畢業(yè)生 畢業(yè)設(shè)計 題 目 : 用難溶性磷酸鹽穩(wěn)定鉛和鎘污染土地的設(shè)計 目 次 1 背景 . 4 1.1 鉛和鎘污染簡介 . 4 1.2 鉛污染危害 . 6 1.2.1 土壤鉛污染對作物品質(zhì)和產(chǎn)量的影響 . 6 1.2.2 鉛污染對人體健康的影響 . 6 2 項目區(qū)現(xiàn)狀 . 8 2.1 位置 . 8 2.2 氣候和地形 .10 2.3 污染過程及土壤性狀 .10 3 設(shè)計原則 .12 3.1 降低土壤 Pb 和 Cd 的有效性和毒性 .12 3.2 種植植物進(jìn)行綠化 .12 4 設(shè)計目標(biāo)及方法 .14 4.1 降低該地區(qū)土壤中 Pb 和 Cd 的 有效性 .14 4.1.1 設(shè)計目標(biāo) .14 4.1.2 方法 .14 4.1.3 依據(jù) .14 4.2 種植植物進(jìn)行綠化 .15 4.2.1 設(shè)計目標(biāo) .15 5 主要參數(shù)的確定 .16 5.1 磷礦粉用量的確定 .16 5.2 依據(jù) .16 6 物料計算 .17 6.1 磷礦粉 .18 6.1.1 修復(fù) A 區(qū)土地的計算 .18 6.1.2 修復(fù) B 區(qū)土地的計算 .18 6.1.3 修復(fù) C 區(qū)土地的計算 .19 6.1.4 總量 .19 6.2 綠化植物用量計算 .20 7 實施步驟 .23 7.1 施工過程 .23 7.2 機械用具 .24 8 流程圖 .27 9 實施效果 .28 9.1 設(shè)計實施效果 .28 9.2 實施效果圖 .28 中文摘要 鉛和鎘都是土壤中常見的污染重金屬，鎘常伴隨鉛產(chǎn)生，鉛冶煉可形成較嚴(yán)重的土壤鉛、鎘污染。污染土壤中的鉛和鎘可對作物和人體造成危害，因此必須采用適當(dāng)?shù)男迯?fù)方法對鉛、鎘污染土壤進(jìn)行修復(fù)。本設(shè)計針對河南省濟源市附近的面積為 8000 m2 的鉛、鎘污染土地進(jìn)行修復(fù)設(shè)計。項目區(qū)根據(jù)土壤中的MgCl2-Pb 和 MgCl2-Cd 含量可分為 3 個區(qū)域，區(qū)域 A MgCl2-Pb 和 MgCl2-Cd 的平均含量分別為 600 mg/kg 和 5 mg/kg，區(qū)域 B MgCl2-Pb 和 MgCl2-Cd 的平均含量分別為 200 mg/kg 和 3 mg/kg ，區(qū)域 C MgCl2-Pb 和 MgCl2-Cd 的平均含量分別為 60 mg/kg 和 1 mg/kg。根據(jù)試驗研究，本設(shè)計采用難溶性磷酸鹽穩(wěn)定土壤中的鉛和鎘，降低其有效性，所用的難溶性磷酸鹽為磷礦粉，總用量為 10.61 t，磷礦粉施入土壤后進(jìn)行翻耕、灌水，經(jīng)過 60 d 后可使區(qū)域 A、區(qū)域 B 和區(qū)域 C土壤 MgCl2-Pb 和 MgCl2-Cd 含量降低到 10 mg/kg 和 0.5 mg/kg 以下，土壤鉛和鎘的有效性大幅降低，達(dá)到可以種植作物的標(biāo)準(zhǔn)。 英文摘要 Lead and cadmium are common in soil with heavy metal pollution. Cadmium is associated with a lead generation, Lead smelting can form a serious lead, cadmium pollution. Pollution of soil lead and cadmium can cause harm to crops and the human body, therefore we must use appropriate repair methods to repair lead, cadmium pollution in soil. This design according to the area of Henan province near Jiyuan city is 8000 m2 of lead, cadmium pollution land for repair design. According to the content of MgCl2-Pb and MgCl2-Cd in soil, the area can be divided into three regions. The contents of MgCl2-Pb and MgCl2-Cd in regional A are 600 mg/kg and 5 mg/kg, respectively. The contents of MgCl2-Pb and MgCl2-Cd