專利名稱：一種利用赤霉素-Tween80聯(lián)合強化修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及強化修復復合污染土壤技術，具體地說是一種利用赤霉素-TweenSO 聯(lián)合強化修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的方法。
背景技術：
植物修復強化技術是指利用生物、化學、物理等手段，改變污染物的存在形態(tài)，改善植物的生長環(huán)境、以提高植物對污染物的修復能力，使植物修復技術走向商業(yè)化。植物強化技術主要針對土壤和植物兩個方面(1)從土壤入手，通過向土壤施用化學物質(zhì)，改變土壤中污染物的賦存形態(tài)，使之從與土壤的結合態(tài)向水溶態(tài)和交換態(tài)轉換，從而提高其在植物體內(nèi)的可利用性(文獻 1 :Ernst WHO, Nelissen H J Μ. Life-cycle phases ofa zinc—and cadmium-resistant ecotype of Silene vulgaris in riskassessment of polymetallic mine soils [J]. Environ Pollut. 2000,107 :329-338.) ；(2)從植物入手，在植物不出現(xiàn)毒害的前提下，一方面根據(jù)植物吸收和轉運污染物的機制，提高植物地上部分對污染物的牽引力，促使土壤中的污染物順利完成從土壤一植物根際，由植物根系一植物莖葉的傳輸過程；另一方面通過化學或農(nóng)藝手段調(diào)控植物的生長發(fā)育，以獲得較高的生物產(chǎn)量，最終獲得較高的植物修復效率(文獻2:陳玉成，熊雙蓮，熊治廷.表面活性劑強化重金屬污染植物修復的可行性.生態(tài)環(huán)境.2004，13 O) :243. 246)。植物激素是植物自身產(chǎn)生的調(diào)節(jié)物質(zhì)。目前公認的植物激素有五類，即生長素 (IAA)、赤霉素(GA)、細胞分裂素(CTK)、脫落酸(ABA)和乙烯(ET)。植物激素通過促進植物生長、調(diào)節(jié)植物的生理代謝或與重金屬螯合，以達到大量吸收重金屬或降低重金屬的毒性提高植物的修復效果(文獻3:孫約兵，周啟星，郭觀林.植物修復重金屬污染土壤的強化措施.環(huán)境工程學報，2007，1 :103-110. )。Lopez et al. ^)05)研究發(fā)現(xiàn)，在 0. 2mmol Pb的培養(yǎng)液中加入100 μ m IAA和0. 2mmol的EDTA時，非超富集植物Medicago sativa (alfalfa)葉片中1 的含量比未加任何物質(zhì)和僅加EDTA分別增加了觀和6倍(文獻4 :L0pez Μ. L. ,Peralta,Videa J. R·,Benitez Τ.,et al. Enhancement of lead uptake by alfalfa(Medicago sativa)using EDTA and a plant growth promoter. Chemosphere, 2005,61 :595-598.)。Liu et al. (2007)在溶液中僅投加EDTA，地上部1 含量增加了 87. 1%，而投加EDTA和10或者100 μ M IAA時，其地上部分別增加了 149. 2%和243. 7%, 也比投加單一 EDTA分別增加了 33. 2%和83. 7%，顯示出EDTA和IAA在植物吸收1 方面取到協(xié)同的促進作用(文獻 5 :Liu D.Li T Yang X et al. Enhancement of lead uptakeby hyperaccumulator plant species Sedum alfredii Hance using EDTAand IAA.Bull Environ Contam Toxicol. 2007,78 :280-283.)。在土壤鎳、Cd 污染條件下，向玉米幼苗噴施植物激素類除草劑2，4-D，發(fā)現(xiàn)低劑量除草劑使植物根中M和Cd含量分別較未施加增加 28. 7%和29. 3%，地上部Ni和Cd含量分別增加11. 6%和10. 5% ；高濃度處理則植物根中 Ni和Cd含量分別增加73. 5%禾口 57. 4%，地上部Ni和Cd含量增加54. 2%和41. 2%0即植物激素類除草劑強化了植物對重金屬的吸收。其可能機理是用低濃度或高濃度的激素處理植物引起植物代謝發(fā)生某些方面的變化(文獻6:郭棟生，席玉英，王愛英.植物激素類除草劑對玉米幼苗吸收重金屬的影響.農(nóng)業(yè)環(huán)境保護，1999，18 ) :183-184.)。表面活性劑(surfactant)是指能明顯改變體系的界面性質(zhì)與狀態(tài)的物質(zhì)，它具有親水和親脂性，因而在環(huán)境科學中常用來去除環(huán)境中有機或無機污染物。生物表面活性劑對重金屬的解吸主要是通過其本身吸附在土壤顆粒表面，占據(jù)了土壤顆粒表面的吸附位點，減弱了土壤顆粒對重金屬的吸附能力(文獻7 :David C H，Janick F A，Raina M M. Removal of cadmium,lead,and zinc from soil by a rhamnolipid biosurfactant[J]. EnvironSci Technol. 1995(29) :2280-2285.)。Hong et al. (2002)用皂角苷去除 3 種不同土壤(粘土、沙土和含有大量有機質(zhì)的土壤)中的重金屬進行了研究。發(fā)現(xiàn)皂角苷對Cu 和 Zn 的去除率分別達到了 90% -100%和 85% -98% (文獻 8 =Hong K J, TokunaGA S, Kajiuchi T.Evaluation ofremediation process with plant-derived biosurfactant for recoveryof heavy metals from contaminated soils[J]. Chemosphere, 2002, 49 (4) :379-387.)。