專利名稱：一種利用桑樹修復生活垃圾堆肥重金屬Cd的方法
技術領域：
本發明屬于環境保護技術領域，涉及城市生活垃圾堆肥的治理及修復方法。更具體的說是一種利用桑樹修復生活垃圾堆肥中Cd的方法。
背景技術：
將城市生活垃圾收集成堆、保溫儲存、發酵，在人工控制條件下，利用微生物的生物化學作用，將垃圾中的有機物降解轉化為穩定的類似腐殖質土壤物質的過程稱為垃圾的堆肥處理。該處理過程將垃圾中的易腐有機物分解，轉變成富含有機物和氮、磷、鉀等營養元素的有機肥料，使垃圾又回到自然界的參與良性的物質循環，是經濟有效處理和消納城市垃圾的重要途徑。就我國垃圾的具體情況來看，生活垃圾中的易腐有機物含量較高，采用堆肥技術可以達到較好的處理效果。將生活垃圾進行堆肥化處理既可解決城市垃圾的出路問題，又可達到再資源化的目的，具有一定的經濟效益和社會效益。并且目前，世界各國都把城市固體廢棄物的“無害化、減量化、資源化”的“三化”方針作為綜合解決城市垃圾的原則，從這一發展趨勢上看，采用堆肥法處理城市垃圾符合這一方向，并被視為處理城市生活垃圾、下水污泥的一條值得重視的途徑。由于垃圾堆肥中還含有重金屬、病原菌等物質，因此直接用于農業使人們擔心會造成農產品品質不良，污染環境，危害健康的負效應，從而嚴重影響了其農用前景。李秀文等(2001)研究了連續施用堆肥對大白菜品質的影響，結果表明連續使用堆肥后大白菜維生素C的含量降低，且堆肥使用量越多降幅越大，大白菜粗纖維含量各處理均比對照有明顯下降。垃圾堆肥中的重金屬污染問題具有最嚴重的負面效應，如何降低堆肥中重金屬的毒害效應，完善和提高堆肥技術和質量已經成為近年來垃圾堆肥研究中的熱點問題。Vincent (1999)在美國Calverton農場研究發現垃圾堆肥中重金屬含量是農場土壤的3 20倍，隨著垃圾堆肥施入量的增加(21 62 t/ha) 土壤中重金屬含量顯著增加。 Bhattacharyya等(2005)研究了施用垃圾堆肥對水稻(Vryza sativa L.)及土壤中Cu和 Zn含量的影響，結果表明Cu和Si在水稻稻稈中的含量顯著高于籽粒，同時垃圾堆肥明顯地提高了土壤中可淋溶態Cu和Si的含量。因此長期施用垃圾堆肥必須對植物和土壤中的重金屬含量進行定期的監測以避免發生污染。可見，垃圾堆肥是目前廣泛應用且經濟有效處理和消納城市垃圾的重要途徑之一。垃圾堆肥中含有豐富的N、P等有機養分，是發展農業、蔬菜、林木生產等方面的有效資源，它曾被當作有機肥料施入農田。但是近些年發現垃圾堆肥中重金屬含量比較高，長期用于農田會導致土壤重金屬污染，并在作物中富集，沿食物鏈對人體的健康構成威脅。因而如何降低垃圾堆肥中重金屬的危害是一個重要的研究課題。1983年，美國科學家Chaney提出了“植物修復(Phytoremediation)”的新概念，該思想旨在利用植物修復重金屬污染的土壤和水體。用植物來修復土壤或水體重金屬污染， 成功與否取決于2個方面植物體內重金屬含量的高低和植物生物量的大小。Saifullah(2009)在文章中總結植物提取的成功與否取決于生物量大小，植物中重金屬濃度大小以及根中重金屬可利用部分多少。一般情況下，超積累植物都是低生物量，生長緩慢的植物。此外，超積累植物以草本植物居多，這些植物一旦沒有得到及時收割，將會很快腐爛，這樣重金屬又將重新回到土壤中，這也是其不利條件之一。在此背景下，前人進行了深入研究后發現，利用一些螯合劑等可以活化土壤中的重金屬，以促進其向植物地上部分運輸，提高植物對重金屬的富集程度。木本植物以其特有的生物學特性，對土壤重金屬具有一定的吸收蓄積能力，如刺槐{Robinia pseudoacacia L··)、毛白楊(Popul us tomentosa Carr.)等)(寸重金屬均有較強的抗性或吸收能力。