in regional B are 200 mg/kg and 3 mg/kg, respectively. The contents of MgCl2-Pb and MgCl2-Cd in regional C are 60 mg/kg and 1 mg/kg, respectively. According to the test research, this design uses the hard dissolved phosphate to improve the stability of lead and cadmium in the soil, reduce its effectiveness. The hard dissolved phosphate is ground phosphate rock, and the total amount of ground phosphate rock is 10.61 t. Put ground phosphate rock into the soil; then, we need have tillage and irrigation in the design area. After 60 d, the contents of MgCl2-Pb and MgCl2-Cd can be reduced to 10 mg/kg and 0.5 mg/kg, and the effectiveness of lead and cadmium in Soil can be sharply lowered, so this area will reach the standard of growing crops. 1 背景 1.1 鉛和鎘污染簡介 鉛是環(huán)境中最為常見且最受關(guān)注的污染重金屬 ， 鉛礦開采和鉛冶煉可形成比較嚴(yán)重的土壤鉛污染（ Li and Thornton, 2001; 尹仁湛等， 2008; 王陸軍和朱恩平，2008; Borgna et al., 2009） 。 鎘 (Cd)是對人體有害的元素，在自然界中多以化合態(tài)存在含量很低，大氣中含鎘量一般不超過 0.003g/m3，水中不超過 10g/L，土壤中不超過 0.5mg/kg。這樣低的濃度，不會影響人體健康。環(huán)境受到鎘污染后，鎘可在生物體內(nèi)富集，通過食物鏈進(jìn)入人體，引起慢性中毒，鎘常與鋅、鉛等共生。鉛蓄電池的生產(chǎn)，有色重金屬礦 (含伴生礦 )的采選、有色重金屬冶煉 (鉛鋅冶煉、銅冶煉 )、化學(xué)原料及化學(xué)制品的制造 (硫鐵礦制硫酸、鉛氧化法生產(chǎn)氧化鉛、鉛鉻黃 )，產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣，都可能造成鉛污染，其中 有色金屬冶煉特別是火法熔煉鉛鋅是環(huán)境鉛污染最主要的來源。 從全國來看，血鉛超標(biāo)事件 2010年有 9起， 2009年有 6起。這些事件的元兇，有的是鉛酸電池企業(yè)，有的是有色金屬冶煉 和廢金屬回收企業(yè)。 研究結(jié)果表明，中國城市土壤重金屬的含量均超過了中國土壤中重金屬的背景值， Cd和 Pb的污染尤其嚴(yán)重，其含量分別是中國土壤背景值的 91.37倍和 41.91倍（陳秀端 2011）。 鉛和其他有色金屬的冶煉，是一個關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)行業(yè)。我國的鉛產(chǎn)量已連續(xù) 8年居世界第一，消費量也居世界第一。這幾年，我國鉛冶煉產(chǎn)能一直在不斷擴大，但有的冶煉企業(yè)環(huán)保管理跟不上，有的生產(chǎn)技術(shù)落后，導(dǎo)致血鉛悲劇頻繁發(fā)生。 2009年，陜西鳳翔的血鉛超標(biāo)事件，主要污染源是當(dāng)?shù)卮笮蜕驺U企業(yè)東嶺冶煉公司。河南濟源的血鉛超標(biāo)，責(zé)任者是全國最大的鉛冶煉企業(yè)豫光金鉛。2010年，湖南嘉禾、桂陽的血鉛超標(biāo)事件，肇事者是當(dāng)?shù)貜氖聫U鉛回收和冶煉的3家企業(yè)。云南鶴慶的血鉛超標(biāo)事件，是由當(dāng)?shù)氐耐练捊鹞廴舅隆：弦骊?、邵陽、武岡的血鉛超標(biāo)事件，都與當(dāng)?shù)匾睙捚髽I(yè)直接相關(guān)。河南的濟源，湖南的郴州是血鉛超標(biāo)事件的事故多發(fā)區(qū)。環(huán)保部提供的一份材料顯示，近 10年來，隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)個體企業(yè)的發(fā)展，土法冶煉點多面廣，引起的環(huán)境污染問題十分突出。