植物在土壤修復(fù)中的應(yīng)用方案畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

常州工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文PAGE目錄第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研…………第二部分設(shè)計(jì)說(shuō)明………………………第三部分設(shè)計(jì)成果……………………第四部分結(jié)束語(yǔ)…………第五部分致謝…………第六部分參考文獻(xiàn)…………………

第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)設(shè)計(jì)湖南東洞庭湖區(qū)重金屬污染土壤的修復(fù)方案。設(shè)計(jì)的思路與方法土壤Cd污染現(xiàn)狀與修復(fù)方法，東洞庭湖土壤重金屬污染狀況,蔞蒿對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)效果.植物修復(fù)技術(shù)對(duì)現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境的影響簡(jiǎn)介植物修復(fù)技術(shù)是近20年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)用于污染土壤治理的新技術(shù),處于實(shí)驗(yàn)室或模擬試驗(yàn)階段的研究結(jié)果較多,商業(yè)性應(yīng)用有待于該技術(shù)的進(jìn)一步成熟和創(chuàng)新型技術(shù)的開(kāi)發(fā)。本文討論植物修復(fù)有機(jī)污染土壤的機(jī)理,綜述近年來(lái)國(guó)內(nèi)外植物修復(fù)有機(jī)污染土壤的研究進(jìn)展分析植物修復(fù)的優(yōu)勢(shì)和存在問(wèn)題,并探討該領(lǐng)域今后的研究方向。大量有機(jī)農(nóng)藥的施用及石油的不合理開(kāi)發(fā)利用,土壤有機(jī)物污染問(wèn)題非常普遍。土壤污染后,不僅影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì),而且會(huì)通過(guò)食物鏈影響生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)健康。目前中國(guó)土壤有機(jī)污染狀況令人堪憂(yōu)。廉價(jià)、高效、安全地處理土壤中的有機(jī)污染物已成為大家關(guān)注的重點(diǎn)。植物修復(fù)作為一種新型的、有前途的環(huán)境污染治理技術(shù)，將蔞蒿、南艾蒿、水芹等幾種植物作為洞庭湖污染土壤治理的植物。不同植物對(duì)洞庭湖土壤中重金屬Cd的修復(fù)效果分析壤有機(jī)物污染物按污染來(lái)源分為石油烴類(lèi)(TPH)、有機(jī)農(nóng)藥、持久性有機(jī)污染物(POPs)、爆炸物(TNT)和有機(jī)溶劑。各類(lèi)土壤有機(jī)污染物的來(lái)源、特性及其危害。植物修復(fù)的最終結(jié)果應(yīng)以修復(fù)效果來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。植物對(duì)環(huán)境的修復(fù)效果，可通過(guò)植物對(duì)污染物的提取量或環(huán)境中污染物的減少量來(lái)進(jìn)行核算。特別對(duì)于開(kāi)放空間的土地區(qū)域來(lái)講(土壤的實(shí)際質(zhì)量不宜確定)，土壤介質(zhì)中重金屬的削減量不易進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)算，故可通過(guò)植物體內(nèi)重金屬的蓄積量來(lái)表示(即植株干重與富集濃度的乘積:W干wCs，假設(shè)植物體內(nèi)的重金屬全部來(lái)源于土壤介質(zhì))?？