[发明专利]一种利用能源植物甜高梁及其衍生产品可持续性修复含镉盐碱地的方法

说明书

一种利用能源植物甜高梁及其衍生产品可持续性修复含镉盐碱地的方法，涉及综合环境修复技术领域。本发明的目的是为了解决镉污染对植物的生理生化造成不利影响，以及抑制叶绿素的生物合成进而导致植物生物量的减少或植物死亡等现象的问题。方法：首先在含镉盐碱地上种植能源作物甜高梁，成熟后收割甜高梁，以茎秆进行L‑乳酸发酵，提取的L‑乳酸进行PLA材料的制备，产生经济效益。收集发酵产生的废渣用作生物燃料颗粒实现能源循环，回收废液回用于含镉盐碱地进行修复，循环往复。本发明可获得一种利用能源植物甜高梁及其衍生产品可持续性修复含镉盐碱地的方法。

技术领域

本发明涉及综合环境修复技术领域，具体涉及一种利用能源植物甜高梁及其衍生产品可持续性修复含镉盐碱地的方法。

背景技术

中国土壤污染中最为严重的是镉污染，其点位超标率高达7.0％，踞重金属污染之首。镉作为一种迁移性强和毒性高的金属，极易转化为营养覆盖，最终进入食物链，且经营养级的传递，镉的浓度能够通过生物放大作用逐级增加。土壤中的镉很容易被植物摄取，随后对植物的生理生化产生极大的影响；它可通过影响植物的抗氧化系统，增加植物中活性氧的产生，出现氧化应激，进而导致植物氧化损伤。另外镉胁迫会抑制叶绿素的生物合成，进而影响光合作用，最终表现在植物生物量的减少或植物死亡等现象。土壤中重金属的形态是影响其生物有效性及生物毒性的关键，镉在土壤中存在多种化学形态，如交换态、碳酸盐结合态和氧化物结合态等，不同化学形态之间的活性差异较大，了解其在土壤中化学形态的改变对于镉污染土壤的修复至关重要。通过不同土壤改良剂的施用，可以达到改变镉在土壤中的化学形态，从而降低镉的生物毒性，或促进其向地上部分迁移，进而减少土壤中镉的含量。

目前土壤镉污染修复的研究热点主要集中在：1、植物修复，通过超富集植物，减少土壤中镉的含量，如皇竹草、菖蒲和龙葵等，虽然具有较强的富集镉性能，但富集后仍需解决资源利用的问题，避免吸收的镉进入食物链。因此急需寻找生物量大、再利用价值高、富集能力强以及生长周期短的植物。2、生物炭，大量研究表明在污染土壤中投加生物炭可减少土壤中有效镉的含量，通过生物炭的吸附固定作用，减少其对植株的胁迫，但原料不同的生物炭，效果差异明显，且长期使用存在镉溢出的风险。而土壤性质的改善是持久战，需要长久的进行下去，故在达到环境效益的同时，仍需实现经济效益，如此才可可持续的发展。故植物修复是最为合适的，但需要综合可持续的修复方案。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供一种利用能源植物甜高梁及其衍生产品可持续性修复含镉盐碱地的方法。本发明基于重金属污染土壤修复，土壤修复的可持续性问题提出的综合治理方法，提出以植物修复技术为主，施加土壤改良剂为辅的综合策略进行土壤修复工作，以降低土壤镉含量，提升土壤有机质，优化土壤结构。提出“先除镉，后降碱”的方案实现修复含镉盐碱地的目的，本发明方法所述的方案为：首先在含镉盐碱地上种植能源作物甜高梁，成熟后收割甜高梁，以茎秆进行L-乳酸发酵，提取的L-乳酸进行PLA材料的制备，产生经济效益。收集发酵产生的废渣用作生物燃料颗粒实现能源循环，回收废液回用于含镉盐碱地进行修复，循环往复。通过持续的甜高粱种植，含镉盐碱地中的镉被转移，土壤镉含量降低至安全阈值，产生的发酵残渣无需进行镉回收，可直接施用于土壤，利用其中的有机酸，如乳酸、少量的乙酸中和土壤碱度，减轻盐碱胁迫。同时富含的有机、无机养分可提升土壤微生物活跃度，改善土壤理化结构，最终实现土壤修复的目的。

一种利用能源植物甜高梁及其衍生产品可持续性修复含镉盐碱地的方法，按以下步骤进行：

步骤一：在含镉盐碱地上种植甜高粱；待甜高粱收获时，切除其叶和根部，将甜高粱茎秆粉碎后打包，并在阴凉、密闭条件下青贮，得到甜高粱青贮，甜高粱青贮的总含固率为5～10％；