原生鉛冶煉的污染是我國鉛污染 的重點，落后的鉛冶煉工藝產(chǎn)生大量鉛塵，鉛冶煉廢水不經(jīng)處理直接排放。冶煉廠周邊環(huán)境中鉛含量嚴(yán)重超標(biāo)，大型冶煉廠的鉛污染范圍達(dá)幾十公里。 1.2 鉛污染危害 1.2.1 土壤鉛污染對作物品質(zhì)和產(chǎn)量的影響 低濃度的鉛對某些植物表現(xiàn)出促進(jìn)生長的作用，而高濃度的鉛除了在植物的食用部位積累殘毒外，還可以使幼苗萎縮、生長緩慢、產(chǎn)量下降甚至絕收。 Pb并不是植物生長發(fā)育的必需元素，當(dāng) Pb 被動的進(jìn)入植物根、皮或葉片后，積累在根、莖和葉片中，影響植物的生長發(fā)育，使植物受害。李榮春（ 2000）用 Cd、Pb 處理烤煙葉片， 發(fā)現(xiàn)可使葉綠體結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變，破壞了葉綠體的膜系統(tǒng)，使細(xì)胞膜的透性增加。 Pb 能顯著影響植物根系的生長， Pb 能減少根細(xì)胞的有絲分裂速度，這也是造成植物生長緩慢的原因。 Pb 毒害草坪植物時表現(xiàn)出的主要中毒癥狀為根量減少，根冠膨大變黑、腐爛，植物地上部分的生物量也隨之下降，葉片失綠明顯，嚴(yán)重時逐漸枯萎，甚至引起植株死亡。 Pb 的積累也直接影響細(xì)胞的代謝作用，其效應(yīng)是引起活性氧代謝酶系統(tǒng)的破壞，在受 Pb 和 Cd 復(fù)合污染的條件下，煙葉硝酸還原酶、過氧化氫酶的量顯著下降，李君等（ 2004）研究了 Pb、 Cd 復(fù)合污 染對馬蹄金葉片細(xì)胞膜和細(xì)胞保護系統(tǒng)的影響， 發(fā)現(xiàn)葉綠素含量下降，可能是由于某些酶的構(gòu)象被破壞所引起的，并且對 POD、 SOD 抗氧化酶都產(chǎn)生了影響。高濃度 Pb 還使種子萌發(fā)率、胚根長度和上胚軸長度降低，甚至出現(xiàn)胚根組織壞死。植物生長在受 Pb 污染的土壤環(huán)境中，超過一定限度就會對不同植物產(chǎn)生不同程度的危害，輕則使植物體的代謝過程發(fā)生紊亂，生長發(fā)育不良，重則會導(dǎo)致植物死亡。 土壤 受到 鉛污染 后會導(dǎo)致農(nóng)作物的生長受阻， 產(chǎn)量 降低、品質(zhì)下降。并且通過 食物鏈 影響人體多個 系統(tǒng) 和 器官 ， 特別是對兒童 神經(jīng)系統(tǒng) 的危害性更大。 1.2.2 鉛污染對人體健康的影響 鉛屬于持久性污染物，在自然環(huán)境中不能被生物代謝所分解。據(jù)介紹，長期接觸微量鉛的人，積蓄的鉛能阻礙血細(xì)胞的形成，導(dǎo)致人的智力受損，學(xué)習(xí)、工作成績下降，情緒低落；蓄積到一定程度時會使人出現(xiàn)精神障礙、噩夢、失眠、頭痛等慢性中毒癥狀；嚴(yán)重者會產(chǎn)生乏力、食欲不振、惡心、腹脹、腹痛或腹瀉等癥狀。鉛還可通過血液進(jìn)入腦組織，損害小腦及大腦皮層，干擾代謝活動，使 營養(yǎng)物質(zhì)與氧 氣供應(yīng)不足，引起腦小毛細(xì)血管內(nèi)皮層細(xì)胞腫脹，進(jìn)而發(fā)展為彌漫性腦損傷。最近，臺灣學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，長期鉛暴露會使人的受孕率降低。鉛毒對兒童的影響更甚，兒童對鉛的 吸收量比成年人要高幾倍。當(dāng)兒童的血鉛濃度每100ml 達(dá)到 60ug 時，就會因智力障礙造成行為異常。鉛對于人體內(nèi)的大多數(shù)系統(tǒng)均有危害，特別是會損傷骨髓造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟。人體的血液中鉛含量達(dá)到較高水平時可以引起痙攣、昏迷甚至死亡。低含量的鉛也會對人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟和血細(xì)胞有損害作用。慢性鉛中毒還可引起高血壓和腎臟的損傷，鉛對神經(jīng)行為的影響最大。（承勇， 1999）兒童對鉛引起的貧血作用，比成人更加敏感。血鉛濃度大約是 40g/100 ml時，有些兒童就可能發(fā)生血紅蛋白的減少，重癥患者可出現(xiàn)面色蒼白，心 悸、氣短、乏力等。中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院副院長、我國兒童鉛問題專家吳宜群稱，鉛對兒童的傷害是直接的，且有些傷害是不可逆轉(zhuǎn)的。 2 項目區(qū)現(xiàn)狀 2.1 位置 本設(shè)計的對象為是一塊受鉛和鎘污染的土地（圖 1），該區(qū)位于濟源市以南9km左右，項目區(qū) 西邊為產(chǎn)生污染的鉛冶煉廠，北邊是公路，南邊是小河流。