因此，近些年來，一些研究者把木本植物作為研究對象，尋找能夠富集重金屬的品種。徐愛春等(2006)以柳樹為研究對象，研究了柳樹對Cd的吸收、積累以及耐受性，表明柳樹對環境Cd污染具有一定的吸收蓄積能力，且具有較強的耐受性。城市生活垃圾堆肥中含有許多重金屬，能導致土壤的重金屬污染，但同時它又含有植物生長所需的各種營養元素，因此，研究垃圾堆肥中重金屬元素的植物修復，使其合理資源化具有重要的意義。這里需要進步支出的是與草本植物相比，木本植物在基質重金屬方面具有很大的優勢，即木本植物可較長久地將重金屬保持在體內。雖然木本植物修復重金屬方面研究受到肯定，相關系統的研究并多見；而關于桑樹用于對生活垃圾堆肥中重金屬富集的研究未見報道。
發明內容
本發明的目的在于以重金屬污染的生活垃圾堆肥基質為修復基地實驗地，其基質中Cd污染較為嚴重。實驗以建植四年的木本植物桑樹作為對象，通過施加不同濃度EDTA與 (MM)2SO4，旨在研究桑樹對生活垃圾堆肥中重金屬的富集效應，為桑樹基質重金屬修復及生活垃圾堆肥安全有效利用提供依據。為實現上述目標，本發明提供了如下的技術方案
一種采用桑樹修復生活垃圾堆肥重金屬Cd的方法，其特征在于按如下的步驟進行
(1)在桑樹生長4年的實驗地上，平鋪厚度為20-50cm生活垃圾堆肥，通過鎮壓使堆肥變的結實平坦；
(2)淋洗液的配制
1)50mmol/LEDTA或 lOOmmol/LEDTA ；或
2)lg/L (NH4)2SO4 ；或
3)50mmol/L-IOOmmol/L EDTA lg/L(NH4)2SO4 的重量體積比為 1:0. 01-0. 03 配制淋洗
液；
(3)將上述淋洗液分別沿選好的桑樹植株根部進行澆灌，澆灌的速度10-50ml/分，以確保所澆灌的溶液都集中在植株的根部，觀察植株生長情況，20天后采集樣品植株；
(4)對采集的樣品植株每一株都進行高度測量，再將其分為地上部分和地下部分，分別標號包裹起來，放入烘箱中，80°C條件下烘干至恒重，最后粉碎樣品；
(5)準確稱量每株植株的每一段粉碎樣品三份，每份各0.2g，采用HNO3濕法并用微波消解儀進行消化，采用TAS-990原子吸收分光光度計測定其中Cd的含量。本發明所述采用桑樹修復生活垃圾堆肥重金屬Cd的方法，其中地上部分和地下部分的分段指的是按0-50cm莖、50-100cm莖、100-150cm莖、150cm、150cm以上葉或150cm以下葉進行分段。本發明所述采用桑樹修復生活垃圾堆肥重金屬Cd的方法，其中的淋洗液為Ig/ L(NH4)2S04。本發明進一步公開了采用桑樹修復生活垃圾堆肥重金屬Cd的方法在富集生活垃圾堆肥重金屬Cd方面的應用。本發明更加詳細的修復方法
材料于2004年建植，設在天津師范大學六里臺校區，地理位置為北緯實驗地設在天津師范大學校園內，地理位置為北緯39° 13'、東經117° 2'，屬暖溫帶半濕潤季風型氣候，年平均氣溫12. 3 0C，平均降水量550 680mm。生活垃圾堆肥取自天津小淀垃圾堆肥處理廠，實驗地面積為10X22 m2，充分整地后，將總重為50 t的生活垃圾堆肥平鋪于試驗地上，再通過鎮壓使堆肥變的結實平坦，堆肥基質平均厚度為20 cm。桑樹在該實驗地生長了 4年。隨機選取5株大小相似的桑樹植株作為實驗樣品，分為5個處理。化學協同方法
分別配制濃度為 50mmol/L 的 EDTAU00 mmol/L 的 EDTA、50 mmol/L 的 EDTA +1 g/ L(NH4)2S04、100mmol/L 的 EDTA +1 g/L(NH4)2SO4 的 EDTA 溶液各 1L，并以 0 mmol/L EDTA 溶液為對照(CK)。把上述溶液分別沿選好的桑樹植株根部進行澆灌，澆灌的速度要慢，以確保所澆灌的溶液都集中在植株的根部。觀察植株生長情況，20天后采集樣品植株。樣品前期處理
