专利名称：重金属污染土壤螯合诱导植物修复的残留和淋溶风险评价技术的制作方法
技术领域：
本发明属于环境污染治理评估技术领域，涉及螯合诱导植物修复技术的风险评估。
背景技术：
随着工农业的快速发展和人口的增加，土壤重金属污染问题日益突出，已成为一个全球性的问题。植物修复技术具有成本较低、环境友好等优点，被认为是具有巨大发展前景的新技术，已引起各国科学家的广泛关注，但缺点是修复所需要的时间较长。由于螯合剂能与土壤中的重金属鳌合形成可溶性金属鳌合物，从而可以增加重金属的可利用率和迁移率，使其更容易被植物吸收并转运到地上部。螯合剂被广泛应用于重金属污染土壤的化学淋洗修复和螯合诱导植物修复中。然而关于这种诱导作用的潜在的环境风险必须予以考 虑，由于一些螯合剂在环境中的持久性和难生物降解性，可能会引起土壤和沉积物中重金属元素的溶出，增加重金属在土壤和沉积物中的移动性，使其淋溶到深层土壤或随水流污染地表和地下水，特别是在施加螯合剂处理短时间内降水或灌溉的条件下，而螯合剂的残留也会抑制后季植物的生长。因此，对螯合诱导植物修复重金属污染土壤淋溶风险及残留效应进行评估，能够为未来有效地开发、应用和发展这种环境修复技术奠定基础。近年来，国内外也有关于螯合诱导植物修复重金属污染土壤淋溶风险和残留效应评价的研究。目前大多数评价螯合剂施加引起的重金属淋溶风险的研究多集中在分析土壤中螯合剂及可溶性金属含量方面。土壤重金属的总量能在一定程度上表征土壤污染程度，但土壤重金属的化学形态分布能更准确反映土壤重金属的生物有效性和迁移能力。几种不同的化学试剂，如CaCl2、NH40Ac和NH4NO3提取态常用来表征被植物吸收的形态，但这种表征通常也不能真实反映植物吸收情况。由于植物修复需要连续种植几季甚至几十季才能修复污染，因此，螯合剂的施加对后季植物的影响应当是评价螯合剂残留效应的一个重要内容，而目前关于螯合剂施加对后季植物影响的研究仅有少数报道。而重金属污染土壤螯合诱导植物修复淋溶风险评价的研究尚缺少直接的实验数据。在重金属对环境污染日趋严重和对环境修复技术的需求日益增加的情况下，对重金属污染土壤螯合诱导植物修复技术的风险进行合理评价具有特别重要的理论和现实意义，这也将成为今后植物修复研究的热点。而关于重金属污染土壤螯合诱导植物修复技术对深层土壤的淋溶风险的植物评价方法尚未有研究报道。
发明内容
本发明的目的是利用盆钵上下叠放以模拟不同深度的土壤，克服传统土柱试验的缺点，通过在下层土壤种植植物和分析土壤样品，准确而方便地对施用螯合剂引起的残留效应和对下层土壤的淋溶风险进行评估。并采用连续种植3季植物的方法监测螯合剂的残留效应，为探索重金属污染土壤螯合诱导植物修复技术对深层土壤的淋溶风险和残留效应的评价提供便利技术。本发明的技术解决方案为一种重金属污染土壤螯合诱导植物修复的残留和淋溶风险评价方法，其特征是能够方便地在深层土壤种植植物和采样，准确地对深层土壤进行风险评估。本发明采用“盆上盆”的试验设计，可以在下盆种植植物模拟植物在不同深度土壤的生长对螯合诱导植物修复技术中螯合剂施加引起的淋溶的重金属有效性进行评价。而这种评价方法在传统土柱试验方法中是很难做到的。
图I “盆上盆”的试验设计方法图2螯合诱导植物修复的残留和淋溶风险评价方法
具体实施例方式实施例I :试验设计采用将一个盆钵叠放在另一个盆钵上面以模拟不同深度的土壤，每盆装重金属污染土壤I. Okg (风干重)。试验土壤全铜含量为453mgkg4, 土壤经自然风干后，过2mm筛。以不种植物和不种植物施加EDDS为对照，种单子叶植物黑麦草和双子叶植物茼蒿并且施加EDDS和不施加EDDS为处理。试验设计见图I。第一季在上盆种茼蒿和黑麦草，幼苗生长42天后，施加EDDS处理。EDDS施加量为5mmol kg'在施加EDDS处理后的第3、第4天分别用200ml去离子水(相当于15mm降水)模拟大量降水浇到上盆土壤中，下面盆钵接淋溶液。EDDS处理7天后收苗，并在EDDS施加后的第7、14和28天分别将土从盆钵中取土，混匀后测定CaCl2提取态Cu含量。第二季接完淋溶液后上下两个盆钵分开，所有盆钵中土壤混匀后放回原来盆钵。在收获第一季植物的第25天，在上盆和下盆同时种植和第一季相同的植物。浇水保持土壤湿润，维持植物正常生长，植物生长49天后收获。第三季收获第二季植物后，土壤混匀后从盆钵中取出15g，剩余土壤混匀后放回原来的盆钵。在收获第一季植物的第108天种植第三季植物。上盆和下盆土壤中均种植和第二季时相同的植物，植物生长49天后收获。实施例2 :收获植物测定相关指标I、施加EDDS处理对上盆和下盆植物生物量的影响植物收获时，将地上部和根系分开，在80°C下烘干，称干重。不施加EDDS处理的第一季2种植物均能正常生长，没有表现出明显的重金属毒害症状。而5mmol Kg—1的EDDS处理对茼蒿产生明显的毒害作用。EDDS处理的茼蒿地上部干重与对照(不施加EDDS)相比下降30%，具有显著差异。而相同量的EDDS对黑麦草地上部没有明显的毒害作用。EDDS处理的黑麦草地上部干重与对照相比没有显著差异。第一季施加EDDS处理的第二季和第三季2种植物地上部干重均显著高于比不施加EDDS处理的2种植物的地上部干重。EDDS处理后，第一季2种植物的根系干重与不施加EDDS的相比均显著降低。第一季施加EDDS处理使茼蒿根系干重减少了 78. 1%，使黑麦草根系干重减少了 32. 1%。而上盆施加EDDS处理的淋溶液对下盆2种植物两季的生长均没有显著影响。2、施加EDDS处理对上盆和下盆植物Cu含量的影响