紤]到南洞庭湖濕地調(diào)查區(qū)的地形特征和植被分布特點(diǎn)，本研究利用單位面積樣方內(nèi)植物地上部分對(duì)Cd的提取量來(lái)表征該種植物的Cd污染修復(fù)效果。第二部分設(shè)計(jì)說(shuō)明關(guān)于蔞蒿的重金屬吸收說(shuō)明壤有機(jī)物污染物按污染來(lái)源分為石油烴類(lèi)(TPH)、有機(jī)農(nóng)藥、持久性有機(jī)污染物(POPs)、爆炸物(TNT)和有機(jī)溶劑。各類(lèi)土壤有機(jī)污染物的來(lái)源、特性及其危害。植物修復(fù)法(Phytoremediation)是利用綠色植物來(lái)轉(zhuǎn)移、容納或轉(zhuǎn)化污染物使其對(duì)環(huán)境無(wú)害。植物修復(fù)的對(duì)象是重金屬、有機(jī)物或放射性元素污染的土壤及水體。在所有植物中，萎篙地上部分對(duì)Cd的蓄積量最高(約80mg)，即在進(jìn)行植被調(diào)查的當(dāng)季，每平方米樣方內(nèi)的萎篙植株可從濱岸帶濕地土壤中提取80mg左右的重金屬Cd，聚類(lèi)效果圖也顯示萎篙因具有最高的Cd修復(fù)效果而單獨(dú)聚為一類(lèi)，其在樹(shù)狀圖上的距離長(zhǎng)度明顯高于其他各類(lèi);南艾篙對(duì)Cd的富集量也較高(40mg左右)，因此對(duì)濕地土壤Cd污染的修復(fù)效果也較好，其在聚類(lèi)圖中居于第二類(lèi)，樹(shù)狀圖中的距離長(zhǎng)度與其他植物相比也有明顯差別;蘆葦和南荻的地上部Cd富集濃度雖低，但二者生物量相對(duì)較高，故對(duì)土壤中Cd的提取量在這8類(lèi)植物中仍處于較高水平，另外考慮到蘆葦和南荻作為濕地經(jīng)濟(jì)作物而在每年秋冬季節(jié)被大量刈割，因此該兩種植物對(duì)凈化濕地土壤Cd污染的貢獻(xiàn)最大;水芹、蔭草、辣寥等植物雖具有較高的富集濃度或根莖轉(zhuǎn)移系數(shù)，但由于其生物量較小，故在自然狀態(tài)下對(duì)Cd的去除能力較低。從聚類(lèi)效果來(lái)看，南荻和蘆葦、水芹和蔭草兩組植物因各自具有相近的Cd修復(fù)效果而分別聚成一類(lèi)，雖居于聚類(lèi)圖的同一層次，但南荻和蘆葦對(duì)Cd的修復(fù)效果遠(yuǎn)高于水芹和蔭草。八棱麻和辣寥對(duì)Cd的修復(fù)效果略高于水芹和蔭草，但顯著低于蘆葦和南荻，居于第4類(lèi)位置。2.植物對(duì)土壤修復(fù)方式2.1phytoextraction植物提取植物提取最早由Chaney提出,它是指利用一些對(duì)重金屬具有較強(qiáng)富集能力的特殊植物從土壤中吸取重金屬,將其轉(zhuǎn)移、貯存到地上部并通過(guò)收獲植物地上部而去除土壤中污染物的一種方法；該方法適合于從污染的土壤中去除如Pb、Cd、Ni、Cu、Cr、V或土壤中過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如NH4NO3等。植物提取，又叫植物萃取(Phytoextraction)，是植物修復(fù)技術(shù)之一。其原理：種植一些特殊植物,利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物質(zhì)并運(yùn)移至植物地上部,通過(guò)收割地上部物質(zhì)帶走土壤中污染物的一種方法。植物提取作用是目前研究最多,最有發(fā)展前景的方法。該技術(shù)利用的是一些對(duì)重金屬具有較強(qiáng)忍耐和富集能力的特殊植物。要求所用植物具有生物量大、生長(zhǎng)快和抗病蟲(chóng)害能力強(qiáng)的特點(diǎn),并具備對(duì)多種重金屬較強(qiáng)的富集能力。此方法的關(guān)鍵在于尋找合適的超富集植物和誘導(dǎo)出超級(jí)富集體。2.2phytostabilisation植物固定原理：利用植物根際的一些特殊物質(zhì)使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為相對(duì)無(wú)害物質(zhì)的一種方法。