專利名稱：一種強化菊科植物修復(fù)鎘污染土壤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污染環(huán)境的植物修復(fù)技術(shù)，具體地說是一種強化菊科植物修復(fù)鎘污染 土壤的方法。
背景技術(shù)：
重金屬污染土壤的途徑通常有以下兩種一是金屬礦開采活動造成的環(huán)境污染， 污染類型主要有坑口周圍土壤中礦床礦物在水、氣、熱等環(huán)境因素長期作用下而形成的重 金屬污染較嚴重的土壤；采礦廢石堆放過程中因淋濾等原因造成的重金屬污染土壤；含有 較高濃度重金屬的礦山廢水對土壤造成的污染等。二是工業(yè)污水灌溉農(nóng)田引發(fā)的重金屬污 染土壤，具有代表性的是我國發(fā)現(xiàn)最早，面積較大，而且污染又十分嚴重的沈陽張士灌區(qū)污 染土壤，其主要重金屬污染物是Cd[文獻1 吳燕玉，陳濤，張學(xué)詢.1986.沈陽張士灌區(qū)鎘 的污染生態(tài)研究.見高拯民主編，土壤-植物系統(tǒng)污染生態(tài)研究.295-301]。Cd是環(huán)境中 的有毒物質(zhì)，是生物體的非必需元素，其化合物的毒性很大，蓄積性很強，高濃度的鎘對大 多數(shù)動物有致畸、致突變和致癌作用，因此，鎘污染土壤急需修復(fù)。世界各國對土壤重金屬污染十分重視，采取了各種各樣的修復(fù)方法，如消除重金 屬毒性的固化技術(shù)、玻璃化技術(shù)，修復(fù)揮發(fā)性重金屬的電動力修復(fù)技術(shù)等。但這些技術(shù)對污 染場地破壞較大，修復(fù)費用昂貴，且存在著運輸、儲存、回填等新的環(huán)境問題，在小面積或重 污染土壤處理中作用很大，甚至不可替代，但對于面積巨大、污染程度較輕的污染土壤來說 則難以應(yīng)用。因此，人們尋求費用較低、修復(fù)效果又好的革新技術(shù)。植物修復(fù)技術(shù)利用重金 屬超積累植物/超富集植物的提取作用在穩(wěn)定污染土壤減少風(fēng)蝕、水蝕及不引起地下水二 次污染的同時，使污染土壤得到修復(fù)，既不破壞污染現(xiàn)場土壤結(jié)構(gòu)、培肥地力，又減少修復(fù) 費用，已成為世界各國競相研究的熱點。超積累植物(Hyperaccmulator)也叫超富集植物，這一定義最初是由Brooks等提 出的，當(dāng)時用以命名莖中Ni含量(干重)大于1000mg/kg的植物[文獻2 =Brooks R. R.， Lee J. , Reeves R. D. , et al. 1977. Detectionof nickliferous rocks by analysis of herbarium species of indicatorplants. Journal of Geochemical Exploration. 7 49 77]。現(xiàn)超積累植物的概念已擴大到植物對所有金屬元素的超量富集現(xiàn)象，即是指 能超量富集一種或同時富集幾種金屬元素的植物?，F(xiàn)一般認為[文獻3 =Chaney R. L.， MalikM.，Li Y. M.，et al.1997，Phytoremediation of soil metals. CurrentOpinions in Biotechnology. 8 279 ~ 284 ； ^ ^ 4 :Brooks, R. R. ， Chambers, Μ. F. ， Nicks, L. J.， Robinson，B. H.，1998. Phytoming. Trends in PlantScience. 3，(9) :359 362 ；文獻 5 : Salt D Ε.Phytoextraction :presentapplications and future promise. 