[发明专利]硫素-二维电场-植物联合修复镉污染土壤的方法和结构

说明书

本发明涉及土壤污染治理技术领域，更为具体的说是涉及一种化学试剂结合二维电场及超富集植物联合修复镉污染土壤的方法和结构，该结构以硫素作为化学修复剂，通过构建二维电场，配合镉超富集植物，实现对镉污染土壤的修复，所述二维电场由位于土壤表层水平位的阴极电极与位于较低水平位的阳极电极组成，所述阴极电极位于两个阳极电极连线的中点处，所述镉超富集植物种植在阳极电极与阴极电极水平间隔内，所述硫素层设置在土壤表层，所述阳极电极和阴极电极分别连接至供电系统。利用硫素对土壤中重金属的活化能力，以及二维电场对重金属的定向迁移能力，能有效提高超富集植物对土壤中重金属的提取效率，同时降低化学诱导过程中重金属的淋溶风险。

技术领域

本发明涉及土壤污染治理技术领域，特别是涉及重金属污染土壤的修复治理领域，更为具体的说是涉及硫素-二维电场-植物联合修复镉污染土壤的结构和方法。

背景技术

随着工业化和城市化的加快，污水灌溉、涉重企业“三废”的大量排放、农药化肥的不合理使用等导致我国农田重金属污染问题日益严重。2014年环境保护部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国耕地土壤点位超标率达19.4％。重金属等无机污染物超标点位占总超标点位的82.8％，其中以镉污染最为严重，样品点位超标率达到7％。每年生产的镉含量超标农产品已超过14.6亿kg，形式十分严峻。

镉是生物毒性最强的重金属元素之一，其生物有效高，在土壤中移动性强，极易被植物吸收而进入食物链，严重影响我国农作物及产品安全，进而威胁居民人体健康。因此，修复镉污染土壤对于保障作物安全生产和居民人体健康具有十分重要和迫切的现实意义。

植物修复技术作为一种新兴的绿色环保生物技术，与传统修复方法相比，具有成本低、效益高、环境友好，且可大面积进行原位修复等优点，逐渐引起社会广泛关注。其中，利用超积累(镉富集)植物进行植物提取的修复技术已逐渐成为修复重金属污染土壤的有效途径。但是大多数镉超富集植物根系较浅，生物量较小，仅能超量镉富集根际范围内且有效性较高的重金属，其修复效率受到土壤中重金属可及性和生物有效性的限制。

农艺措施、化学辅助以及生物强化技术等可增加超积累植物对土壤中重金属的吸收积累，提高植物提取效率。但是，在化学辅助方法中添加的络合剂如EDTA，会抑制植物的生长并导致重金属的淋溶风险。

目前，也有利用电动-植物联合修复的方法，在这一修复方法中电极的布置方式对于植物富集重金属镉具有重要的影响。目前研究较多的一维水平电场无法实现重金属在垂直方向上的迁移。垂直直流电场与络合剂联合使用，可有效控制络合诱导植物修复过程中的环境风险。然而，垂直电场在实际修复过程中需要挖掘土壤安装电极，存在实施难度大、修复成本高的问题。因此，无法经济、有效解决植物修复技术中存在的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何合理布设电场，从而不仅能够解决植物修复中存在的根系短、重金属可及性低、有效性低所产生的修复限制问题，而且更重要的是该方法要具有在实际应用中的可操作性。

为了解决这一技术问题，本发明首先公开了一种化学试剂结合二维电场及超富集植物联合修复镉污染土壤的结构，该结构以硫素作为化学修复剂，通过构建二维电场，结合镉超富集植物，实现对镉污染土壤的修复，所述二维电场由位于土壤表层水平位的阴极电极与位于较低水平位的阳极电极组成，所述阴极电极位于两个阳极电极连线的中点处，所述镉超富集植物种植在阳极电极与阴极电极水平间隔内，所述硫素施加在污染土壤的耕层中，所述阳极电极和阴极电极分别连接至供电系统。

同时，在本发明中，还优选所述阳极电极为石墨棒电极。

同时，在本发明中，进一步优选所述阴极电极为不锈钢网状电极。

作为一个优选的技术方案，本发明进一步公开所述石墨棒阳极电极垂直安装深度为土壤20-30cm，所述不锈钢网状阴极电极垂直安装于土壤表层。