該區(qū)東西方向長 100 m，南北方向?qū)挒?80 m，豎直方向 0-20 cm的 土壤都受到了不同程度的污染 。 圖 1 項目區(qū)俯視圖 圖 2 項目區(qū)側(cè)視圖 A 圖 3 項目區(qū)側(cè)視圖 B 2.2 氣候和地形 該項目區(qū)屬暖熱帶季風(fēng)氣候，四季冷熱分明，春季多風(fēng)少雨，夏季炎熱降雨集中，秋季氣溫降幅較大雨量減少，冬季寒冷雨雪稀少。干旱或半干旱氣候明顯，受季風(fēng)影響顯著，雨量時空分布不均，年平均氣溫 14.6，極端最高氣溫 40.2，出現(xiàn)于 1992 年 7 月 2 日，極端最低氣溫 -18.5，年平均降水量大約為 549.3mm，且大部分均集中在夏季。 2.3 污染過程及土壤性狀 鉛冶煉 能夠污染臨近這些生產(chǎn)場所的土地， 該區(qū)鉛和鎘污染土地是由該區(qū)旁邊的鉛冶煉廠造成的 ，主要原因有以下幾點： 1.冶煉廠排出的廢氣中含有一定數(shù)量的鉛， 這些鉛主要為粒徑在 0.011 m 的鉛單質(zhì)及其氧化物和硫酸鹽粒子，如PbO、 PbSO4、 PbO PbSO4 等 。 2.鉛在冶煉過程中會釋放出鉛礦粉塵，同時還會排放出含硫酸性廢氣 導(dǎo)致土壤重金屬的溶解性增加。 3.冶煉廢渣和礦渣的堆放，可以被酸溶出含重金屬離子的酸性礦山廢水，隨著礦山排水和降雨直接進(jìn)入土壤中，造成土壤鉛、鎘等重金屬的含量明顯高于背景值，引起了嚴(yán)重的污染。該鉛冶煉企業(yè)多年來含重金屬粉塵的排放，特別是上世紀(jì) 90年代以來采用燒結(jié)鍋工藝時的大量鉛煙排放，以及生產(chǎn)原料和廢 渣在運輸過程中揚散流失，造成鉛、鎘等重金屬及其氧化物在周邊環(huán)境中的沉積，對人體和自然環(huán)境產(chǎn)生影響，使附近的土地受到了嚴(yán)重的污染。 項目區(qū)土壤 pH： 7.9， 有機碳含量 ： 45 g/kg， 粘粒含量 ： 5.0%， CEC 24.7 cmol/kg。整個區(qū)域豎直方向 0-20cm土壤的重金屬分布不均勻 ， 從東向西方向 ，MgCl2-Pb的平均含量依次為： 0-30 m為 600mg/kg， 40-60 m為 200 mg/kg， 60-100 m為 60 mg/kg； MgCl2-Cd的平均含量依次為： 0-30 m為 5mg/kg， 0-30 m為 3 mg/kg，60-100 m為 1 mg/kg。 表 1 設(shè)計污染土壤中的 MgCl2-Pb和 MgCl2-Cd含量 0-30 m 30-60 m 60-100 m MgCl2-Pb 600 200 60 MgCl2-Cd 5 3 1 表 2 設(shè)計污染土壤的性狀 pH 有機碳含量 (g/kg) 粘粒含量 CEC (cmol/kg) 7.9 45 5.0% 24.7 3 設(shè)計原則 3.1 降低土壤 Pb和 Cd的有效性和毒性 土壤重金屬總量是指土壤本身所固有的重金屬的組成和含量，是用來確定土壤重金屬污染水平及環(huán)境容量的重要指標(biāo)，但總量卻不能很好地提供重金屬的生物有效性和移動性方面的信息（ Liand Thornton, 2001; Bermond, 2001）。對環(huán)境能產(chǎn)生潛在影響并能被生物所吸收利用的，一般認(rèn)為是有效態(tài)重金屬，因此對土壤中重金屬有效性的研究更具有科研價值和實際意義。冶煉廠周圍土壤中重金屬有較高的有效性， 土壤中鉛的有效性主要取決于其化學(xué)形態(tài)。磷酸鹽加入受污染的土壤后，促使重金屬向殘渣態(tài)轉(zhuǎn)化，可以顯著降低重金屬有效態(tài) 的濃度，尤其是對降低土壤中有效鉛的含量最為明顯。據(jù)調(diào)查通常情況下鉛冶煉廠周圍的土壤都會受到嚴(yán)重的重金屬污染，其中 Pb和 Cd的含量遠(yuǎn)高于當(dāng)?shù)赝寥乐械谋尘爸怠ｊ兾魇▲P縣鉛鋅冶煉廠周圍土壤中的污染重金屬主要是 Zn、 Pb 和 Cd，絕大部分區(qū)域的重金屬含量已超過對照點測定值和國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，鉛含量最高可達(dá) 2285mg/kg（王陸軍和朱恩平， 2008） 。目前受重金屬污染土壤的修復(fù)方法有很多，其中向土壤中施加改良劑（如：磷酸鹽），可在較短時間內(nèi)顯著降低土壤中重金屬的有效性，修復(fù)效果較好，且磷酸鹽中 的磷礦粉、磷灰石價格便宜、來源廣泛，修復(fù)大面積受污染的土壤所用的試劑費用較低，此外關(guān)于這方面的研究也較多，技術(shù)相對成熟，可行性很大。降低土壤中重金屬有效性比降低土壤中重金屬的含量，更節(jié)省時間，且方便簡單。