收获的植物在80°C下烘干，用万能粉碎机(天津泰斯特)或玛瑙研钵磨成粉末，过60目筛后，用HNO3-HClO4(V V = 87 13)混合液消解。消解后的样品经2. 5% HNO3力口热溶解、定容。用火焰原子吸收分光光度计(novAA 400, Yena)测定金属含量。第一季施加EDDS处理显著提高了 2种植物的地上部和根系Cu含量，对茼蒿地上部Cu吸收量的促进作用远远高于对黑麦草的促进作用。5mmol kg—1 EDDS施加使茼蒿地上部Cu含量与对照(不施加EDDS处理)相比升高42倍，使黑麦草地上部Cu含量升高2. 7倍。第一季施加的EDDS处理对第二季和第三季茼蒿地上部和根系Cu含量与对照相比无显著差异。而第一季施加EDDS处理仍显著促进第二季黑麦草地上部和根系Cu吸收量，而对第三季黑麦草地上部和根系Cu吸收量已无显著影响。上盆施加EDDS处理的淋溶液对相应的下盆2种植物两季地上部Cu含量均与对照(淋溶液不含EDDS)相比无显著影响，但显著促进前季2种植物根系Cu含量但对后季2种植物根系Cu吸收量已无显著影响。
3、施加EDDS处理对上盆和下盆CaCl2提取态Cu含量的影响CaCl2提取态金属含量被认为是能被植物吸收的形态，我们通过提取测定了土壤中CaCl2提取态Cu含量。取风干的5. Og 土壤样品(孔径小于2mm)置于25mL O. OlmolL^1CaCl2溶液中，室温下水平振荡2h，离心，取上清液，测定Cu含量。种植物能提高土壤CaCl2提取态Cu含量，而单独施加EDDS处理能显著提高土壤CaCl2提取态Cu含量。收获植物后，CaCl2提取态Cu含量在种与不种植物的土壤中差异逐渐减小，在收获植物的第14天，差异已经不显著。施加EDDS处理并且种植物的土壤中CaCl2提取态Cu含量是施加EDDS处理但不种植物土壤的I. 4倍。2种不同种类植物之间土壤CaCl2提取态Cu含量无显著差异。随时间延长土壤CaCl2提取态Cu含量逐渐降低，在种茼蒿的土壤中，CaCl2提取态Cu含量从施加EDDS处理7天的119mg kg—1降到施加EDDS处理28天的21mg kg'在种黑麦草的土壤中则从施加EDDS处理第7天到28天的21天时间内，由 117mgkg_1 降至Ij 37mgkg'上盆无EDDS施加的淋溶液使下盆土壤CaCl2提取态Cu含量高于相应的上盆土壤CaCl2提取态Cu含量。上盆施加EDDS处理的淋溶液使下盆土壤CaCl2提取态Cu含量显著升高，并且升高的土壤CaCl2提取态Cu含量随时间的延长又显著下降。在施加EDDS处理的第28天，相应的下盆土壤CaCl2提取态Cu含量与上盆无EDDS施加的土壤CaCl2提取态Cu
含量无显著差异。EDDS施加显著促进了上盆茼蒿和黑麦草的Cu含量，并显著提高了土壤CaCl2提取态Cu含量。但上盆施加EDDS处理的淋溶液对下盆2种植物的生长及地上部Cu含量均没有显著影响。结果表明，EDDS施加对下盆土壤Cu的有效性的影响已经由于EDDS的降解而显著降低，虽然土壤总Cu含量仍显著高于国家安全标准，但对植物生长已无显著影响。用本发明提供的螯合诱导植物修复引起的残留和淋溶风险评价技术，克服了传统评价方法的破坏性采样和评价的不真实性，能够真实而方便地反映重金属污染土壤螯合诱导植物修复中由于螯合剂施加而引起的残留和淋溶风险。
权利要求
1.一种螯合诱导植物修复重金属污染土壤技术的风险评估技术，其特征是能够模拟不同深度的土壤，通过种植植物和分析土壤样品，准确而方便地对施用螯合剂引起的残留效应和对下层土壤的淋溶风险进行评估。
2.根据权利要求I所述的方法，本发明采用“盆上盆”的设计方法，其特征在于可以非破坏性和真实地评估螯合诱导植物修复技术中螯合剂施加引起的淋溶风险。
全文摘要
本发明属于环境污染治理评估技术领域，涉及螯合诱导植物修复重金属污染土壤技术的淋溶及残留风险评估。本发明的技术特征是将两个盆钵上下叠放以模拟不同深度的土壤，通过种植植物和分析土壤样品，准确而方便地对施用螯合剂引起的残留效应和对下层土壤的淋溶风险进行评估。这种设计可以克服传统土柱试验的破坏性采样缺点，方便地模拟深层土壤以种植植物和取样分析。为螯合诱导植物修复过程中的螯合剂残留效应及其淋溶风险评估提供了直接、可靠的评估方法。
文档编号B09C1/00GK102921716SQ20121045172
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者王桂萍, 杨丽, 罗春玲, 陈亚华, 夏妍, 沈振国 申请人:南京农业大学