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1、环境工程设计题目：砷污染土地的植物修复设计姓名：张厦班级：环境0902学号：200948270201指导教师：李立平2012年12月9日1背景1.1砷污染现状砷是自然界普遍存在的元素。在正常情况下,砷处于自然循环的平衡之中,由于人类普遍利用砷,造成了砷在环境中的积累,从而危害动植物,甚至威胁到人类的健康,这种状况就是通常所说的砷污染。在广西、云南、湖南等一些受到重金属污染区的土地上，原本正常生长的农作物会被超标的重金属毒死，人们难觅蔬菜和粮食的踪影。因矿产资源采掘不当而使废弃采矿地大量裸露，并通过水流等途径污染农田，造成土壤中的重金属含量严重超标，直接影
2、响到农作物的产量和品质，威胁人类健康。1.2土壤砷污染治理现状世界上曾发生多次砷中毒事件,因此含砷化合物污染和防治已日益引起人们的普遍关注近20年来,随着植物修复技术不断发展,植物修复技术已被广泛地应用于重金属污染土壤的修复。植物修复方法主要有植物稳定，植物提取，植物挥发。植物挥发其机理是利用植物根系吸收金属，将其转化为气态物质挥发到大气中，以降低土壤污染。植物固定利用耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性。植物提取(Phytoextraction)是目前研究最多，最有发展前景的方法。通
3、过利用超富集植物根系吸收污染土壤中的砷并运移至植物地上部，通过收割地上部物质带走土壤中砷，降低其土壤砷的含量，达到对土壤砷污染的治理目的。1.3土壤砷污染治理所遇到的问题对于砷污染来说，已有的植物修复的技术主要是植物提取，但是利用植物提取需要选择出或诱导出超富集植物，再者，如何利用富集植物使砷污染修复效率以及经济效率综合最高，操作的便宜程度等都需要精心设计。本设计旨在解决以下问题：通过选择最佳的超富集植物，利用影响修复效率的因素使达到修复效率、经济效率综合最优，对刈割后的植物后处理等给出实际的可行的治理方案。2项目区现状项目区位于湖南郴州市新额桥砷矿区附
4、近废弃耕田（旱地），该地属中亚热带湿润季风气候。气候特点，气候受季风交替影响，春早多变，夏热期长，秋短温凉，冬无严寒，热量丰富，雨水不匀。年平均气温18.3℃，1月平均气温7.1℃，7月平均气温28.1℃。年平均日照数为1603.1小时。年平均降水量1600毫米。无霜期292天。郴州土壤略偏碱;有机质总体上较丰富,平均为42.30g/kg,高于湖南省平均值;土壤全氮和碱解氮含量较高;全磷含量平均为0.93g/kg,速效磷在土壤中的分布极不均衡,适宜范围10～20mg/kg的土壤样品只占20.84%;土壤全钾及速效钾含量偏低,由南到北,由西到东呈逐渐增加的
5、趋势。土壤普遍缺硼,有91.28%的土壤样品低于缺硼临界值0.30mg/kg，项目区面积100×100㎡见图1。平均砷含量300mg/kg。图1新额桥矿区简图3设计原则本设计主要通过以下原则进行设计：3.1选择最优的超积累植物根据土壤与超级类植物的相互适应，应选用积累量大又适宜在该土壤生长的植物。3.2采用蜈蚣草的最佳种植密度合理的耕作，种植密度的安排影响植物的生长，因此科学的种植密度将有利于植物的生长，提高其生物量，加快污染物的去除。3.3化肥的最佳选择和使用量最佳及方法简便根据土壤化学原理，化学肥料能显著的影响重金属元素的迁移转化。在连续种植的土壤上
6、容易缺乏养分，因此适当的施用肥料不仅能使植物正常生长还能促进超积累植物对重金属的吸收。3.4采用对蜈蚣草的最佳刈割次数以提高修复效率若不及时收割，则落叶枯枝等重新进入土壤，使修复变成无效功。若收割次数过频繁于则影响超积累植物的正常生长以及其修复效率。等进行设计，旨在达到砷污染治理的效率、经济最优化。4设计目标及方法总述：经过蜈蚣草的植物提取、对蜈蚣草的刈割、带走，最终土壤砷含量应达到二级标准30mg/kg。第一年之后土壤砷含量应达到：300*(1-8%)=276mg/kg方法：利用超富集植物蜈蚣草的植物提取作用，从土壤中吸收砷元素，并不断的对蜈蚣草进行刈
7、割、带走，从而达到治理目的。4.1植物选择陈同斌、韦朝阳[1～3]等在湖南省发现了两种能超富集砷植物,蜈蚣草(Pterisvittata)和大叶井口边草(PteriscreticaL.)，不但富集砷，耐砷毒能力也极强。由于蜈蚣草已经较大范围的的应用到实际，故这里选用蜈蚣草进行砷污染治理。具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强的特点。蜈蚣草是侏罗纪时代的一种古老的多年生蕨类植物，根系非常发达，一年内可刈割多次，治理成本非常低。蜈蚣草叶片富集砷达0.5%，为普通植物的数十万倍；能够生长在0.15-3%的污染土壤和矿渣上，具有极强的耐砷毒能力；其地上部与根的含砷
8、比率为5：1，显示其具有超常的从土壤中吸收富集砷的能力[1～3]。蜈蚣草生物量大