本項目區(qū)的面積較大，且污染嚴(yán)重，土地閑置荒廢，因此本次修復(fù) Pb、 Cd污染采用磷礦粉。 3.2 種植植物進(jìn)行綠化 根據(jù)該地區(qū)的氣候特點和土壤類型及養(yǎng)分條件，種植適合在當(dāng)?shù)厣L的綠色植物。種植植物可進(jìn)一步降低土壤中 Pb和 Cd的總量，還能有效利用修復(fù)后的荒地，增加該地區(qū)土地的植被覆蓋，凈化空氣、減少污染、保持水土、降低噪音，具有一定的經(jīng)濟價值，并能獲得良好的環(huán)境效益。且經(jīng)修復(fù)后的土壤也適合植綠色植物生長，植物可利用土壤中的養(yǎng)分，還可富集土壤中的重金屬。因此，在修 復(fù)后的土地上種植植物是個不錯的選擇。 4 設(shè)計目標(biāo)及方法 4.1 降低該地區(qū)土壤中 Pb和 Cd的 有效性 4.1.1 設(shè)計目標(biāo) MgCl2-Pb和 MgCl2-Cd的 含量分別降低到 10 mg/kg以下 和 0.5 mg/kg以下。 4.1.2 方法 向土壤中施加 磷礦粉。 4.1.3 依據(jù) 目前 ， 在用磷固定鉛的研究方面 ， 實驗室控制條件下大多數(shù)利用的含磷物質(zhì)是羥基磷灰石、磷礦粉及磷酸 ，它們 占所使用磷修復(fù)劑種類的 70%； 在鉛污染土壤修復(fù)的實際應(yīng)用中 ， 則主要使用廉價的磷礦粉和磷肥。不同形態(tài)磷對重金屬污染土壤的修復(fù)作用有很大的差異 ， 這主要與不同磷來源物質(zhì)中磷酸鹽類礦物的結(jié)晶程度差異導(dǎo)致的比表面積及礦物的溶解性差異有關(guān)（ Zhang P, Ryan J A.1998，Zhang P, Ryan J A.1999） 。此外 ， 即使是相同的含磷修復(fù)劑 , 在實驗室和田間的使用效果也會有很大的差異（ Laperche V, Logan T J, Gaddam P, et al. 1997； Chen S B, Zhu Y G, Ma Y B, et al. 2006； Ma L Q, Choate A L, Rao G N. 1997）， 導(dǎo)致這些差異的主要原因可能與土壤溶液的 pH 狀況、 Pb 的結(jié)合形態(tài)等因素有關(guān)。 由于 磷礦粉 對土壤中的鉛有較強的吸附作用 ，能 使土壤溶液中鉛的生物有效性降低 ，從而 降低土壤中鉛的毒性。大量研究表明， 磷礦粉可 降低土壤溶液中水溶態(tài)和交換態(tài)鉛的 含量、增加殘留態(tài)鉛的含量 ， 從而降低鉛的生物有效性 ， 減少植物對鉛的吸收 .。 Hettiarachchi 通過研究發(fā)現(xiàn) ， HA、 PR 等難溶性磷酸鹽可以通過增強表面吸附或絡(luò)合等作用來降低植株對鉛的吸收 （ Laperche ,1998 Ma et al .1994）。 4.2 種植植物進(jìn)行綠化 4.2.1 設(shè)計目標(biāo) 使該設(shè)計區(qū)的總體植被覆蓋率達(dá)到 90%以上，其中 草本覆蓋率在 80%以上，木本的覆蓋率達(dá)到 10%以上，工程實施第一年末草本植物的高度在 5 cm以上，藤類植物的覆蓋率在 15%-30%之間， 木本植物的高度在 150 cm以上，胸徑在 5 cm以上。 5年后項目區(qū)植被覆蓋度在 95%以上，藤類植物的覆蓋度在 15%-30%之間，木本植物的高度在 200 cm以上，胸徑在 10 cm以上。 4.2.2 方法 植物種類選配，采取以水土保持和植物景觀、以長期植物和先鋒植物相結(jié)合的現(xiàn)代技術(shù)手段，依據(jù)植物生理學(xué)進(jìn)行合理配置。 植物構(gòu)成：灌木 沙棘、紫穗槐； 花草種 高羊茅； 喬木 楊樹、松樹 栽種方法：喬灌木大都采用穴種法，穴坑一般為 1 m1 m1 m，保證根系苗木的舒張，每穴填土量不少于 20 kg。栽植時特別應(yīng)注意根的舒展，應(yīng)采用 “三埋兩踩一提苗 ”的方法，即在栽植時，把苗放在坑正中，先填進(jìn)黃土越 20 kg，然后填進(jìn)表層的風(fēng)化碎粒，填到一半時，把苗輕輕提一下，以便苗根舒展，再用腳輕輕踏實，使苗根和土壤充分結(jié)合，最后把其余的表層風(fēng)化矸石填進(jìn)坑內(nèi)，用腳踏實，還采用 “深坑淺栽 ”方法。栽植完畢后最好在樹坑上面覆蓋一層疏松土，以防苗木坑中的水分蒸發(fā)過快。綠化造林所栽種的樹苗采用根系發(fā)達(dá)、根莖比大，成活率較高的 1.5年生的移植苗，選擇在多雨的 7、 8月造林，且要在傍晚時分栽種，可以減少植物的水分蒸發(fā)。栽植過程中要保持苗根濕潤，根系舒展，覆土后踏實，對 于受傷的和過長的側(cè)根栽前可適當(dāng)修剪同時采取各種削弱地表蒸發(fā)的措施。