植物在植物穩(wěn)定中主要有兩種功能：保護(hù)污染土壤不受侵蝕，減少土壤滲漏來(lái)防止金屬污染物的淋移;通過(guò)金屬根部的積累和沉淀或根表吸持來(lái)加強(qiáng)土壤中污染物的固定。應(yīng)用植物穩(wěn)定原理修復(fù)污染土壤應(yīng)盡量防止植物吸收有害元素，以防止昆蟲(chóng)、草食動(dòng)物及牛、羊等牲畜在這些地方覓食后可能會(huì)對(duì)食物鏈帶來(lái)的污染。然而植物穩(wěn)定作用并沒(méi)有將環(huán)境中的重金屬離子去除，只是暫時(shí)將其固定，使其對(duì)環(huán)境中的生物不產(chǎn)生毒害作用，但并沒(méi)有徹底解決環(huán)境中的重金屬污染問(wèn)題。如果環(huán)境條件發(fā)生變化，重金屬的生物可利用性可能又會(huì)發(fā)生改變。因此，植物固定不是一個(gè)很理想的修復(fù)方法。2.3phytovolatilization植物揮發(fā)原理：通過(guò)植物的吸收促進(jìn)某些重金屬轉(zhuǎn)移為可揮發(fā)態(tài)，揮發(fā)出土壤和植物表面，達(dá)到治理土壤重金屬污染的目的。有些元素如Se、As和Hg通過(guò)甲基化揮發(fā)，大大減輕土壤的重金屬污染。如B.Juncea能使土壤中的Se以甲基硒的形式揮發(fā)去除。還有的研究表明煙草能使毒性大的二價(jià)汞轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的零價(jià)汞。Rugh等將細(xì)菌的汞還原酶基因轉(zhuǎn)入Arabidopsistfialiana中，發(fā)現(xiàn)該植物對(duì)HgCl2的抗性和將Hg2+還原為Hg的能力明顯增強(qiáng)。這一方法只適用于揮發(fā)性污染物，植物揮發(fā)要求被轉(zhuǎn)化后的物質(zhì)毒性要小于轉(zhuǎn)化前的污染物質(zhì)，以減輕環(huán)境害。由于這一方法只適用于揮發(fā)性污染物，應(yīng)用范圍很小，并且將污染物轉(zhuǎn)移到大氣和（或）異地土壤中對(duì)人類(lèi)和生物又一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此，它的應(yīng)用將受到限制。2.4phytoinfiltration植物過(guò)濾原理：借助植物羽狀根系所具有的強(qiáng)烈吸持作用，從污水中吸收，濃集，沉淀金屬或有機(jī)污染物，植物根系可以吸附大量的鉛，鉻等金屬.另外也可以用于放射性污染物，疏水性有機(jī)污染物(如三硝基甲苯TNT)的治理。進(jìn)行根濾作用所需要的媒介以水為主.因此根濾是水體，淺水湖和濕地系統(tǒng)進(jìn)行植物修復(fù)的重要方式，所選用的植物也以水生植物為主。2.5phyto-enhanceddegradation植物加強(qiáng)的降解作用原理：植物轉(zhuǎn)化也稱(chēng)植物降解(Phytodegradation)，指通過(guò)植物體內(nèi)的新陳代謝作用將吸收的污染物進(jìn)行分解，或者通過(guò)植物分泌出的化合物（比如酶）的作用對(duì)植物外部的污染物進(jìn)行分解。植物轉(zhuǎn)化技術(shù)使用于疏水性適中的污染物，如BTEX，TCE，TNT等軍用排廢.對(duì)于疏水性非常強(qiáng)的污染物，由于其會(huì)緊密結(jié)合在根系表面和土壤中，從而無(wú)法發(fā)生運(yùn)移.對(duì)于這類(lèi)污染物，更適合采用之后提到的植物固定和植物輔助生物修復(fù)技術(shù)來(lái)治理。第三部分設(shè)計(jì)成果1.洞庭湖土壤分析東洞庭全湖濕地0-20cm、20-40cm土壤層的重金屬平均含量均高于當(dāng)?shù)乇尘爸?，且在鹿角港口、城陵磯港口、岳?yáng)市區(qū)內(nèi)重金屬含量普遍高于其他各功能區(qū)。兩土層全區(qū)域的八種重金屬元素的平均含量大小順序均為：Zn>Cr>Cu>Ni>Pb>As>Cd>Hg。相關(guān)分析、因子分析和聚類(lèi)分析方法的結(jié)果表明，重金屬元素與TN、TP、有機(jī)質(zhì)的關(guān)系緊密，As、Hg、Cd、Pb、Zn主要來(lái)源于工礦企業(yè)廢水、交通尾氣、生活污水等，Ni、Cr、Cu主要來(lái)源于母巖的自然風(fēng)化，受人類(lèi)活動(dòng)較小。