[0025] 以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0026] 以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。以下实施例中,若无特别说明,所得数据均是三次以上重复试验的平均值。
[0027] 实施例1
[0028] 一种改良螯合剂淋洗土壤的方法,采用的水生植物为空心莲子草,包括以下步骤:
[0029] (1)将重金属污染土壤(即为原始土壤)与浓度为2.5mmol/L的Ca-EDTA溶液混合,搅拌均匀,沉降12h后,抽去上层清液,得到EDTA淋洗土壤。
[0030] (2)采集野生空心莲子草,筛选出生长良好、长势均等的植株,分成三组,其中每一组中对应的空心莲子草的初始重量为200g,数量为12株,平均茎长为10.3cm;将这三组空心莲子草分别栽种到6kg步骤(1)的EDTA淋洗土壤中,按施加量为7.56g/kg(即每千克EDTA淋洗土壤中施加肥料7.56g),往EDTA淋洗土壤中施加复合肥料(该复合肥料中含有N、K、P等营养元素,其目的是保证水生植物能够正常生长),分别加入水形成水生生长环境,在室外自然条件下进行栽培,其中栽培的温度为30℃,时间为20天,在栽培过程中每天浇水1次,保持水层深度为4.5cm。
[0031] (3)栽培完成后,分别收割各组空心莲子草的地上部分(保留根部),将收割所得的空心莲子草地上部分进行自然风干,用粉碎机进行粉碎,过20mm筛制成粉末;然后将粉末分别回填到各自对应的施加肥料经植物栽培后的土壤中进行堆肥处理,其中堆肥处理在室外自然条件下进行,堆肥处理的温度为30℃,时间为20天,得到空心莲子草改良土壤,完成对EDTA淋洗土壤的改良处理。
[0032] 实施例2
[0033] 一种改良螯合剂淋洗土壤的方法,采用的水生植物为狐尾藻,包括以下步骤:
[0034] (1)将重金属污染土壤(即为原始土壤)与浓度为2.5mmol/L的Ca-EDTA溶液混合,搅拌均匀,沉降12h后,抽去上层清液,得到EDTA淋洗土壤。
[0035] (2)采集野生狐尾藻,筛选出生长良好、长势均等的植株,分成三组,其中每一组中对应的狐尾藻的初始重量为200g,数量为12株,平均茎长为11.4cm;将这三组狐尾藻分别栽种到6kg步骤(1)的EDTA淋洗土壤中,按施加量为7.56g/kg,往EDTA淋洗土壤中施加复合肥料(该复合肥料中含有N、K、P等营养元素,施加复合肥料的目的是保证水生植物能够正常生长),分别加入水形成水生生长环境,在室外自然条件下进行栽培,其中栽培的温度为30℃,时间为20天,在该栽培过程中每天浇水1次,保持水层深度为4.5cm。
[0036] (3)栽培完成后,分别收割狐尾藻的地上部分(保留根部),将收割所得的狐尾藻地上部分进行自然风干,用粉碎机进行粉碎,过20mm筛后制成粉末;然后将粉末分别回填到各自对应的施加肥料经植物栽培后的土壤中进行堆肥处理,其中堆肥处理在室外自然条件下进行,堆肥处理的温度为30℃,时间为20天,得到狐尾藻改良土壤,完成对EDTA淋洗土壤的改良处理。
[0037] 取实施例1、实施例2的步骤(3)中收割所得的空心莲子草地上部分、狐尾藻地上部分,测定空心莲子草和狐尾藻地上部分总重量、叶重、茎重、茎长、茎数的生物量指标变化,每种植物设定3个平行样,结果如表1所示。
[0038] 表1不同植物地上部分的生物量指标
[0039]
[0040] 由表1数据表明:经过20天生长周期后,空心莲子草和狐尾藻这两种植物中地上各部位的生物量均有明显增加;对比初始生物量,空心莲子草的茎数增长了2.62~3.94倍,茎长增加13.5%~34.9%;狐尾藻的茎数增加了1.73~2.63倍,茎长增加43.85%~76.31%。另外两种植物其生物量指标均有增加。由此看出,本发明空心莲子草和狐尾藻能够在EDTA淋洗后的土壤中正常生长,并且表现出较大生物量。
[0041] 对实施例1、2中的原始土壤、EDTA淋洗土壤、改良土壤进行检测,测定这些土壤中总N、总P、总K、有效N、有效P、有效K以及有机质的含量,结果如表2所示。
[0042] 表2不同土壤中营养元素及有机质的含量
[0043]
