专利名称：采用高羊茅协同nta修复堆肥淋洗液重金属的方法
技术领域：
本发明属于垃圾堆肥在城市草坪建植技术领域中的应用，涉及一种采用高羊茅协同NTA修复堆肥淋洗液重金属的方法。
背景技术：
近年来，由生活垃圾引发的环境污染问题已成为社会广泛关注的焦点之一。随着我国人民生活水平的日趋提高，城市生活垃圾产生量也随之增加。将生活垃圾堆肥用作草坪基质，不但可以避开食物链，同时又解决了垃圾的出路问题。园林绿地中的草坪植物具有生长快的特点，其多用于观赏和净化环境，若将垃圾堆肥作为草坪植物的生长基质，草坪植物会将其中的重金属吸收富集，达到减少堆肥中重金属污染深层土壤和地下水。垃圾堆肥具有良好的理化性质、丰富的养分，是替代土壤作为 草坪基质的较理想材料。在我国人口众多，土地资源相对贫乏，以垃圾堆肥用作草坪基质更具有现实意义。一些草坪植物能够在重金属污染较重的基质中生长，且生长速度快、再生能力强，在化学方法和生物方法协同修复垃圾堆肥重金属中具有较大的应用价值。因此垃圾堆肥作为草坪基质的同时，其重金属又能得到草坪植物的修复，这样既增加了垃圾堆肥的应用潜力又提高了其使用的安全性。目前，我国已初步展开了将生活垃圾堆肥用于园林绿地基质或肥料的科研工作，垃圾堆肥通常以肥料的形式加入土壤，可以改善土壤性质，提高草坪草生物量、叶绿素含量等。但垃圾堆肥中含有高浓度的重金属，在其改善土壤、土壤植物和微生物的同时，也对它们产生危害。所以，提出若想将垃圾堆肥应用于实际必须去除其中的重金属的想法。垃圾堆肥施用过程中，如何防止或者减少重金属进入土壤和地下水产生，已成为要解决的一大问题。螯合诱导修复技术”(chelate-induced phytoremediation),即通过人工外加螯合剂使被土壤固相结合的重金属重新释放并进入到土壤中。目前常用的螯合剂可以分为3大类一是人工合成多羧基氨基酸类螯合剂，如EDTA、DTPA、CDTA等；二是天然多羧基氨基酸类螯合剂，如EDDS、NTA ;三是天然有机螯合剂，如一些小分子有机酸，包括柠檬酸、苹果酸、组氨酸、草酸等；四是无机络合剂，主要包括硫氰化物、氯化物等。现有技术研究表明添加EDTA可以显著提高重金属在供试草坪植物中的富集量。但利用EDTA协同植物修复的同时，由于EDTA以及EDTA与重金属螯合形成的复合物具有很强的溶解性和生物毒性，且在土壤中很难被光、化学物质以及生物降解，所以很可能会引起污染深层土壤及地下水污染等环境问题。但是NTA (Nitrilotriacetic acid)氨三乙酸钠盐(氨羧螯合剂)，在过去50年一直被应用于除垢剂，在分析化学中用作配位滴定剂和掩蔽齐U，在催化动力学分析中常作为活化剂。尽管NTA螯合能力比EDTA要弱，但是和低分子量的有机酸(柠檬酸、苹果酸等)相比，仍是一种较强的螯合剂。因此，用生活垃圾堆肥淋洗液培植无土草皮，加入螯合剂的垃圾堆肥经淋洗后的淋溶液中含有有机质、氮、磷及其它营养元素，能够充分满足草坪植物生长需要，解决了垃圾堆肥淋洗液的再利用和安全排放。
发明内容
本发明公开了一种采用高羊茅协同NTA修复堆肥淋洗液重金属的方法，其特征在于按如下的步骤进行
(1)实验材料选用我国北方多年生高羊茅arundinaceaL )为试验材料；实验用垃圾堆肥取自天津市小淀堆肥厂，经风干后过2 _筛备用；
(2)试验方法
1)取IOmmol kg-1堆肥的NTA (氨三乙酸钠盐)，加入到1500g垃圾堆肥中，用3000ml自来水浸泡72h，然后制成25-100%堆肥淋 洗液；
2)将高羊茅种子浸在堆肥淋洗液中，在直径为9.4cm的培养皿中进行，培养皿底部垫一层滤纸为培养基底，试验期间光照强度为60(T800//mol m_2 s—1 ;根据蒸发量每天添加堆肥淋洗液5-15ml，保证每个培养皿加入的堆肥淋洗液体积相等，培养期间环境的平均温度为29-30°C，平均湿度为53-55% ；
3)待植物萌发后每5d取三株最好的植株测定一次株高，水培30天后，刘割植物的地上部分，分别将地上部分和地下部分烘干，测得植物干重；