濕地土壤中重金屬污染狀況為：0-20cm土層中重金屬元素Cu、Ni、Cr基本為無(wú)污染水平，As、Hg、Pb、Zn為輕污染水平，Cd為中度污染水平；在20-40cm土層，As、Cu、Pb、Ni、Cr屬無(wú)污染水平，Hg、Zn屬輕污染水平，Cd屬重度污染水平，且Cd、Hg為該區(qū)域主要的污染物。東洞庭湖濕地土壤中的重金屬對(duì)人體的危害指數(shù)并未遠(yuǎn)低于閥值，因此其非致癌性和致癌性仍不可忽略。尤其對(duì)成人的危害要多加注意，這是因?yàn)槌扇伺c重金屬的接觸面積要大于兒童，相應(yīng)的危害指數(shù)成人要比兒童高一個(gè)數(shù)量級(jí)。2.蔞蒿植物修復(fù)污染土壤的機(jī)理種植方案蔞蒿植物在洞庭湖對(duì)重金屬的修復(fù)包括植物自身的吸收、運(yùn)輸以及植物的根際行為兩方面的機(jī)制。①植物對(duì)重金屬的吸收和富集，包括植物根系的吸收、植物向地上部分運(yùn)輸及在植物體內(nèi)貯存總系數(shù)比值都大于1。②植物的根際行為：植物根系由于生長(zhǎng)發(fā)育和生理代謝活動(dòng)，形成了一個(gè)不同于非根際的微生態(tài)系統(tǒng)，它是土壤、植物和微生物相互作用的場(chǎng)所，也是水分、養(yǎng)分和污染物進(jìn)入植物體內(nèi)的門(mén)戶(hù)。蔞蒿各個(gè)部位均出現(xiàn)Cd的富集，達(dá)0.096—0.300mg/kg^-1；曾經(jīng)試驗(yàn)證明蔞蒿是一種Cd、Zn的超量積累植物，品種間差異不顯著；盆栽試驗(yàn)證實(shí)蔞蒿根、莖、葉有強(qiáng)的Cd富集性,器官Cd含量為根〉莖〉葉，在20～240mg/kg^-1；污染砂土中，根、莖、葉的Cd含量最高分別為532.9、207.1、106.5mg/kg^-1。3.蔞蒿種植方案3.1蔞蒿的繁殖蔞蒿的繁殖方法有：扦插繁殖、分株繁殖、壓條繁殖和地下莖繁殖四種方法。常用方法為扦插繁殖。扦插繁殖：選擇生長(zhǎng)健壯、充實(shí)、無(wú)病蟲(chóng)害的半木質(zhì)化的蔞蒿莖稈，剪成長(zhǎng)15厘米左右的插條。除掉老化的枝條，截去頂端的嫩梢或葉腋生有花蕾的那段枝條，扦插時(shí)株距10厘米，行距20厘米，插條與地面約成45度角斜插入土，地面留1～2厘米，同時(shí)按緊土壤，灌透水，并保持土壤濕潤(rùn)約5～7天，就能萌芽生根。栽培地塊應(yīng)選用排灌方便、土質(zhì)疏松、有機(jī)質(zhì)含量豐富的砂質(zhì)壤土或沖積土。冷漿田、滲水田或無(wú)法排干水的低洼地不宜栽種，這類(lèi)地塊栽插后，不易發(fā)根，易引起死亡缺株。過(guò)于粘重的土壤也不利于地下根莖的生長(zhǎng)和嫩莖的萌發(fā)，使產(chǎn)量降低。3.2整地施基肥扦插前一星期，將地全面翻耕，深度約20厘米，每667m2施腐熟的豬糞1500kg、腐熟干雞糞500kg、腐熟餅肥100kg及石灰50～100kg，將土與肥耙勻耕平后作畦，畦高10～20厘米，寬1.3～1.5米，畦面土粒要細(xì)碎、平整，并使肥料保留在淺層（5～10厘米）土壤中，畦溝寬40厘米，深15～20厘米，畦溝、圍溝和灌溉主溝渠連通。3.3芽前除草作好畦后即要選用適當(dāng)除草劑進(jìn)行芽前除草，每667m2可選用72%都爾乳油100ml，加水50kg或50%乙草胺乳油100ml，加水50kg進(jìn)行土表噴霧。施藥地塊土壤含水量不低于60%，施藥時(shí)間宜在晴天上午9時(shí)以前、下午4時(shí)以后進(jìn)行，陰天全天均可，下雨天不噴，噴藥后4小時(shí)內(nèi)遇大雨時(shí)需重噴。噴藥后1～3天即可扦插。3.4扦插定植蔞蒿人工栽培宜每年種一次，一般多采用扦插繁殖。扦插時(shí)期5月～8月均可，而以6月下旬到7月上旬為宜，此時(shí)蔞蒿的老莖稈生長(zhǎng)粗壯、充實(shí)，又正值梅雨季節(jié)，易生根發(fā)芽，成活率高。若扦插過(guò)早，不利于經(jīng)濟(jì)利用土地，扦插過(guò)晚，則采收期推遲，產(chǎn)量受影響。