對采集的樣品植株每一株都進行高度測量，再將其分為地上部分和地下部分，其中地上部分又按 0-50 cm 蓮、50-100 cm 莖、100_150cm 莖、150cm 以上莖、150 cm 以上葉、150cm 以下葉進行分段，分別標號包裹起來，放入烘箱中，80°C條件下烘干至恒重，最后粉碎樣品。指標測定
準確稱量每株植株的每一段粉碎樣品三份，每份各0. 2 g，采用HNO3濕法并用微波消解儀進行消化。先將樣品放入標準罐中，加入4mL HNO3,控制罐中加入6mL HNO3，調整消解條件，壓強為20MPa，溫度為180°C，時間％iin，最后消化液用1%的HNO3溶解、定容到25 mL的容量瓶中，采用TAS-990原子吸收分光光度計測定其中Cd的含量。堆肥背景值測量方法同樣品測量方法。數據處理實驗結果為3次重復，并利用SPSS進行數據統計，Excel進行圖表制作。研制結果分析
3. 1堆肥基質的重金屬含量背景分
測得堆肥中三種重金屬含量背景值如下表1，比較可以看出堆肥基質中的各種重金屬的含量都比土壤中高出數百倍，因此，在作為土壤種植作物前有必要對堆肥重金屬進行凈化修復。
權利要求
1.一種采用桑樹修復生活垃圾堆肥重金屬Cd的方法，其特征在于按如下的步驟進行(1)平鋪厚度為20-50cm生活垃圾堆肥，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，培植桑樹，并經生長4年后，用于生活垃圾堆肥中Cd的修復；(2)淋洗液的配制1)50mmol/LEDTA或 lOOmmol/LEDTA ；或2)lg/L (NH4)2SO4 ；或3)50mmol/L-IOOmmol/L EDTA :lg/L(NH4)2SO4 的重量體積比為 1:0. 01-0. 03 ；(3)將上述淋洗液分別沿選好的桑樹植株根部進行澆灌，澆灌的速度10-50ml/分，以確保所澆灌的溶液都集中在植株的根部，觀察植株生長情況，20天后采集樣品植株；(4)對采集的樣品植株每一株都進行高度測量，再將其分為地上部分和地下部分，分別標號包裹起來，放入烘箱中，80°C條件下烘干至恒重，最后粉碎樣品；(5)準確稱量每株植株的每一段粉碎樣品三份，每份各0.2g，采用HNO3濕法并用微波消解儀進行消化，采用TAS-990原子吸收分光光度計測定其中Cd的含量。
2.權利要求1所述的方法，其中地上部分和地下部分指的是按0-50cm莖、50-100cm 蓮、100-150cm蓮、150cm、150cm以上葉或150cm以下葉進行分段。
3.權利要求1所述的方法，其中的淋洗液為lg/L(NH4) 2S04。
4.權利要求1所述采用桑樹修復生活垃圾堆肥重金屬Cd方法在富集生活垃圾堆肥重金屬Cd方面的應用。
全文摘要
本發明涉及一種利用桑樹修復生活垃圾堆肥中Cd的方法。平鋪厚度為20-50cm生活垃圾堆肥，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，培植桑樹，并經生長4年后，用于生活垃圾堆肥中Cd的修復。將EDTA與(NH4)2SO4淋洗液沿選好的桑樹植株根部進行澆灌，澆灌的速度10-50ml／分，以確保所澆灌的溶液都集中在植株根部，觀察植株生長情況，20天后采集樣品植株；經后處理后采用TAS-990原子吸收分光光度計測定桑樹中Cd的含量。本發明的方法為桑樹基質重金屬修復及生活垃圾堆肥安全有效利用提供了依據。
文檔編號C05F9/04GK102172162SQ20111005972
公開日2011年9月7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:天津師范大學