一种降低工业区空气SO2浓度的植物净化方法

摘要

本发明公开了一种降低工业区空气SO2浓度的植物净化方法，包含以下工艺步骤：在厂区内及其周围区域，按照每隔150~200cm种植夹竹桃、悬铃木和垂柳之一或它们的组合作为行道树种，再在大片空地区域进行草坪种植紫花苜蓿、栀子花、月季，或将它们组合大规模种植成草坪，并且穿插栽种夹竹桃、悬铃木和垂柳搭配，其中零星的再配些小乔木，在种植期间每隔半个月进行一次基质的松动和翻耕，并且适当引入蚯蚓等动物进行基质的疏松，并对种植的植物喷淋洗涤叶片粉尘，加入生物生长促进剂或接种部分菌根生物，辅助浇灌叶面微肥，随时收获自然脱落的叶片。本发明具有不对环境产生二次污染和二氧化硫的吸收富集量高、防治水土流失、美化环境等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护，特别是降低冶炼厂工业区空气SO₂浓度的植物净化方法。

背景技术

二氧化硫是目前大气污染物中含量较大、影响面较广的一种气态污染物。它主要来自化石燃料(煤炭、石油和天然气)的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等过程，按污染的工业部门来分，其顺序是火电厂、化工厂和冶炼厂。有色金属冶炼厂废气，SO₂含量为1％～12％(体积)；锅炉废气，SO₂含量为0.05％～0.5％(体积)。

低浓度SO₂烟气是造成大气污染的主要气体之一。目前一些发电厂、冶炼厂、焦化厂、炼油厂排出的烟气中二氧化硫含量为0.3％-1％，烟气直接排入大气，超出排放标准的8-20倍，因此必须进行治理。

低浓度二氧化硫烟气的污染问题是一项世界性的难题。前人已做过许多工作，提出了许多治理SO₂污染的方法，但这些方法都存在着投资大、原材料消耗高、操作费用高、经济不合算的问题。

我国有丰富的矿产资源，众多矿产资源中硫化物含量偏高，因此在选冶过程中会有大量SO₂排放。

目前，有色金属选冶过程中会释放二氧化硫，造成环境污染。因此选用经济有效的方法去除二氧化硫或者回收利用是目前国内外研究热点和难点。近年来，一些能够在地上部大量富集污染物的特殊植物——超富集植物已成为学术界研究的热点。通过种植收割这种植物可有效地清除环境中的砷污染。

国内外已发现能够大量吸收、吸附二氧化硫的植物较多。其中夹竹桃、悬铃木、栀子花等，抗逆能力特别强，具有绿化、美化环境，净化空气、减少大气污染，改善居住环境作用；对烟尘、汞、二氧化硫、氯气、氟化氢等有害气体有很强的吸收能力，还有极佳的滞尘力，有过滤空气的特效，因而被誉为“绿色吸尘器”；夹竹桃生命力极强，即使全身落满了灰尘，仍能旺盛生长，被人们称为“环保卫士”，因此被广泛应用于工业污染区的绿化。

这些植物在我国南方地区广泛种植，生物量也相对较大，在冶炼厂周围种植该类植物，可以快速去除大气中的硫氧化物，起到空气净化、植物修复空气污染的作用。

范修远等对重庆市主城区主要行道植物硫含量进行了初步研究，其研究结果表明乔木含硫量明显比灌木的高，乔木刺桐的平均含硫量为2.57g/kg，最高为3.22g/kg，而灌木夹竹桃最高含量2.17g/kg。

CN03122078.9发明涉及一种处理二氧化硫烟气的吸收剂。专为其烟气污染治理而设计，其另一个积极效果是同时可用于碱性泥土的改良。该吸收剂是以碱性泥土和水调制而成，液固比为5-20L/Kg。它具有适应性强，节约能耗的特点。可用于多种二氧化硫吸收设备，可改变泥土的碱性使之成为可利的土壤。适用于有二氧化硫烟气需要处理而四周又有相应泥土的地方推广应用。

植物空气净化方法是利用某些特定植物能够较快地吸收大气中的二氧化硫等污染物而达到净化的目的。与除尘装置、吸附法吸收法脱硫相比，该方法的投资和维护成本低，工程量小，运行管理简单，不产生二次污染，而且对保持水土、固定土壤和美化景观具有良好的效果，是一种环境友好型方法，可以广泛用于冶炼厂、火电厂周围的大气二氧化硫净化。植物净化空气方法是利用某些自然生长或人工选育植物降低空气中的硫氧化物含量的一种方法，其实质是借助于某些植物能通过叶片滞尘、叶片吸收和根系吸收等把硫氧化物吸收到植物体内，以太阳能为驱动力，大量吸收富集空气中的硫，通过收割植物而使冶炼厂周围二氧化硫等污染物含量大幅下降。

二氧化硫在植物体内可以转化为亚硫酸盐和硫酸盐，是植物必需营养元素，可以通过随时收集枯枝落叶，而起到植物净化空气的作用，另外可以定期进行修剪枝叶，一方面有利于促进植物生长发新枝，也有利于维持绿化美观的效果。

