臭椿在修復生活垃圾堆肥重金屬方面的應用的製作方法
2024-03-04 03:15:15 1
專利名稱：臭椿在修復生活垃圾堆肥重金屬方面的應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於環境保護技術領域，涉及城市生活垃圾堆肥的治理及修複方法。更具體的說是一種利用臭椿修復生活垃圾堆肥重金屬的方法。
背景技術：
人類在利用和改造環境的實踐活動中取得了巨大成就，創造了日益豐富的物質文明與精神文明。但與此同時，隨著經濟的持續快速增長，城市化進程的不斷加快，人類面臨著日趨嚴重的環境問題，特別是城市垃圾的處理問題。處理垃圾的常用方法主要有焚燒， 填埋和堆肥。焚燒過程中產生大量的有毒氣體和二氧化碳，汙染環境，危害人類身體健康； 填埋垃圾需要大量的土地，耗費大而且有時可能爆炸(由於垃圾成分複雜所至)，而且還會對大氣、環境、地表水、地下水造成影響和潛在的危害。堆肥法是利用微生物對有機廢物進行分解腐熟作用，將不穩定的有機質轉變為穩定的有機質而形成肥料，並利用生物發酵過程產生的溫度殺死有害微生物以達到無害化衛生標準的垃圾處理技術。堆肥產品中含有豐富的植物生長所需的N、P、K等營養元素，可作為施於農田、果園、苗圃的土壤改良劑從而改良貧瘠土地的土質。在過去的很多年裡，人們將垃圾堆肥作為有機肥料施入農田促進農作物生產，已成為垃圾資源化利用的一個重要途徑。近年來人們發現垃圾堆肥中含有很多重金屬，進入土壤具有穩定、積累和不易消除等特點，並通過食物鏈富集，對人體產生一定的危害。因此，對堆肥中的重金屬進行修復將具有重要意義。「植物修復」(Phytoremediation)是指將某種特定的植物種植在被重金屬汙染的土壤上，而該種植物對土壤中的汙染元素具有特殊的吸收富集能力，將植物收穫並進行妥善處理(如灰化回收)後即可將該種重金屬移出土體，達到汙染治理與生態修復的目的。植物修復包括植物提取、根際過濾、植物揮發等，其中植物提取受到廣泛的關注。植物提取是目前研究最多並且最有前景的方法。植物修復的對象是重金屬、有機物或放射性元素汙染的土壤及水體。研究表明，通過植物的吸收、揮發、根濾、降解、穩定等作用，可以淨化土壤或水體中的汙染物，達到淨化環境的目的，因而植物修復是一種很有潛力、正在發展的清除環境汙染的綠色技術。它具有成本低、不破壞土壤和河流生態環境、不引起二次汙染等優點。 自20世紀90年代以來，植物修復成為環境汙染治理研究領域的一個前沿性課題。在我國， 從1999年開始，在國家「863」計劃、「973」計劃和國家自然科學基金重點項目的支持下，地理科學與資源研究所環境修復中心研究員陳同斌帶領的研究組篩選出一種砷超富集植物， 解決了砷汙染土地植物修復技術中的一系列關鍵難題，在國際上建立了第一個砷汙染土地的植物修復示範工程，並先後在廣西河池和雲南紅河州開始推廣應用。利用超積累植物的根系從土壤中吸取重金屬，並將其轉移、貯存到植物的地上部分，然後收割地上部分，連續種植超積累植物即可將土壤中的重金屬降到可接受水平。1977年，Brooks提出了超富集植物的概念。超富集植物是指能從土壤中超量富集重金屬的植物。1999年陳同斌等首次發現了 As的超富集植物蜈蚣草(Uteris vittata)，其葉片含As可高達5000 mg/kg。他們通過室內栽培研究發現，蜈蚣草羽片中最大含As量可達 5070 mg/kg。這些研究表明蜈蚣草具有特殊的耐As毒能力。李氏禾(Leersia Hexandra Swartz)是中國境內發現的第一種Cr超富集植物。通過水培實驗，陳俊等評價了李氏禾對水中Cr、Cu、Ni的去除潛力。結果表明，李氏禾能夠有效去除水體中的Cr、Cu、Ni汙染物， 重金屬初始濃度分別為10和20mg/L的營養液，10天後Cr濃度降低到原子吸收分光光度法檢出限以下，10天後Cu降低到1. 02 mg/L和1. 25 mg/L, 10天後Ni濃度濃度降低到1. 10 mg/L和2. 14 mg/L。收穫的植物根、莖、葉中重金屬含量均較高，根中重金屬含量顯著高於莖、葉。目前已知的超富集植物普遍存在著生物量小、生長速度慢的特點，極大地限制了植物提取修復技術的實際應用。而且絕大部分超富集植物屬於M超富集植物，其他重金屬的超富集植物種類不多，能夠應用的植物種質資源缺乏，進一步的篩選則需要很長的時間和大量資金。選擇生物量大，富集濃度較高的非超富集植物能達到提高富集總量、提高植物修復效率的目的。對於堆肥而言，是一種複合的重金屬汙染體系，其修復將更加困難。本研究以此為目標展開實驗，以期找到一種適宜修復堆肥重金屬的植物。臭椿是深根性樹種，根系發達，根櫱性強，繁殖容易，落葉量多，具有改良土壤的作用，是我國黃土高原和華北石質山地造林的先鋒樹種；它適應性強，能適應微酸性、中性和石灰性土壤，能在堆肥中正常生長。
