植物在土壤修复中的应用方案毕业设计论文.docx

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植物在土壤修复中的应用方案毕业设计论文

第一部分设计任务与调研…………………………………………………………

第二部分设计说明………………………………………………………………………

第三部分设计成果……………………………………………………

第四部分结束语…………………………………………………………………………

第五部分致谢…………………………………………………………………………

第六部分参考文献…………………………………………………………………

第一部分设计任务与调研

1.毕业设计的主要任务

设计湖南东洞庭湖区重金属污染土壤的修复方案。

2.设计的思路与方法

土壤Cd污染现状与修复方法，东洞庭湖土壤重金属污染状况,蒌蒿对Cd污染土壤的修复效果.

3.植物修复技术对现代社会环境的影响简介

植物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,处于实验室或模拟试验阶段的研究结果较多,商业性应用有待于该技术的进一步成熟和创新型技术的开发。

本文讨论植物修复有机污染土壤的机理,综述近年来国内外植物修复有机污染土壤的研究进展分析植物修复的优势和存在问题,并探讨该领域今后的研究方向。

大量有机农药的施用及石油的不合理开发利用,土壤有机物污染问题非常普遍。

土壤污染后,不仅影响农作物的产量和品质,而且会通过食物链影响生态系统和人类健康。

目前中国土壤有机污染状况令人堪忧。

廉价、高效、安全地处理土壤中的有机污染物已成为大家关注的重点。

植物修复作为一种新型的、有前途的环境污染治理技术，将蒌蒿、南艾蒿、水芹等几种植物作为洞庭湖污染土壤治理的植物。

4.不同植物对洞庭湖土壤中重金属Cd的修复效果分析

壤有机物污染物按污染来源分为石油烃类（TPH）、有机农药、持久性有机污染物（POPs）、爆炸物（TNT）和有机溶剂。

各类土壤有机污染物的来源、特性及其危害。

植物修复的最终结果应以修复效果来进行评价。

植物对环境的修复效果，可

通过植物对污染物的提取量或环境中污染物的减少量来进行核算。

特别对于开放

空间的土地区域来讲（土壤的实际质量不宜确定），土壤介质中重金属的削减量不

易进行准确测算，故可通过植物体内重金属的蓄积量来表示（即植株干重与富集

浓度的乘积:

