一种安全利用铅污染土壤的方法与流程

本发明属于铅污染土壤的安全利用的技术领域，涉及利用珍稀树种青钱柳进行铅污染土壤的安全种植技术方法。

背景技术：

铅是一种重要的工业金属元素，广泛作为工业原料应用于工业生产中。不合理及不当的工业废水、废气及废渣处置，导致铅污染环境问题。铅具有毒性，长期的铅摄入或体内累积，易引起大脑和神经系统功能障碍，显著影响身心健康，尤其以儿童影响为甚，儿童血铅问题已成为国家环境健康重点关注的问题之一。据统计，过去的50年中约有7.83×10⁵吨铅排入土壤环境中，造成土壤铅污染问题。我国土壤铅的平均背景值为26.0±12.4mg/kg，但受铅锌矿企业活动污染的土壤铅可超过10000mg/kg，全国约有1.3×10⁵hm²耕地收到铅等重金属污染。土壤铅可通过作物吸收的食物链传递进入人体，也可以通过飞尘颗粒的摄入进入人体，影响人群的身体健康。因此，铅污染土壤的利用与管理是土壤重金属污染防治的重要内容，关系到人类身体健康与环境可持续。

青钱柳（cyclocaryapaliurus（batal.）iljinskaja），又称为青钱李、摇钱树，属于胡桃科（juglandaceae）青钱柳属，被誉为“医学第三棵树”、“植物界的大熊猫”，是我国独有的单种属乔木植物之一。青钱柳叶片富含黄酮类、三萜类、多糖、酚类化合物等多种生物活性物质，在改善免疫力、增强抗氧化能力和降低血糖等方面具有显著成效。因此，青钱柳于2013年将青钱柳叶确定为新型食品原料。因此青钱柳的栽培和利用可发展代用茶或其他药用价值的产业，是具有经济潜力的产业化前景。

污染土壤修复，大体可分为物理、化学和生物修复，而安全利用属于修复中较为缓和的一种，即通过污染物阻控的基础上，种植耐受性植物。安全利用在保证植物低积累和安全生产的同时，对污染物的扩散和污染土地的风险管理等方面具有较好的优势。而且污染地块一般是属于边际土地，其开发利用有助于提高土地利用效率，环境耕地资源紧张的问题。

现有的公知技术与本提案较为接近的有一种利用腐植酸和苏丹草联合修复铅铬复合污染土壤的方法（cn201911235453.1）、一种利用富集花卉鸢尾修复土壤铅污染的方法（cn201910146271.0）、基于作物#钝化剂的原位重金属污染农田安全利用方法（cn201711121621.5）、一种青钱柳的种植方法（cn201810187444.9）等，但这些公知技术与本提案又存在明显的差异，本提案是利用青钱柳这种珍稀具有附加值的林木进行污染土壤的安全利用，其目的就是为了在污染土壤上安全进行生产，不是现有的重金属污染土壤的景观植物或者超积累植物的生物修复，他们的目的是为了从土壤中移除相应的重金属；与正常的青钱柳种植的差异主要是本提案是在高浓度铅污染上种植，不是正常大田或山地土壤，在青钱柳种苗的污染物抑制防控方面需要一定处理措施。因此，从面向目标的技术角度，本提案是在铅污染这种特殊的场地开展青钱柳的安全种植，在青钱柳的种植拓展方面尚属首次。

现有技术的铅污染土壤生物修复主要采用具有积累或超积累特性的植物进行土壤污染元素的移除，而其他重金属污染土地的安全利用主要基于低富集植物的筛选和土壤钝化剂的施用，从而进行污染土壤安全利用。本发明是基于青钱柳这种珍稀且具有经济价值开发的植物，通过基肥调控，实现在高浓度铅污染土壤上的安全种植。本提案需要解决的技术问题是如何在高浓度铅污染土壤安全种植青钱柳，为铅污染地块的安全利用提供另一种具有潜力的方法。

本发明是在铅污染土壤种植青钱柳，实现污染土壤的高值化利用和安全管理，对铅污染土壤的风险管控具有较好的实践意义。

技术实现要素：

本发明的目的是铅污染土壤安全利用方法，通过铅污染土壤青钱柳的种植和管理，达到污染土壤安全利用和污染风险管控的需求。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是这样开展的：

一种安全利用铅污染土壤的方法，包括以下步骤：

步骤1：铅污染土壤进行实验室去除杂物、破碎、研磨后、过2mm筛；

步骤2：按土壤重量的5%施用生物质炭有机肥，作为青钱柳种植的基肥，生物质炭有机肥是由95%有机肥与5%水稻秸秆生物质炭混合而成；

步骤3：选择生长健壮的青钱柳实生苗进行移植，进行土壤水分管理。

步骤2所述生物质炭有机肥是以市场销售畜禽粪便有机肥和水稻秸秆生物质炭以质量比95:5的比例混合。

步骤2所述生物质炭是以水稻秸秆为原材料制备普通生物质炭，秸秆按3-5cm进行裁剪晾干，置于300-400℃厌氧炉进行高温热解4小时，冷却过2mm筛孔。

所述市场销售畜禽粪便有机肥的有机质含量大于45%，总养分氮磷钾大于5%。

步骤3所述的青钱柳实生苗是由青钱柳种子，经过阴干、去种翅、赤霉素处理后，在大棚沙床中进行萌芽培育，待苗高3-5cm、子叶完全展开后移植于营养土种植袋，待生长至苗高7-10cm时即为青钱柳实生苗，进行移栽于污染土中；