植物净化空气二氧化硫的效果可以从两个方面进行分析。其一是测定大气中的二氧化硫浓度，即在种植区、非种植区和无植被区的对照区域测定大气中二氧化硫浓度，种植夹竹桃等区域大气浓度显著降低，可以表明起到大气净化效果，环境大气检测可以利用便携式二氧化硫检测仪常时间连续检测；其二是通过测定植物体内硫元素含量来分析植物吸收二氧化硫的情况，这需要以室内盆栽试验为对照进行(为同种类型土壤)，以室外植物中硫元素含量去除相应室内对照者从土壤中吸收到的部分来确定由叶片吸入的二氧化硫含量，以此来评价植物净化空气的效果。植物全硫含量的分析方法用电感耦合等离子体发射光谱法测定，或者用HNO₃-HClO₄消煮-BaSO₄比浊法测定。

经研究表明，夹竹桃和悬铃木对二氧化硫的积累特性表现为对二氧化硫具有较强的抗性、耐性及吸收吸附作用。在空气中二氧化硫含量为1～50mg/m³中，均发现有正常生长的夹竹桃、悬铃木、垂柳和栀子花等强抗性植物。并且这些植物地上部能够吸收大量的二氧化硫，在体内以硫酸盐的形式存储。因此，夹竹桃、悬铃木、垂柳均可用于广幅大气二氧化硫污染的防治净化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低大气二氧化硫污染的植物净化方法。即通过种植对二氧化硫有一定吸收去除能力的植物去除空气中的二氧化硫，控制种植技术条件使该方法的投资和维护成本低，是一种环境友好型方法，可以广泛用于有二氧化硫污染的空气环境中。具体是通过种植夹竹桃，利用其对二氧化硫的吸附、吸收特性，把空气中二氧化硫转移到植物体内存储，再通过收获枯落物完成对大气污染的净化。

该方法还可将夹竹桃直接移栽或通过嫁接手段长成幼苗后移栽到二氧化硫污染严重的区域中，通过夹竹桃叶片直接吸收空气中的二氧化硫，另外部分降尘带入土壤的二氧化硫也可以被夹竹桃根系吸收；随着植物生长落叶，将其移走，则可大幅度降低空气中的二氧化硫浓度，从而达到快速净化空气、防治污染的目的。

提高植物净化还可以借助农业生态手段进行调控，其调控措施包括农业生态调控法，如适当浇灌、选择合适形态的化肥等。农业生态法的主要机理为促进植物生长，加强其光合作用，提升对于二氧化硫的吸收累积，加速净化空气的目的。

本发明通过以下步骤完成：在冶炼厂厂区内及其周围区域，按照每隔150~200cm种植夹竹桃、悬铃木和垂柳之一作为行道树种，在厂区及其周围沿车间厂房或者道路成行栽种。而在大片空地区域可以进行草坪种植，紫花苜蓿、栀子花、月季等易于成片种植，可以将它们组合，大规模种植成草坪，其中零星的再配些夹竹桃、悬铃木等小乔木，使得草坪更加错落有致，美观。利用这些植物对于二氧化硫的吸收通过收割枯枝落叶而除去空气中的硫氧化物，从而完成冶炼厂周围的空气净化。种植的植物可以通过喷淋洗涤叶片粉尘、加入生物生长促进剂或接种部分菌根生物，以加快植物对二氧化硫的吸收富集速率和植物自身的生长速度。

通过喷淋水分或者碳酸氢铵溶液，使植物茎叶吸滞的粉尘冲洗到地面，被根系吸收或者被土壤结合固定，而干净的叶片其重新吸滞粉尘和吸收二氧化硫的能力增加，冲洗到根系周围的土壤中的二氧化硫或亚硫酸盐会被植物根系再次吸收，有利于植物的吸收去除二氧化硫。

另外，可以引入部分微生物制剂提高真菌浸染的成功率，促进菌根真菌与植物根系的共生，从而增强植物修复的效率。施加植物生长调节剂促进植物生长和二氧化硫积累量。

除对二氧化硫的吸收富集量和生物富集系数外，生物量和硫吸收总量是评价植物净化二氧化硫空气污染潜在能力的另外两个重要指标。生物量越大，说明在相同生长期内和相同富集系数条件下，该植物从含砷金矿中吸收去除的二氧化硫的量越多；二氧化硫迁移总量越大，表明在相同种植条件下，该植物使二氧化硫降低到大气环境治理标准以下时所用的时间越短。

本专利所选植物的生物量和二氧化硫吸收总量均较大。其二氧化硫吸收累积量与其叶面面积大小、叶面积指数等有关，100片夹竹桃叶片的二氧化硫吸收吸附总量为138mg。100片悬铃木二氧化硫吸收总量为190mg。100片垂柳叶片的二氧化硫吸收吸附总量为92mg.。这对于降低大气二氧化硫污染提供了一种新的方法。本方法对于提高空气环境治理和进行空气二氧化硫污染净化具有重要意义，为大气二氧化硫污染防治提供了一种经济适用的植物净化方法。