W干wCs，假设植物体内的重金属全部来源于土壤介质）。

考虑到南

洞庭湖湿地调查区的地形特征和植被分布特点，本研究利用单位面积样方内植物

地上部分对Cd的提取量来表征该种植物的Cd污染修复效果。

第二部分设计说明

1.关于蒌蒿的重金属吸收说明

壤有机物污染物按污染来源分为石油烃类（TPH）、有机农药、持久性有机污染物（POPs）、爆炸物（TNT）和有机溶剂。

各类土壤有机污染物的来源、特性及其危害。

植物修复法（Phytoremediation）是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害。

植物修复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。

在所有植物中，萎篙地上部分对Cd的蓄积量最高（约80mg），即在进行植被调查的当季，每平方米样方内的萎篙植株可从滨岸带湿地土壤中提取80mg

左右的重金属Cd，聚类效果图也显示萎篙因具有最高的Cd修复效果而单独聚为

一类，其在树状图上的距离长度明显高于其他各类;南艾篙对Cd的富集量也较

高（40mg左右），因此对湿地土壤Cd污染的修复效果也较好，其在聚类图中居

于第二类，树状图中的距离长度与其他植物相比也有明显差别;芦苇和南荻的地

上部Cd富集浓度虽低，但二者生物量相对较高，故对土壤中Cd的提取量在这8

类植物中仍处于较高水平，另外考虑到芦苇和南荻作为湿地经济作物而在每年秋

冬季节被大量刈割，因此该两种植物对净化湿地土壤Cd污染的贡献最大;水芹、

荫草、辣寥等植物虽具有较高的富集浓度或根茎转移系数，但由于其生物量较小，

故在自然状态下对Cd的去除能力较低。

从聚类效果来看，南荻和芦苇、水芹和

荫草两组植物因各自具有相近的Cd修复效果而分别聚成一类，虽居于聚类图的

同一层次，但南荻和芦苇对Cd的修复效果远高于水芹和荫草。

八棱麻和辣寥对

Cd的修复效果略高于水芹和荫草，但显著低于芦苇和南荻，居于第4类位置。

2.植物对土壤修复方式

2.1phytoextraction植物提取

植物提取最早由Chaney提出,它是指利用一些对重金属具有较强富集能力的特殊植物从土壤中吸取重金属,将其转移、贮存到地上部并通过收获植物地上部而去除土壤中污染物的一种方法；该方法适合于从污染的土壤中去除如Pb、Cd、Ni、Cu、Cr、V或土壤中过量的营养物质如NH4NO3等。

植物提取，又叫植物萃取（Phytoextraction），是植物修复技术之一。

其原理：

种植一些特殊植物,利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物质并运移至植物地上部,通过收割地上部物质带走土壤中污染物的一种方法。

植物提取作用是目前研究最多,最有发展前景的方法。

该技术利用的是一些对重金属具有较强忍耐和富集能力的特殊植物。

要求所用植物具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强的特点,并具备对多种重金属较强的富集能力。

此方法的关键在于寻找合适的超富集植物和诱导出超级富集体。

2.2phytostabilisation植物固定

原理：

利用植物根际的一些特殊物质使土壤中的污染物转化为相对无害物质的一种方法。

植物在植物稳定中主要有两种功能：

保护污染土壤不受侵蚀，减少土壤渗漏来防止金属污染物的淋移;通过金属根部的积累和沉淀或根表吸持来加强土壤中污染物的固定。

应用植物稳定原理修复污染土壤应尽量防止植物吸收有害元素，以防止昆虫、草食动物及牛、羊等牲畜在这些地方觅食后可能会对食物链带来的污染。

然而植物稳定作用并没有将环境中的重金属离子去除，只是暂时将其固定，使其对环境中的生物不产生毒害作用，但并没有彻底解决环境中的重金属污染问题。

如果环境条件发生变化，重金属的生物可利用性可能又会发生改变。

因此，植物固定不是一个很理想的修复方法。

2.3phytovolatilization植物挥发

原理：

通过植物的吸收促进某些重金属转移为可挥发态，挥发出土壤和植物表面，达到治理土壤重金属污染的目的。

有些元素如Se、As和Hg通过甲基化挥发，大大减轻土壤的重金属污染。

如B.Juncea能使土壤中的Se以甲基硒的形式挥发去除。

还有的研究表明烟草能使毒性大的二价汞转化为气态的零价汞。

Rugh等将细菌的汞还原酶基因转入Arabidopsistfialiana中，发现该植物对HgCl2的抗性和将Hg2+还原为Hg的能力明显增强。

这一方法只适用于挥发性污染物，植物挥发要求被转化后的物质毒性要小于转化前的污染物质，以减轻环境害。

由于这一方法只适用于挥发性污染物，应用范围很小，并且将污染物转移到大气和（或）异地土壤中对人类和生物又一定的风险，因此，它的应用将受到限制。

2.4phytoinfiltration植物过滤

原理：

借助植物羽状根系所具有的强烈吸持作用，从污水中吸收，浓集，沉淀金属或有机污染物，植物根系可以吸附大量的铅，铬等金属.另外也可以用于放射性污染物，疏水性有机污染物（如三硝基甲苯TNT）的治理。

进行根滤作用所需要的媒介以水为主.因此根滤是水体，浅水湖和湿地系统进行植物修复的重要方式，所选用的植物也以水生植物为主。

2.5phyto-enhanceddegradation植物加强的降解作用

原理：

植物转化也称植物降解（Phytodegradation），指通过植物体内的新陈代谢作用将吸收的污染物进行分解，或者通过植物分泌出的化合物（比如酶）的作用对植物外部的污染物进行分解。

植物转化技术使用于疏水性适中的污染物，如BTEX，TCE，TNT等军用排废.对于疏水性非常强的污染物，由于其会紧密结合在根系表面和土壤中，从而无法发生运移.对于这类污染物，更适合采用之后提到的植物固定和植物辅助生物修复技术来治理。