蔞蒿扦插時(shí)要求先將哇面灌透水，然后選擇粗壯無(wú)病蟲(chóng)害的半木質(zhì)化莖稈，去掉老化的基部和幼嫩的頂端，剪成15厘米長(zhǎng)的插條，扦插時(shí)，插條芽朝上，插條與地面成45度角斜插入土，地面露出1～2厘米即可，株距10厘米，行距20厘米，平均每畝2.5～3萬(wàn)株苗左右，同一塊田內(nèi)盡量用粗度一致的插條，以便出芽整齊，方便管理。3.5田間管理3.5.1水肥管理及除草：蔞蒿扦插完后應(yīng)立即灌水，以后要及時(shí)灌水，保持田間土壤濕潤(rùn)疏松，切忌土壤干裂。夏季灌水時(shí)間應(yīng)在早、晚進(jìn)行，冬季灌水應(yīng)選擇晴天中午進(jìn)行。一般采用浸灌，以減少肥分流失和土壤板結(jié)，每次灌透水后，待畦面土壤發(fā)白發(fā)干時(shí)再重灌。宜結(jié)合采收進(jìn)行追肥，每次采收后每畝用10～15%糞水1500～2000kg澆施一次。封行前，要及時(shí)結(jié)合中耕拔除雜草，中耕時(shí)宜淺鋤，切忌傷根和鋤斷地下根莖。3.5.2打頂摘心：8月中旬在開(kāi)花之前打去主莖，促進(jìn)側(cè)芽生長(zhǎng)，減少開(kāi)花、結(jié)籽的養(yǎng)分消耗，提高光合能力，積累根部養(yǎng)分，為翌年高產(chǎn)打下基礎(chǔ)。3.5.3適時(shí)覆蓋：武漢地區(qū)于11月中旬平地割除地上莖稈，同時(shí)清除田間枯枝殘葉。淺松土，注意勿傷地下根狀莖，并結(jié)合澆透水施人糞尿3000kg～4000kg/667m2或有機(jī)復(fù)合肥50kg/667m2。5～7天后扣大棚。棚內(nèi)晝溫宜在17～23℃，最高不超過(guò)25℃，并注意通風(fēng)降濕。3.5.4病蟲(chóng)害防治1)蔞蒿白絹病防治措施：發(fā)病初期可用350g地菌凈加細(xì)干土40kg混勻后撒施莖基部土壤，或20%粉銹寧乳油2000倍液噴霧1次。２)蟲(chóng)害主要有蚜蟲(chóng)、玉米螟。蚜蟲(chóng)可用40%的樂(lè)果乳劑，加水1000倍噴霧防治。玉米螟可用25%殺蟲(chóng)雙水劑800～1000倍液或5%來(lái)福靈乳油2000倍液噴霧1次，安全間隔期15天。第四部分結(jié)束語(yǔ)在此要感謝我的指導(dǎo)老師賓秋實(shí)對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。

第五部分致謝通過(guò)這三個(gè)月來(lái)的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已接近尾聲，作為一個(gè)大專(zhuān)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，讓我按時(shí)完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在畢業(yè)論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到了許許多多的困難。在此我要感謝我的指導(dǎo)老師給我悉心的幫助和對(duì)我耐心而細(xì)致的指導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)有很多錯(cuò)誤，但是賓秋實(shí)老師仍然細(xì)心地糾正圖中的錯(cuò)誤。除了敬佩老師的專(zhuān)業(yè)水平以外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作，我才得以解決畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的種種問(wèn)題。同時(shí)感謝我院、系領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們的教導(dǎo)和關(guān)注;感謝大學(xué)三年傳授我們專(zhuān)業(yè)知識(shí)的所有老師。謝謝你們嘔心瀝血的教導(dǎo)。還有謝謝我周?chē)耐芭笥?，他們給了我無(wú)數(shù)的關(guān)心和鼓勵(lì)，也讓我