与公知技术相比，本发明具有的优点及积极效果：

与公知技术相比，本发明提供的在二氧化硫大气污染区域中种植夹竹桃、悬铃木和垂柳等，利用其生物量较大、生长期较短和对二氧化硫的强抗性和吸收吸附能力，通过收割枯枝落叶而去除空气中的硫氧化物。该方法的投资和维护成本低，具有二氧化硫的吸收富集量高、生物富集系数大和二氧化硫去除总量高，以及工程投资少、运行成本低、生长期短、维护简单、防治水土流失、美化景观环境、是一种环境友好型方法，可以广泛用于大气二氧化硫污染的净化，其环境效益、社会效益和经济效益明显，在大气二氧化硫污染防治方面有着良好的实际应用前景。

本发明提供了一种植物净化空气二氧化硫污染的方法。与常用的脱硫法、吸附法、吸收法和回收法相比，本发明提供的在二氧化硫大气污染区域种植夹竹桃、悬铃木和垂柳等，利用其对二氧化硫的吸收、吸附特性大量吸收富集空气中的二氧化硫，通过收割修剪枝叶或收集枯枝落叶而减少空气中二氧化硫含量的方法，具有不对环境产生二次污染和二氧化硫的吸收富集量高、生物富集系数大，以及工程投资少、运行成本低、生长期短、维护简单、防治水土流失、美化景观环境等特点，适用于重度和轻度空气二氧化硫污染的净化。

具体实施方式

下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。

实施例1

某冶炼厂周围大气二氧化硫浓度变化幅度在0.2-3mg/m³左右。在厂区周围成行栽种夹竹桃和悬铃木作为行道树。辅助浇灌叶面微肥，其主要成分是碳酸氢铵和磷酸二氢钾兑水组成的液体肥料，促进其成活、加强光合作用，并且可以通过延长叶片寿命，来增加植物生物量。随时收获自然脱落的叶片，并且在秋季落叶后进行一次性收获，经分析测定，大气中的二氧化硫浓度变化范围，降低到0.1-1.3mg/m³，而临近片区无植物区域大气二氧化硫浓度仍然在0.2-2.6mg/m³，相当于使大气中二氧化硫含量减少了50％。另外所栽种夹竹桃和悬铃木的体内硫含量分别达到4.56±0.45g/kg和5.32±1.24g/kg(干重)，比而室内以同种土壤栽种的对照植物夹竹桃和悬铃木的体内硫含量分别达到2.15±0.59g/kg和3.32±0.71g/kg(干重)，说明冶炼区植物能够加大对空气中二氧化硫的吸收，通过收割枯落物可进行堆肥或回收硫元素。

实施例2

某冶炼厂周围大气二氧化硫年平均浓度2mg/m³左右。在厂区内部及周围大片空地种植栀子花灌草丛，并且穿插栽种夹竹桃、悬铃木和垂柳搭配。在种植期间每隔半个月进行一次基质的松动和翻耕，并且适当引入蚯蚓等动物进行基质的疏松。随之进行喷淋浇水，冲洗叶片表面的过多粉尘，以增加植物光合作用和吸收二氧化硫的能力。另外增加土壤的通气透水性，提高土壤的氧化还原电位，以促进二氧化硫粉尘在土壤中生成硫酸盐向土壤溶液中移动，加速植物对硫的吸收累积，同时在高的氧化还原电位情况下难溶的硫化物会变得不稳定而易于氧化，有利于硫酸盐被植物吸收。在种植9个月后，收割部分枝条和落叶，收割应留部分枝条，促进萌发新枝条，加大叶面积指数。经分析测定，种植植物前后，大气中二氧化硫平均浓度从2mg/m³降低到0.26mg/m³，临近无植物区域大气二氧化硫平均浓度同时段的测定结果为1.56mg/m³，植物对二氧化硫吸收去除效率达到87％。表明收割植物地上部，能有效地带走大气二氧化硫污染。收割枯落物送废物填埋场安全填埋、进行堆肥或回收硫等。

实施例3

某火电厂周围大气二氧化硫的含量平均值为3.5mg/m³。沿道路两侧分别每隔200cm左右移栽一株约20-50cm高的悬铃木和夹竹桃幼树，在排土场等大面积搭配移栽如下植物幼苗，包括悬铃木、垂柳、夹竹桃和栀子花等。每隔一个月进行适量的施肥，按需浇水灌溉。并且引入微生物制剂，提高悬铃木和夹竹桃的根部共生真菌的量，有利于其根际环境的改善和光合作用对二氧化硫的吸收累积。并且5个月后，首次裁剪枝丫收割其部分枝叶，之后在悬铃木叶片枯黄脱落前进行全部收获，并且砍掉大的树枝，促进第二年萌发新枝，而对于夹竹桃则每隔5个月进行部分修剪收割。经分析测定，种植植物前后，大气中二氧化硫平均浓度从3.5mg/m³降低到0.30mg/m³，临近无植物区域大气二氧化硫平均浓度同时段的测定结果为1.87mg/m³。表明植物对于二氧化硫的净化效率达到82％。收割枯落物送废物填埋场安全填埋、进行堆肥或回收硫等。