苗木的配置，為每個栽植點栽 1株，松樹造林密度以每公頃采用 2500株（株行距 2 2 m）的。松樹純林容易發(fā)生病蟲害和火災(zāi) ,生產(chǎn)力也低 ,因此本項目區(qū)為松樹與楊樹混交林。土壤瘠薄，生長不良的林分常發(fā)生病蟲害，要注意防治，必要時可使用樂果、敵敵畏等農(nóng)藥殺滅害蟲。 5 主要參數(shù)的確定 5.1 磷礦粉用量的確定 A區(qū)土壤中磷礦粉的用量為 2596.15 g/m2， B區(qū)土壤中磷礦粉的用量為 1442.31 g/m2， C區(qū)土壤中磷礦粉的用量為 288.46 g/m2 5.2 依據(jù) 下表為在鉛和鎘污染土壤（鉛含量為 16362 mg/kg，鎘含量 5.61 mg/kg）中施用磷礦粉 (0-20 cm)，用量為 50 g/m2，培養(yǎng) 6 個月后，對照土壤 1 mol/L MgCl2可提取態(tài) Pb 和 Cd 含量分別為 666 mg/kg 和 1.69 mg/kg，處理土壤為 514 和 1.17 mg/kg。 表 3 處理效果 處理 Pb 含量 (mg/kg) 減少量 % Cd 含量 (mg/kg) 減少量 % CK 666 0 1.69 0 PR1 451 32.3 1.66 1.5 PR2 514 22.8 1.17 30.7 PR3 433 35.0 1.25 26.2 研究表明，當(dāng)磷礦粉用量為 300 g/m2 時，土壤 MgCl2 提取 Pb 含量從 666 mg/kg降低到 514 mg/kg， MgCl2 提取 Cd 含量從 1.69 降低到 1.17 mg/kg（ Wang et al, 2008）。 假設(shè)該土壤容重為 1200 kg/m3，則每 m2 0-20 cm深的土壤干重為 0.211200=240 kg， (1)其中的 1 mol/L MgCl2 提取態(tài) Pb 的降低量為 (666-514)mg/kg240 kg=152240 mg=36480 mg 則單位質(zhì)量的磷礦粉降低 1 mol/L MgCl2 提取態(tài) Pb 的數(shù)量為 36480 mg/300g=121.6 mg/g。 (2)其中的 1 mol/L MgCl2 提取態(tài) Cd 的降低量為 (1.69-1.17)mg/kg240 kg=152240 mg=124.8 mg 則單位質(zhì)量的磷礦粉降低 1 mol/L MgCl2 提取態(tài) Cd 的數(shù)量為 124.8 mg/300g=0.416mg/g。 6 物料計算 6.1 磷礦粉 數(shù)量計算依據(jù)： 根據(jù) 5.1，本設(shè)計的作用對象為 0-20 cm土壤， 0-30 m區(qū)域內(nèi)的土地， 磷礦粉用量為 50 g/1000g土壤； 40-60 m區(qū)域內(nèi)的土地， 磷礦粉用量為 20 g/1000g土壤； 60-100 m區(qū)域內(nèi)的土地， 磷礦粉用量為 5 g/1000g土壤。 6.1.1 修復(fù) A 區(qū)土地的計算 (1)項目設(shè)計范圍內(nèi) 0-30 m土壤重量為： 30 m0.2 m80m1200 kg/m3=576000 kg (2)其中的 1 mol/L MgCl2 提取態(tài) Pb 的降低量為 (600-10)mg/kg576000 kg=590576000 mg=33984104mg 設(shè)計范圍內(nèi) 0-30 m土壤需要的磷礦粉總量為： 33984104mg/(121.6 mg/g)=2.8 t (3)其中的 1 mol/L MgCl2 提取態(tài) Cd 的降低量為 (5-0.5)mg/kg576000 kg=4.5576000 mg=2592103mg 設(shè)計范圍內(nèi) 0-30 m土壤需要的磷礦粉總量為： 2592103mg/(0.416mg/g)=6.23 t 由以上計算結(jié)果可知，要想達(dá)到同時降低土壤中的 MgCl2-Pb 和 MgCl2-Cd的修復(fù)效果， A 區(qū)土壤中需加入的磷礦粉的總量為： 6.23 t 6.1.2 修復(fù) B 區(qū)土地的計算 (1)項目設(shè)計范圍內(nèi) 40-60 m土壤重量為： 30 m0.2 m80m1200 kg/m3=576000 kg (2)其中的 1 mol/L MgCl2 提取態(tài) Pb 的降低量為 (200-10)mg/kg576000 kg=190576000 mg=10944104mg 設(shè)計范圍內(nèi) 0-30 m土壤需要的磷礦粉總量為： 10944104mg/(121.6 mg/g)=900 kg (3)其中的 1 mol/L MgCl2 提取態(tài) Cd 的降低量為 (3-0.5)mg/kg576000 kg=2.5576000 mg=1440103mg 設(shè)計范圍內(nèi) 0-30 m土壤需要的磷礦粉總量為： 1440103mg/(0.416mg/g)=3.46 t 由以上計算結(jié)果可知，要想達(dá)到同時降低土壤中的 MgCl2-Pb 和 MgCl2-Cd的修復(fù)效果， B 區(qū)土壤中需加入的磷礦粉的總量為： 3.46 t 6.1.3 修復(fù) C 區(qū)土地的計算 (1)項目設(shè)計范圍內(nèi) 70-100 m土壤重量為： 40 m0.2 m80m1200 kg/m3=768000 kg (2)其中的 1 mol/L MgCl2 提取態(tài)降 Pb 的低量為 (60-10)mg/kg768000 kg=50768000 mg=3840104mg 設(shè)計范圍內(nèi) 0-30 m土壤需要的磷礦粉總量為： 3840104mg/(121.6 mg/g)=316kg (3)其中的 1 mol/L MgCl2 提取態(tài) Cd 的降低量為 (1-0.5)mg/kg768000 kg=0.5768000 mg=103mg 設(shè)計范圍內(nèi) 0-30 m土壤需要的磷礦粉總量為： 384103mg/(0.416mg/g)=923 kg 由以上計算結(jié)果可知，要想達(dá)到同時降低土壤中的 MgCl2-Pb 和 MgCl2-Cd的修復(fù)效果， C 區(qū)土壤中需加入的磷礦粉的總量為： 923 kg 6.1.4 總量 修復(fù)該項目區(qū)土地所需的磷礦粉的總量為： 10.61 t 表 4 物料表 序號 物料名稱 主要指標(biāo) 單位 數(shù)量 1 磷礦粉 灰白色粉狀， P2O5量 大于 14 %，所含的磷多為遲效磷 t 10.61 2 復(fù)合肥 粒狀，以 尿素、磷銨、氯化鉀為主要原料，氮、磷、鉀有效養(yǎng)分含量 45% kg 180 3 糞肥 t 12 6.2 綠化植物用量計算 設(shè)每兩個樹穴間距為 2 m，行距為 2 m，且喬木：灌木 =1： 1 該設(shè)計土地上種植的樹木數(shù)為： 2000棵 故喬木數(shù)為： 1/22000=1000棵， 其中： 500棵的楊樹， 500棵的松樹； 灌木數(shù)為： 1/22000=1000棵，其中： 500棵的沙棘， 500棵的紫穗槐； (1) 楊樹 科 屬：楊柳科，本科有三個屬，即：楊屬、柳屬、鉆天柳屬。 形態(tài)特征：楊樹小枝具頂芽與芽鱗 2枚以上。單葉互生，卵形或近圓形。荑花序，雌雄異株，不具花瓣，有環(huán)狀花盤及苞片。苞片頂端分裂，雄蕊多數(shù)。蒴果小，具冠毛。 生長繁殖：楊樹具有早期速生、適應(yīng)性強、分布廣、種類和品種多、容易雜交、容易改良遺傳性、容易無性繁殖等特點，因而廣泛用于集約栽培。大量早育出來的優(yōu)良楊樹品種，對栽培條件的改善反映很靈敏，可大幅度提高生產(chǎn)力，對解決木材短缺起著很大作用。 (2) 松樹 學(xué) 名： Pinus 科 屬：松科松屬 類 別：林木類 -針葉樹類 形態(tài)特征：較幼時的樹冠為金字塔形，樹枝多呈輪狀著生。幼苗出土、子葉展開以后，首先著生的為初生葉，單生，螺旋狀排列，線狀披針形 ,葉緣具齒。初生葉行使葉的功能 1 3年后，才出現(xiàn)針葉，通常 2、 3、 5枚成束，著生于短枝的頂端。每束針葉基部有葉梢，早期脫落或宿存。葉肉組織中的樹脂道的位置在成年植株比較恒定，可分為外生、中生、內(nèi)生 3種類型。松樹針葉橫切面中可見 1或 2個維管束，特殊環(huán)境下可在雙維管束松樹中出現(xiàn)維管束合并的情況。球花單性，雌雄同株。球果多數(shù)由種鱗組成，成熟 后木質(zhì)化。種鱗的裸露增厚部分稱鱗盾，鱗盾先端的瘤狀突起稱鱗臍。有的樹種鱗臍具刺，有的無。球果成熟時種鱗張開，種子脫落；但少數(shù)樹種種鱗則長期保持關(guān)閉狀態(tài)。每個種鱗具種子 2粒，種子上部具一長翅，少數(shù)具短翅或無翅。 (3) 沙棘 學(xué) 名： Hippophae rhamnoides Linn 別 名： 醋柳、黃酸刺、酸刺柳、黑刺、酸刺 綱：雙子葉植物綱 科：胡頹子科 屬：沙棘屬 分 布：分布于華北、西北及四川等地。 形態(tài)特征：落葉灌木或喬木，高 1-5 m，高山溝谷可達(dá) 18 m。棘刺較多，粗壯，頂生或側(cè) 生；嫩枝褐綠色，密被銀白色而帶褐色鱗片或有時具白色星狀毛，老枝灰黑色，粗糙；芽大，金黃色或銹色。單葉通常近對生；葉柄極短；葉片紙質(zhì)，狹披針形或長圓狀披針形，長 3-8 cm，寬約 1 cm，兩端鈍形或基部近圓形，上面綠色，初被白色盾形毛或星狀毛，下面銀白色或淡白色，被鱗片?