[0044] 由表2数据表明:相比原始土壤,EDTA淋洗土壤中大部分营养元素(Mg,Mn,总N,总P,总K,有效N,有效P,有效K)以及有机质含量均有一定程度的降低,其下降幅度分别为9.3%,13.48%,13.51%,1.49%,8.83%,24.06%,26.10%,19.71%,7.03%,这说明经EDTA淋洗后,会使土壤中的营养元素(如Mg,Mn,N,P,K)流失,从而导致肥力下降,而EDTA淋洗后的土壤中Ca的含量增加,增幅为58.69%,这是由于改良螯合剂Ca-EDTA中存在Ca2+,由于Ca2+的絮凝作用,使淋洗液具有更好地沉降性,同时也可为土壤补充Ca2+,更有利于植物生长。
[0045] 采用空心莲子草改良EDTA淋洗土壤时,对比淋洗后土壤,改良后所得的土壤中各营养元素以及有机质均有增加,其中Ca,Mg,Mn,总N,总P,总K,有效N,有效P,有效K以及有机质的含量分别平均增加了3.31%,12.97%,14.17%,9.05%,1.68%,29.59%,49.86%,53.29%,116.4%,13.33%。
[0046] 采用狐尾藻改良EDTA淋洗土壤时,改良后所得的土壤中各营养元素以及有机质均有增加,其中Ca,Mg,Mn,总N,总P,总K,有效N,有效P,有效K以及有机质的含量分别平均增加了1.33%,15.36%,20.15%,29.01%,2.64%,9.89%,76.27%,126.66%,44.6%,19.38%。
[0047] 土壤经不同处理后,pH呈现出不同的变化;原土经改良螯合剂淋洗后pH下降了0.57个单位,这可能是由于螯合剂是属于酸性溶液,另外可能还有一部分螯合剂残留在土壤中,从而使土壤pH下降;而经过空心莲子草改良后土壤pH上升0.53个单位,经过狐尾藻改良后土壤pH上升0.63个单位,这可能是由于植物生长能够为土壤中微生物提供有利条件,能够对EDTA螯合剂进行降解,从而能够恢复土壤pH。
[0048] 对原始土壤、EDTA淋洗土壤、施加肥料的EDTA淋洗土壤、改良土壤进行生态毒性测试,采用紫云英种子进行验证,包括以下步骤:
[0049] (1)称取实施例1中的原始土壤、EDTA淋洗土壤、空心莲子草改良后的土壤各40g;另外,称取40g实施例1中的EDTA淋洗土壤,施加复合肥料,其中复合肥料的施加量为0.12g/kg(该复合肥料含有N、P、K等营养元素)。随后向以上四种不同处理土壤中加入一定量去离子水,保持土壤含水率为30%。每种土壤设置三个平行样品。
[0050] (2)将10粒大小、形状、色泽一致的紫云英种子均匀播种在步骤(1)中的不同处理土壤中,置于人工气候箱(科力仪器有限公司,型号:PYX-800Q-B)中进行培养,其中培养过程中的温度设置在25℃。
[0051] (3)栽培七天后,统计每个处理土壤中紫云英种子的发芽率,并计算出平均值。
[0052] 不同处理土壤中紫云英发芽率的变化,结果如表3所示:
[0053] 表3不同处理土壤对紫云英种子发芽率的影响
[0054]处理土壤 种子发芽率(%)
原始土壤(1号) 100
EDTA淋洗土壤(2号) 53
施加肥料的EDTA淋洗土壤(3号) 87
空心莲子草改良土壤(4号) 98
[0055] 由表3可知,1号以及3号土壤上生长的紫云英种子的发芽率都在85%以上,其中1号土壤的发芽率达到100%,而2号土壤上生长的紫云英种子发芽率较低,只有53%,这说明土壤经过螯合剂淋洗后的土壤生态毒性升高。另外,土壤在螯合剂淋洗后,其本身的一些营养元素如Fe2+,Mg2+,N,P,K等同样被淋洗出,从而导致了土壤正常的理化性质发生了改变,增加土壤的生态毒性;3号土壤的发芽率比2号土壤较高,说明在添加一定量含有N、P、K的复合肥料后,土壤中营养元素的含量得到一定程度的恢复;另外,土壤经植物改良后的发芽率能达到98%,基本能恢复到原始土壤。由此可知,土壤经螯合剂EDTA淋洗后具备一定的生态毒性,通过施加复合肥可在一定程度恢复土壤性质,而经螯合剂EDTA淋洗后的土壤通过植物改良后,其土壤基本性质能够恢复到初始土壤状态。
[0056] 由此可见,将栽培所得的空心莲子草地上部分、狐尾藻地上部分返回到土壤中,能够对土壤中的营养元素进行补充,从而使土壤中的肥力状况以及理化性质能够有较为明显的改善,解决了因螯合剂淋洗造成的土壤营养元素流失严重、肥力下降等问题,并最终改善了土壤的生态系统,使其能够用于农作物种植等后续资源化利用。
[0057] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。