第三部分设计成果

1.洞庭湖土壤分析

东洞庭全湖湿地0-20cm、20-40cm土壤层的重金属平均含量均高于当地背景值，且在鹿角港口、城陵矶港口、岳阳市区内重金属含量普遍高于其他各功能区。

两土层全区域的八种重金属元素的平均含量大小顺序均为：

Zn>Cr>Cu>Ni>Pb>As>Cd>Hg。

相关分析、因子分析和聚类分析方法的结果表明，重金属元素与TN、TP、有机质的关系紧密，As、Hg、Cd、Pb、Zn主要来源于工矿企业废水、交通尾气、生活污水等，Ni、Cr、Cu主要来源于母岩的自然风化，受人类活动较小。

湿地土壤中重金属污染状况为：

0-20cm土层中重金属元素Cu、Ni、Cr基本为无污染水平，As、Hg、Pb、Zn为轻污染水平，Cd为中度污染水平；在20-40cm土层，As、Cu、Pb、Ni、Cr属无污染水平，Hg、Zn属轻污染水平，Cd属重度污染水平，且Cd、Hg为该区域主要的污染物。

东洞庭湖湿地土壤中的重金属对人体的危害指数并未远低于阀值，因此其非致癌性和致癌性仍不可忽略。

尤其对成人的危害要多加注意，这是因为成人与重金属的接触面积要大于儿童，相应的危害指数成人要比儿童高一个数量级。

2.蒌蒿植物修复污染土壤的机理种植方案

蒌蒿植物在洞庭湖对重金属的修复包括植物自身的吸收、运输以及植物的根际行为两方面的机制。

①植物对重金属的吸收和富集，包括植物根系的吸收、植物向地上部分运输及在植物体内贮存总系数比值都大于1。

②植物的根际行为：

植物根系由于生长发育和生理代谢活动，形成了一个不同于非根际的微生态系统，它是土壤、植物和微生物相互作用的场所，也是水分、养分和污染物进入植物体内的门户。

蒌蒿各个部位均出现Cd的富集，达0.096—0.300mg/kg^-1；曾经试验证明蒌蒿是一种Cd、Zn的超量积累植物，品种间差异不显著；盆栽试验证实蒌蒿根、茎、叶有强的Cd富集性,器官Cd含量为根〉茎〉叶，在20～240mg/kg^-1；污染砂土中，根、茎、叶的Cd含量最高分别为532.9、207.1、106.5mg/kg^-1。

3.蒌蒿种植方案

3.1蒌蒿的繁殖

蒌蒿的繁殖方法有：

扦插繁殖、分株繁殖、压条繁殖和地下茎繁殖四种方法。

常用方法为扦插繁殖。

扦插繁殖：

选择生长健壮、充实、无病虫害的半木质化的蒌蒿茎秆，剪成长15厘米左右的插条。

除掉老化的枝条，截去顶端的嫩梢或叶腋生有花蕾的那段枝条，扦插时株距10厘米，行距20厘米，插条与地面约成45度角斜插入土，地面留1～2厘米，同时按紧土壤，灌透水，并保持土壤湿润约5～7天，就能萌芽生根。

栽培地块应选用排灌方便、土质疏松、有机质含量丰富的砂质壤土或冲积土。

冷浆田、渗水田或无法排干水的低洼地不宜栽种，这类地块栽插后，不易发根，易引起死亡缺株。

过于粘重的土壤也不利于地下根茎的生长和嫩茎的萌发，使产量降低。

3.2整地施基肥

扦插前一星期，将地全面翻耕，深度约20厘米，每667m2施腐熟的猪粪1500kg、腐熟干鸡粪500kg、腐熟饼肥100kg及石灰50～100kg，将土与肥耙匀耕平后作畦，畦高10～20厘米，宽1.3～1.5米，畦面土粒要细碎、平整，并使肥料保留在浅层（5～10厘米）土壤中，畦沟宽40厘米，深15～20厘米，畦沟、围沟和灌溉主沟渠连通。