2000. In :Wise D L，et al. (eds.), Bioremediation of Contaminated Soils. New York，Marcel Dekker] 超積累植物應(yīng)同時具備三個特征一是植物地上部(莖或葉)金屬含量是普通植物在同一 生長條件下的100倍，其臨界含量分別為Si 10000mg/kgXd lOOmg/kg.Cu lmg/kg，Pb、Cu、 NiXo均為lOOOmg/kg ；二是植物地上部重金屬含量大于根部該種金屬含量；三是植物的生長沒有出現(xiàn)明顯的毒害癥狀。其實，植物地上部生物量沒有明顯下降(與生長在未污染土 壤同種植物生物量相比)同時植物地上部富集系數(shù)大于1也是必不可少的特征。三葉鬼針草(Bidens pilosa L.)是一種新近發(fā)現(xiàn)的鎘超富集植物，對鎘雖有一定 的去除修復(fù)潛力，但單一種植物對污染土壤的修復(fù)效率還十分有限，有必要采取一些強化 措施以提高其實踐修復(fù)能力[文獻6:魏樹和，楊傳杰，周啟星.三葉鬼針草等7種常見菊 科雜草植物對重金屬的超富集特征.環(huán)境科學(xué).2008, (10) =2912-2918] 。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種費用低廉、可操作性強、不破壞土壤理化性質(zhì)、不引起 二次污染、且對防止污染土壤風(fēng)蝕、水蝕均有良好效果的強化菊科植物修復(fù)鎘污染土壤的 方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下強化菊科植物修復(fù)鎘污染土壤的方法1)在被鎘污染土壤上，機械耕地整平，起 壟，壟寬為0. 1-0. 9米，底施硫酸銨5-80公斤/667米2 ；2)將鎘超富集植物三葉鬼針草(Bidens pilosa L.)的種子以條播的方式種植，播 種量為每平方米1. 0-90克；3)在植物生長10-100天時，再追施一次硫酸銨，按5-80公斤/667米2施加；與此 同時，地面撒施0. 01-2. Ommol/kg的添加劑半胱氨酸；4)待三葉鬼針草完全成熟后，將植株整體從污染土壤上移走，從而實現(xiàn)除去土壤 中污染物鎘的目的。所述種植的超富集植物三葉鬼針草在春季種植。所述春季是指4月下旬至5月上 旬，收獲三葉鬼針草7月中旬至下旬。所述在含污染物鎘的土壤上種植三葉鬼針草，可采用 露天栽培，根據(jù)土壤缺水情況，澆水，使土壤含水量保持在田間持水量的40 95%。本發(fā)明所具有的優(yōu)點本發(fā)明采用植物修復(fù)鎘污染土壤，其操作性強、費用低、不 破壞土壤理化性質(zhì)、不引起二次污染，同時具有美化環(huán)境的作用。本發(fā)明利用三葉鬼針草對 鎘復(fù)合污染有很強的耐性能力，將植物種植在鎘復(fù)合污染土壤中，利用植物的提取作用，從 而修復(fù)土壤中鎘污染，其能夠在穩(wěn)定污染土壤及不引起地下水污染的同時，還能夠美化環(huán) 境。同時按照此方法對污染土壤添加劑半胱氨酸，可顯著地提高三葉鬼針草對鎘復(fù)合污染 土壤的修復(fù)效率。
具體實施例方式試驗步驟全部試驗驗總面積約400米2。該地土壤基本理化性質(zhì)pH6. 9、有機碳 20. 12g/Kg、全氮 1. 24g/Kg、全磷 0. 0. 49g/Kg、速效氮 187. 26mg/Kg、速效磷 2. 74mg/Kg。表 層(0-20厘米)鎘含量平均值為2. 86mg/Kg，與我國土壤環(huán)境質(zhì)量標準二級標準，屬于鎘污 染土壤。2008年4月下旬開始試驗，機械耕地整平，起壟，壟寬為0. 1_0.9米，底施硫酸銨 5-80公斤/667米2 ;4月末播種三葉鬼針草(Bidens pilosa L.)