其中营养土是由泥炭土和珍珠岩按照10:1的重量混合而成。

步骤3所述土壤水分管理具体为：土壤含水量保持在田间持水量的30-60%。

本发明是充分考虑铅污染土壤的特点及青钱柳生长特性，通过土壤处置、生物质炭有机肥的施用以及青钱柳实生苗的移栽和管理，克服土壤铅污染的胁迫效应，实现铅污染土壤的青钱柳种植。青钱柳的顺利种植，其叶片的低富集及转运能力，为青钱柳叶片的高值化利用提供物质基础；青钱柳的安全种植及管理，可避免污染土壤的以颗粒态进行迁移扩散，实现铅污染土壤的风险管控。该铅污染土壤的安全利用具有如下优点：

1）快速实现铅污染土壤的土地整治和植被定植；

2）青钱柳顺利定植后，其叶片是新型食品原料，可发展代用茶或其他药用价值，产生经济效益；

3）青钱柳定植及其后续林间管理，可有效减少污染土壤颗粒态迁移，防止污染扩散。

4）具有较好经济潜力的铅污染土壤安全利用方法，可促进社会力量参与铅污染导致的边际土地开发利用。

附图说明

图1为铅污染土壤对青钱柳株高的影响。

图2为青钱柳地上部分及地下部分铅富集含量测定。

图3为青钱柳种植前后铅污染土壤的有效态铅含量测定。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步解释说明，但本发明的范围不受限于此。

实施例：

青钱柳实生苗准备：选取当年采集的青钱柳种子，经过阴干、去种翅、赤霉素处理后，当年12月将种子播种在大棚内的沙床上。种子萌发后，选择苗高3-5cm、子叶完全展开的实生苗放在大棚营养土（泥炭土和珍珠岩按照10:1的重量混合）内进一步培育，保持基质湿润。待实生苗生长至苗高7-10cm时即可进行移植。

生物质炭有机肥：由95%有机肥与5%水稻秸秆生物质炭混合而成。其中有机肥来自市场销售的畜禽粪便发酵有机肥，其有机质含量大于45%，总养分(氮磷钾)大于5%。生物质炭是由水稻秸秆裁剪至3-5cm进行晾干，置于300-400°c厌氧高温环境进行炭化4小时，冷却过2mm筛孔后获得生物质炭。

实验步骤如下：

（1）供试土壤选择：采集某地铅污染土壤，按土壤铅污染水平差异设置t1、t2和t3等3个处理，其铅污染浓度分别为305mg/kg、1964mg/kg和3502mg/kg，以无铅污染土壤作为对照，记为t0。

（2）供试植物：青钱柳，种子采自泉州市永春碧卿国有林场。

（3）实验设计：风干后的土壤过2mm筛孔，称取1.00kg的土壤，按照原土质量的5%施用生物质炭有机肥，混合均匀；以无铅污染的土壤作为对照组。每组设置3个重复。

（3）实验步骤：选择长势一致约7cm的青钱柳实生苗进行种植。每个处理分三盆，每盆种植1株进行平行实验。栽培条件属于大棚自然光照条件，定期浇水保持土壤含水率在田间持水量的30-60；除草和松土以保证其正常生长。种植6个月后，进行青钱柳收割，评估其在铅污染土壤种植的可行性。

（4）结果：与我国铅平均背景值（26.0±12.4mg/kg）相比，本实施案例所涉及的铅污染土壤具有较高的污染浓度。实施案例进行6个月后的结果表明，高浓度的铅污染土壤（3502mg/kg），对青钱柳的生长有一定的抑制效应，与较低浓度的铅污染土壤（305mg/kg和1964mg/kg）相比表现出较弱的生长效率，但未表现出致死效应，说明青钱柳对铅污染具有一定程度的耐受性，尤其与无铅污染的土壤相比，305mg/kg和1964mg/kg铅污染土壤未表现出明显的生长差异（附图1所示），说明青钱柳可在铅污染土壤进行正常生长种植。生长在铅污染土壤的青钱柳，其主要的铅富集部位在根系，较少转运至叶片，保障青钱柳叶片的安全及高值利用（附图2），说明青钱柳在铅污染土壤种植时，其叶片不受土壤铅污染存在的影响，可以进行安全生产。种植青钱柳后，305mg/kg、1964mg/kg铅污染土壤的有效态铅显著降低（附图3），可在一定程度减轻铅的径流和下渗，实现污染土壤的风险防控。综上所述，青钱柳对铅污染土壤具有一定的耐受性，在2000mg/kg的污染水平下，可表现出正常生长。种植在铅污染土壤的青钱柳，铅的主要富集部分在根部，较少往地上部分迁移，保证青钱柳叶片的安全利用；种植青钱柳后，土壤铅的有效态显著降低，减少土壤铅的地表径流和下渗的环境风险，实现铅污染土壤的风险管控。