属的形态影响多次试验后得出的优化浓度，EDDS在土壤中的加入量应该与土壤中重金属含量形成合理配置，在本发明所公开的修复方法推荐的范围内选取，具有适用于实际大面积土壤修复的应用价值。
[0032]6、本发明所提供的修复方法相比其他物理、化学类修复方法，成本低，绿色环保，操作简单，修复后后续处理简单，所收获的地上部分进行集中安全填埋或焚烧，不会造成二次污染，同时修复时不破坏土壤生态系统，有助于减少土壤质量退化和生产力下降的风险。
【附图说明】
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