的種子，播種前用0. 1 % 雙氧水浸種12小時。在三葉鬼針草收獲前約3個月(7月初)施加5-80公斤/667米2的 硫酸銨和0. 01-2. Ommol/kg低劑量的添加劑半胱氨酸，先以土與添加劑混合，然后均勻撒施于土壤表面。選在下小雨的前一天施用。同進以沒有施添加劑只種植三葉鬼針草的處理 為對照。待植物成熟后，連根收獲植物，將植株整體從污染土壤上移走，從而實現(xiàn)除去土壤 中污染物鎘的目的。同時測定土壤與植物樣品，以檢測污染土壤的修復(fù)效果。采用對角線 5點采樣法。樣品分析烘干后的植物樣，采用HNO3-HClO4法消化、原子吸收分光光度計測定其中的重金屬含量。數(shù)據(jù)統(tǒng)計在計算機上用Microsoft Excel進行平均值和標準差(SD)的計算，并 利用最低顯著性差異法(least significant difference, LSD)進行差異顯著性測驗.結(jié)果試驗結(jié)果表明(表1)，經(jīng)過一季的三葉鬼針草生長，通過硫酸銨以及添加劑 半胱氨酸的強化修復(fù)作用，土壤表層中鎘含量由平均2. 86mg/kg下降到2. 65mg/kg，鎘的提 取修復(fù)率為7. 9%，而沒有施加添加劑的對照的鎘的去除率只有4. 2%，土壤鎘污染得到明 顯強化修復(fù)。表1大田試驗中采樣點鎘含量(mg/kg)
權(quán)利要求
1.一種強化菊科植物修復(fù)鎘污染土壤的方法，其特征在于1)在被鎘污染土壤上，機械耕地整平，起壟，壟寬為0.1-0. 9米，底施硫酸銨5-80公斤 /667 米 2 ；2)將鎘超富集植物三葉鬼針草(Bidenspilosa L.)的種子以條播的方式種植，播種量 為每平方米1. 0-90克；3)在植物生長10-100天時，再追施一次硫酸銨，按5-80公斤/667米2施加；與此同 時，地面撒施0. 01-2. Ommol/kg的添加劑半胱氨酸；4)待三葉鬼針草完全成熟后，將植株整體從污染土壤上移走，從而實現(xiàn)除去土壤中污 染物鎘的目的。
2.按照權(quán)利要求1所述的強化菊科植物修復(fù)鎘污染土壤的方法，其特征在于所述種 植的超富集植物三葉鬼針草在春季種植。
3.按照權(quán)利要求2所述的強化菊科植物修復(fù)鎘污染土壤的方法，其特征在于所述春 季是指4月下旬至5月上旬，收獲三葉鬼針草7月中旬至下旬。
4.按照權(quán)利要求1所述的強化菊科植物修復(fù)鎘污染土壤的方法，其特征在于所述在 含污染物鎘的土壤上種植三葉鬼針草，可采用露天栽培，根據(jù)土壤缺水情況，澆水，使土壤 含水量保持在田間持水量的40 95%。
全文摘要
本發(fā)明涉及污染環(huán)境的植物修復(fù)技術(shù)，具體地說是一種強化菊科植物修復(fù)鎘污染土壤的方法。具體為在春季將污染土壤耕作整平并做成壟，底施硫酸銨，然后將三葉鬼針草的種子條播于各壟上，在植物生長一段時間后追施一次硫酸銨，與此同時，地面撒施一定量的添加劑半胱氨酸，待三葉鬼針草完全成熟后，將植株整體包括根從污染土壤上移走，然后再移栽下一茬植物，之后重復(fù)上述過程，從而實現(xiàn)除去土壤中污染物鎘的目的。本發(fā)明采用植物修復(fù)鎘污染土壤，其操作性強、費用低、不破壞土壤理化性質(zhì)、不引起二次污染，同時具有美化環(huán)境的作用。本發(fā)明污染土壤添加劑半胱氨酸，可顯著地提高三葉鬼針草對鎘復(fù)合污染土壤的修復(fù)效率。
文檔編號A01G1/00GK102049410SQ20091021962
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者周啟星, 胡亞虎, 魏樹和 申請人:中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所