；S色，花瓣4瓣，花芯淡綠色，花苞球狀，嫩綠色；果實圓球形，直徑 4-6 mm，橙黃色或橘紅色；果梗長 1-2.5 mm。種子小，黑色或紫黑色，有光澤?；ㄆ?4-5月，果期 9-10月。 (4) 高羊茅 種植時 35-40 g/m2，故種植量為： L1=40S10-3=40800010-3=320 kg（ S-該設(shè) 計區(qū)的表面積） 植物名稱： 高羊茅 別 名： 葦狀羊茅 英 文 名： Tall fescue 拉 丁 名： Festuca arundinacea 科 名： 禾本科 屬 名： 羊茅屬 適應(yīng)地區(qū)：全國 生態(tài)分類：地被植物 -冷形態(tài)特征：稈成疏叢，直立，粗糙，幼葉折疊；葉舌呈膜狀，長 0.4-1.2 dm，平截形；葉耳短而鈍，有短柔毛；莖基部寬，分裂的邊緣有茸毛；葉片條形，扁平，挺直，近軸面有背且光滑，具龍骨，稍粗糙，邊緣有鱗，長 15-25 cm，寬 4-7 dm，收縮的圓錐花序。 生長習(xí)性：性喜寒冷潮濕、溫暖的氣候，在肥沃、潮濕、富含有機 質(zhì)、 PH值為4.7-8.5的細(xì)壤土中生長良好。對高溫有一定的抗性，最耐旱和踐踏；喜光，耐半陰，對肥料反應(yīng)敏感，抗逆性強，耐酸、耐瘠薄，抗病性強。適宜于溫暖濕潤的中亞熱帶至中溫帶地區(qū)栽種。 7 實施步驟 7.1 施工過程 (1) 第 1 d-第 7 d： 實施內(nèi)容：進(jìn)行 污染土地 修復(fù)的可行性分析 實施步驟：依據(jù)該污染區(qū)土地的土壤性狀及土壤中有毒重金屬 Pb、 Cd的含量，先進(jìn)行全面詳細(xì)的分析，查找相關(guān)的文獻(xiàn)，計算出修復(fù)該區(qū)土地所需化學(xué)試劑的用量，經(jīng)過合理規(guī)劃計算后預(yù)測修復(fù)效果。 (2) 第 8 d-第 10d： 實施內(nèi)容：對該區(qū)土地進(jìn)行清理、平整 實施步驟：在該土地上先進(jìn)行初步的清理工作，人工拔除地表少量長的較高大的雜草，收集設(shè)計區(qū)中的石塊、垃圾、少量礦渣，并用拖拉機將其運到垃圾處理廠進(jìn)行衛(wèi)生填埋。 (3) 第 10 d-第 15 d： 實施內(nèi)容：疏松土壤，施加磷礦粉 實施步驟：人工將磷礦粉均勻撒在該項目區(qū)土地上， A區(qū)土壤中需加入的磷礦粉的總量為： 6.23 t； B區(qū)土壤中需加入的磷礦粉的總量為： 3.46 t； C區(qū)土壤中需加入的磷礦粉的總量為： 923 kg。 然后用深耕機對其表層 0-20cm的土壤進(jìn)行翻耕疏松，直到表層土壤比較松軟時，再用旋耕耙將犁好的土地弄平整，最后用鐵鍬將大的土塊弄碎，進(jìn)一步平整土地表面，使其無較大起伏，高差在 5cm以內(nèi)。引水澆灌，使土壤中保持一定的含水率，為穩(wěn)定重金屬和后期的綠化造林提供良好的水分條件。 (4) 第 16 d-第 75 d： 實施內(nèi)容：磷礦粉穩(wěn)定土壤中的 Pb和 Cd 實施步驟：對設(shè)計土地進(jìn)行定期的查看和必要的看管，確保其附近的冶煉廠不再繼續(xù)向該區(qū)排放冶煉含重金屬的廢氣、粉塵和堆放冶煉廢渣，使該區(qū)土地不再另外受到重金屬的污染，確保加入的磷礦粉能充分與土壤中的重金屬結(jié)合，減少該 區(qū)土地中 Pb、 Cd有效態(tài)含量，降低重金屬的毒性。定期灌水，保持土壤含水量在 20%左右。 (5) 第 76 d-第 100d： 實施內(nèi)容：綠化種植， 以在該區(qū)種植灌木、花草為主，喬木為輔，選擇適合本地條件的先鋒植物種群，并按照景觀生態(tài)要求進(jìn)行綠化； 實施步驟：用挖坑機進(jìn) 行機械挖坑，將買來的松樹、楊樹、沙棘、高羊茅等植物按照適合它們的種植方法在傍晚時分小心栽種，栽好以后給樹來一次透水，并要注意防止新植被水分蒸發(fā)，確保新樹苗的成活率。 (6)第 100 d以后 ： 實施內(nèi)容：對項目區(qū)的綠化植物進(jìn)行管理 實施步驟：定期將本項目區(qū)南邊的小河流中的水引入項目區(qū)，對已種植的植物進(jìn)行澆灌。適時施加動物糞便等有機肥料，增加土壤肥力。定期修剪枝葉，噴灑農(nóng)藥并使用滅蟲燈，殺滅害蟲，及時進(jìn)行補植。請專人護林，確保該區(qū)的綠化植物能茁壯成長，形成長久的景觀生態(tài)。 7.2 機械用具 綠化造林過程中的機械 用具如下： 7.2.1 松土設(shè)備 名稱：圣魯微型旋耕松土機 發(fā)動機型號： 1E44F-5A型 發(fā)動機類型：風(fēng)冷，二沖程，單缸汽油 發(fā)動機功率： 1.9kw/7000-9000r/min 排氣量： 49cc 油箱容量： 1200ml 毛重： 17kg 凈重： 15kg 刀片： 4teeth/22.5cm(直徑 ) 翻耕寬度： 25cm 翻