4)利用TAS-990原子吸收分光光度仪测定其重金属Cu、Ni、Zn、Cr的含量变化。本发明进一步公开了所述方法在促进草坪植物生物量积累、富集重金属方面的应用，其中的堆肥淋洗液为取IOmmol -kg^1堆肥的NTA，加入到1500g垃圾堆肥中，用3000ml自来水浸泡72h，制成的50%堆肥淋洗液。本发明的试验结果表明用生活垃圾堆肥淋洗液培植无土草皮，加入螯合剂的垃圾堆肥经淋洗后的淋溶液中含有有机质、氮、磷及其它营养元素，能够充分满足草坪植物生长需要，解决了垃圾堆肥淋洗液的再利用和安全排放。本发明更加详细的制备方法如下
I实验材料与方法
1.1实验材料
本试验选用我国北方比较常见的多年生高羊茅arundinacea L )为试验材料。生活垃圾堆肥来自天津市小淀堆肥厂，其基本理化性质为pH 7.62，有机质含量12. 12%，全氮 5. 18%，有效磷 77. 92 mg .Kg'全钾 50. 83 g Kg—1，饱和含水量 0. 76 ml/g，容MO. 85 g Iiir10 其重金属 Cd，Cr, Cu，Pb，Zn 背景值分别为 I. 97，67. 00,238. 73,172. 11，496. 38 // g g—1。Hoagland’s 营养液组成:母液 I Ca (NO3)2 *4H20 118 g/L ;母液 2 KN03 50. 5 g/L ；KH2PO4 13. 6 g/L ;母液 3 =MgSO4 7H20 24. 6 g/L ;母液 4 =H3BO3 3. 09 g/L ；MnCl2 4H20 0. 9g/L ；ZnSO4 7H20 I. I g/L ；CuSO4 5H20 7. 5 mg/L ； (NH4)2MoO4 124 mg/L ;母液 5 =EDTA-Na23.72 g/L ；FeCl3 *6H20 2. 70 g/L。母液配好后，倒入贴有各自标签的瓶中，放入冰箱中保存备用。营养液现用现配，配制时分别取母液1、2、3各10mL，母液4、5取各lmL，混合然后用蒸懼水定容至1000mL。I. 2实验方法
(I)垃圾堆肥淋洗液的制备
取IOmmol .kg-1堆肥的NTA，加入到1500g垃圾堆肥中，用3000ml自来水浸泡72h，堆肥淋洗液浸种浓度共设5个处理0% (Hoagland，s营养液，CK)、25%、50% ,75%及100%(即原浓度淋洗液)，实验为3次重复。(2)淋洗装置的设计及形态指标的测定
浸种培养在直径为9. 4cm的培养皿中进行,培养皿底部垫一层滤纸为培养基底。试验期间光照强度为60(T800//mol m_2 s'培养皿置于实验室中靠近窗户的实验台上，并且经常更换烧杯的摆放位置以保证每个烧杯是在均匀、一致的光照条件下生长，根据蒸发量每天添加营养液5-15ml。
保证每个培养皿加入的营养液体积相等，培养期间环境的平均温度为29. 5°C，平均湿度为53. 2%。待植物萌发后每5d取三株最好的植株测定一次株高，取平均。水培30天后，刘割植物的地上部分，分别将地上部分和地下部分烘干，测得植物干重。(3)堆肥淋洗液的背景值
表I为施加NTA的堆肥的淋洗液的矿质营养和重金属含量,与浸泡相同时间的堆肥的淋洗液(多立安，2007)相比，所有元素含量均有增加，这说明施加NTA后，增加了重金属和矿质营养兀素的溶出。表I堆肥淋洗液的背景值分析(y g/ml)
测定指标施加NTA的堆肥淋洗液堆肥琳洗液
—7.14=0-117.62*0.04
KM2.29±4.77te._291.30-7 J4(Mg'ml)
——Ha' 1893J7±23.05teml) ■1110.33±1S.77(MgmI)
Mg597.66=1 S 23te ml) 233 _50±9.10._._
Ca1632.0Si9.86tem5) 829Jte42.73(Mgmy
Fe0.45=0.03(Mm9
OJS=OJO(UgM)0..03=0.0 Item!)