發明內容
本發明以生長在堆肥上的臭椿幼苗作為研究對象，通過與周邊土壤上生長的臭椿幼苗進行對照，研究其對生活垃圾堆肥中重金屬的富集作用，為垃圾堆肥的重金屬修復提供理論依據。為此，本發明公開了臭椿在富集生活垃圾堆肥重金屬方面的應用；其中所述的臭椿為在垃圾堆肥厚度為20-50cm，生長45-90天所獲得的臭椿幼苗；所述的重金屬為&i、Pb、 Cu、Cr、Ni、Cd。其中臭椿對Si的富集能力最強。本發明採集生長在堆肥上的臭椿幼苗為實驗材料，並以生長在周邊土壤上的臭椿幼苗為對照。通過對臭椿幼苗的根、莖、葉3部分重金屬含量的分析，研究臭椿對垃圾堆肥中6種重金屬(Cr、Cd、Si、Ni、Cu、Pb)的吸收、富集和遷移作用。結果表明，重金屬在臭椿幼苗體內的富集與分布因重金屬的種類不同而有所差別。生長在堆肥上的臭椿幼苗的各部分對重金屬的富集量要比生長在周邊土壤上的大；尤其是對Si的富集，堆肥上的臭椿幼苗對Si的富集量為對照的3倍多，莖對Si的富集量約為對照上的2倍，葉對Si的富集量約為對照上的1.4倍。而且，臭椿幼苗的不同部位對重金屬的富集量也不同，葉對Cr、Cu、Pb、 Ni富集量要大些；莖對Cd的富集量要大些；根對ai的富集量要大些，說明不同重金屬在臭椿植株體內的遷移能力不同。
具體實施例方式為了簡單和清楚的目的，下文恰當的省略了公知技術的描述，以免那些不必要的細節影響對本技術方案的描述。以下結合實例對本發明做進一步的說明。1)實驗材料垃圾堆肥來自小澱垃圾處理廠，堆肥基質厚度為20 cm，實驗地設在
4天津師範大學北院。選取了生長在堆肥上的臭椿幼苗作為實驗材料，並以生長在周邊土壤上的臭椿幼苗作為對照。臭椿在富集生活垃圾堆肥重金屬方面的應用；其中所述的臭椿為在垃圾堆肥厚度為20-50cm，生長45-90天所獲得的臭椿幼苗；所述的重金屬為&i、Pb、CU、 Cr、Ni、Cd。(2)實驗方法將採集的樣品進行分類整理，洗滌去除根部的少許泥土 ；將植株的根、莖、葉分別分開放置，並用紙包好，放在實驗室中自然風乾。實驗前，在80°C條件下的烘箱中烘乾至恆重；稱各部分重量，記錄結果並將樣品粉碎。準確稱取樣品0.200 g放入反應罐中，而後移取濃硝酸4 mL，直接移取6 mL濃硝酸倒入反應罐中作為空白。將樣品放入微波消解儀中進行消化(設定微波消解儀的各項性能參數，壓強為800 Pa;溫度為20°C ；時間為4 min)。將樣品放入微波消解儀中放置好後，把門關好，按下轉盤按鈕，觀察其是否能正常旋轉，若能，則可以按下啟動按鈕，進行消解，否則應將反應罐取出後重新裝入，直到其能正常旋轉為止。消解結束後，待其溫度降到 130°C左右時，打開儀器門，以此來加快儀器內部溫度的下降的速度，降到80°C左右時將反應罐取出，在通風櫥中將其打開，待二氧化氮排出完畢後而且溫度降至室溫。將消解後所得的樣品，用吸管吸到容量瓶中，用1%的稀硝酸溶液定容至25 mL。採用TAS-990原子吸收分光光度計測定樣品6種重金屬Cr、Cd、Zn、Ni、Cu、Pb的含量。實施例2實驗結果 1)臭椿植株生物量
通過對表中數據的分析我們發現，生長在堆肥上的臭椿幼苗與對照相比，植株相對比較矮小。對照上的根、莖的生物量分別為堆肥上4. 1倍和1. 4倍。這是因為植物生長除了對環境的要求外，還有對栽培土壤的物理、化學及生物學性質的要求。可能是堆肥中各種重金屬的含量較高，從而抑制了植株的生長。臭椿幼苗的根對重金屬的富集
生長在堆肥和對照上的臭椿幼苗的根中不同重金屬的含量見表2。
權利要求
1.臭椿在富集生活垃圾堆肥重金屬方面的應用；其中所述的臭椿為在垃圾堆肥厚度為20-50cm，生長45-90天所獲得的臭椿幼苗；所述的重金屬為Si、Pb、Cu、Cr、Ni、Cd。
2.權利要求1所述的應用，其中臭椿幼苗在富集生活垃圾堆肥重金屬Si方面的應用
全文摘要
本發明公開了臭椿在富集生活垃圾堆肥重金屬方面的應用；通過鎮壓使堆肥變的結實平坦，作為修復工程用地；在工程用地上，培植臭椿為研製材料，通過對臭椿的根、莖、葉3部分重金屬含量的分析，研究臭椿對垃圾堆肥中6種重金屬(Cr、Cd、Zn、Ni、Cu、Pb)的富集作用。結果表明，重金屬在臭椿體內的富集與分布因重金屬的種類不同而有所差別。而且，臭椿幼苗的不同部位對重金屬的富集量也不同，葉對Cr、Cu、Pb、Ni富集量要大些；莖對Cd的富集量要大些；根對Zn的富集量要大些。本發明為臭椿修復重金屬的利用提供依據。
文檔編號A01G7/00GK102177801SQ20111005972
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月14日 優先權日2011年3月14日
發明者多立安, 趙樹蘭 申請人:天津師範大學