3.3芽前除草

作好畦后即要选用适当除草剂进行芽前除草，每667m2可选用72%都尔乳油100ml，加水50kg或50%乙草胺乳油100ml，加水50kg进行土表喷雾。

施药地块土壤含水量不低于60%，施药时间宜在晴天上午9时以前、下午4时以后进行，阴天全天均可，下雨天不喷，喷药后4小时内遇大雨时需重喷。

喷药后1～3天即可扦插。

3.4扦插定植

蒌蒿人工栽培宜每年种一次，一般多采用扦插繁殖。

扦插时期5月～8月均可，而以6月下旬到7月上旬为宜，此时蒌蒿的老茎秆生长粗壮、充实，又正值梅雨季节，易生根发芽，成活率高。

若扦插过早，不利于经济利用土地，扦插过晚，则采收期推迟，产量受影响。

蒌蒿扦插时要求先将哇面灌透水，然后选择粗壮无病虫害的半木质化茎秆，去掉老化的基部和幼嫩的顶端，剪成15厘米长的插条，扦插时，插条芽朝上，插条与地面成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，平均每亩2.5～3万株苗左右，同一块田内尽量用粗度一致的插条，以便出芽整齐，方便管理。

3.5田间管理

3.5.1水肥管理及除草：

蒌蒿扦插完后应立即灌水，以后要及时灌水，保持田间土壤湿润疏松，切忌土壤干裂。

夏季灌水时间应在早、晚进行，冬季灌水应选择晴天中午进行。

一般采用浸灌，以减少肥分流失和土壤板结，每次灌透水后，待畦面土壤发白发干时再重灌。

宜结合采收进行追肥，每次采收后每亩用10～15%粪水1500～2000kg浇施一次。

封行前，要及时结合中耕拔除杂草，中耕时宜浅锄，切忌伤根和锄断地下根茎。

3.5.2打顶摘心：

8月中旬在开花之前打去主茎，促进侧芽生长，减少开花、结籽的养分消耗，提高光合能力，积累根部养分，为翌年高产打下基础。

3.5.3适时覆盖：

武汉地区于11月中旬平地割除地上茎秆，同时清除田间枯枝残叶。

浅松土，注意勿伤地下根状茎，并结合浇透水施人粪尿3000kg～4000kg/667m2或有机复合肥50kg/667m2。

5～7天后扣大棚。

棚内昼温宜在17～23℃，最高不超过25℃，并注意通风降湿。

3.5.4病虫害防治

1）蒌蒿白绢病

防治措施：

发病初期可用350g地菌净加细干土40kg混匀后撒施茎基部土壤，或20%粉锈宁乳油2000倍液喷雾1次。

２）虫害主要有蚜虫、玉米螟。

蚜虫可用40%的乐果乳剂，加水1000倍喷雾防治。

玉米螟可用25%杀虫双水剂800～1000倍液或5%来福灵乳油2000倍液喷雾1次，安全间隔期15天。

第四部分结束语

在此要感谢我的指导老师宾秋实对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。

在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。

在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。

而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。

虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。

第五部分致谢

通过这三个月来的忙碌和学习，本次毕业论文设计已接近尾声，作为一个大专生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，在这里衷心感谢指导老师的督促指导，以及一起学习的同学们的支持，让我按时完成了这次毕业设计。

　　在毕业论文设计过程中，我遇到了许许多多的困难。

在此我要感谢我的指导老师给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导，我的毕业设计有很多错误，但是宾秋实老师仍然细心地纠正图中的错误。

除了敬佩老师的专业水平以外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作，我才得以解决毕业设计中遇到的种种问题。

同时感谢我院、系领导对我们的教导和关注;感谢大学三年传授我们专业知识的所有老师。

谢谢你们呕心沥血的教导。

还有谢谢我周围的同窗朋友，他们给了我无数的关心和鼓励，也让我的大学生活充满了温暖和欢乐。

如果没有他们的帮助，此次毕业论文的完成将变得困难。

他们在我设计中给了我许多宝贵的意见和建议。

同时也要感谢自己遇到困难的时候没有一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法来解决问题。

最后，感谢生我养我的父母。

谢谢他们给了我无私的爱，为我求学所付出的巨大牺牲和努力。

第六部分参考文献

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