Cu 2. §5±0J4 (JigmljIO.lSiO.OOT^ml)
^ 3.77±0.29(i|g.ml)0.36±.0—(WCngml)
Sfc 0.26=0. OO(HgmI)025 土 0.0 耻 ml)
根据国家标准关于地下水质量标准(GB/T14848-93)中的规定，I类主要反映地下水化学组分的天然低背景含量，适用于各种用途；II类主要反映地下水化学组分的天然背景含量，适用于各种用途；III类以人体健康基准值为依据，主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水；IV类以农业和工业用水要求为依据，除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水；V类不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。其中关于重金属含量的要求标准如下
表2地下水质量关于重金属含量的分类指标
权利要求
1.一种采用高羊茅协同NTA修复堆肥淋洗液重金属的方法，其特征在于按如下的步骤进行 (1)实验材料选用我国北方多年生高羊茅arundinaceaL )为试验材料；实验用垃圾堆肥取自天津市小淀堆肥厂，经风干后过2 _筛备用； (2)试验方法 1)取IOmmol.kg-1堆肥的NTA，加入到1500g垃圾堆肥中，用3000ml自来水浸泡72h，然后制成25-100%堆肥淋洗液； 2)将高羊茅种子浸在堆肥淋洗液中，在直径为9.4cm的培养皿中进行，培养皿底部垫一层滤纸为培养基底，试验期间光照强度为60(T800//mol m_2 s—1 ;根据蒸发量每天添加堆肥淋洗液5-15ml，保证每个培养皿加入的堆肥淋洗液体积相等，培养期间环境的平均温度为29-30°C，平均湿度为53-55% ； 3)待植物萌发后每5d取三株最好的植株测定一次株高，水培30天后，刘割植物的地上部分，分别将地上部分和地下部分烘干，测得植物干重； 4)利用TAS-990原子吸收分光光度仪测定其重金属Cu、Ni、Zn、Cr的含量变化。
2.权利要求I所述的方法，其中NTA指的是氨三乙酸钠盐。
3.权利要求I所述方法在促进草坪植物生物量积累、富集重金属方面的应用，其中的堆肥淋洗液为取IOmmol kg—1堆肥的NTA，加入到1500g垃圾堆肥中，用3000ml自来水浸泡72h，制成的50%堆肥淋洗液。
全文摘要
本发明公开了一种采用高羊茅协同NTA修复堆肥淋洗液重金属的方法，它是取10mmol·kg-1堆肥的NTA，加入到1500g垃圾堆肥中，用3000ml自来水浸泡72h，然后制成25-100％堆肥淋洗液；高羊茅种子浸在培养皿中进行，待植物萌发后测定株高，水培30天后，刈割植物测得植物干重；利用TAS-990原子吸收分光光度仪测定其重金属Cu、Ni、Zn、Cr的含量变化。实验结果表明用生活垃圾堆肥淋洗液培植无土草皮，加入螯合剂的垃圾堆肥经淋洗后的淋溶液中含有有机质、氮、磷及其它营养元素，能够充分满足草坪植物生长需要，解决了垃圾堆肥淋洗液的再利用和安全排放。
文档编号A01G1/00GK102640646SQ201210134839
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者多立安, 贾丽娜, 赵树兰 申请人:天津师范大学