王莉瑋等(2004)研究發(fā)現(xiàn)播種前投加lmmol/kgTX-100，同時在收獲前投加5mmol/kg EDTA，玉米、雪菜吸收銅的最高量分別為19. 43，13. 87g/plant,為對照的 3. 55和10. 06倍，達到了顯著性水平(ρ < 0. 05)(文獻9 王莉瑋，陳玉成，董姍燕.表面活性劑與螯合劑對植物吸收Cd及Cu的影響.西南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版)，2004， 26(6)745-749)。表面活性劑對有機污染物可產(chǎn)生協(xié)同增溶作用，可降低疏水性物質(zhì)的界面張力，促進PAHs的解吸和溶解，從而提高生物修復效率(文獻10 朱利中，馮少良，混合表面活性劑對多環(huán)芳烴的增溶作用及機理.環(huán)境科學學報，2002，22 (6) :774-778;文獻11: Wang SL,Mulligan CN. An evaluation of surfactant foam technology in remediation ofcontaminated soil. Chemosphere, 2004, 57 :1079-1089.),另外表面活性劑可促進微生物對有機污染物的降解作用(文獻12 =Sobisch, T. ；Heb, H. ；Niebelschutz ；Schmidt, U. Effect of additives on biodegradationof PAHs in soils. Colloids and Surfaces A =Physicochem. Eng. A. 2000，162，1-14.)。LAS 和 CTAB 均利于柴油在土壤表面的解吸，且 LAS的解吸效果更好.柴油的吸附量隨LAS濃度的升高而降低.當CTAB的濃度小于臨界膠束濃度(CMC)時，吸附量隨CTAB濃度的升高而升高，當CTAB的濃度等于或大于臨界膠束濃度時，吸附量隨CTAB濃度的升高而降低(文獻13 張景環(huán)和曾濺輝，表面活性劑對柴油在土壤中吸附的影響.環(huán)境化學.2007，沈(5) :610-613.)。高彥征(2004)研究發(fā)現(xiàn)Tween80 能增強植物吸收積累溶液中的菲和花。培養(yǎng)液中菲和花起始濃度為1. 0和0. 12mg/L時，低濃度Tween80( < 13. 2mg/L)能顯著增強黑麥草和紅三葉吸收菲和芘，濃度為6. 6mg/L時， 促進作用最強，根和莖葉中菲和花含量、積累量、富集系數(shù)為無TweenSO對照處理的216% ； 高濃度Tween80( > 39. 6mg/L)則會抑制根和莖葉吸收積累菲和芘(文獻14 高彥征，凌婉婷，朱利中等.黑麥草對多環(huán)芳烴污染土壤的修復作用及機制.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報.2005， 24(3) :498-502.)。表面活性劑增效修復技術以其效率高、周期短，已經(jīng)成為土壤有機和無機污染修復的主要方法之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘_苯并[a]芘復合污染土壤的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案1. 一種利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘_苯并[a]芘復合污染土壤的方法， 其特征在于在鎘-苯并[a]芘復合污染土壤中投加赤霉素和TweenSO，而后種植修復植物，進而達到修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的目的。2.按權利要求1所述的利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的方法，其特征在于所述每千克鎘-苯并[a]芘復合污染土壤中添加3mmol Tween80+lmmol赤霉素或3mmol Tween80+5mmol赤霉素復合處理。3.按權利要求1所述的利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的方法，其特征在于所述種植的修復植物為孔雀草，待植物生長至成熟期時將植物整體移除。4.按權利要求3所述的利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的方法，其特征在于所述在Cd_B[a]P復合污染土壤中種植的孔雀草，定期澆水， 使土壤含水量保持在田間持水量的65 % -85 %。5.按權利要求1所述的利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的方法，其特征在于在種植修復植物的土壤表層覆蓋2-3cm厚沙子。6.按權利要求1所述的利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的方法，其特征在于每千克復合污染土壤重投加3mmOlTween80和Immol赤霉素復合處理最有利于對復合污染土壤中Cd的提取修復；每千克復合污染土壤重投加3mmol Tween80和5mmol赤霉素復合處理最利于去除復合污染土壤中的B[a]P。7.按權利要求1所述的利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的方法，其特征在于在復合污染土壤上種植修復植物，修復植物從污染土壤上吸收污染物，當修復植物生長至成熟期時，收獲植物，再種植第二茬修復植物，重復上述操作， 直至土壤中的鎘-苯并[a]芘污染物達到環(huán)境安全標準；去除的修復植物曬干并轉移至其它地方集中焚燒。本發(fā)明所具有的優(yōu)點1.本發(fā)明采用投加單一赤霉素以及與復合處理的赤霉素都能夠促進植物生長，表現(xiàn)為植物生物量呈現(xiàn)不同程度上增加。2.本發(fā)明添加Tween80有利于提高鎘和苯并[a]芘在土壤中生物有效態(tài)，從而促進植物對鎘和苯并[a]芘的吸收和積累。3.本發(fā)明將赤霉素和TweenSO兩者復合處理更有利于修復鎘-苯并[a]芘復合土壤，能夠明顯提高植物對鎘和苯并[a]芘的修復效果。


圖1為本發(fā)明實施例提供的不同處理對孔雀草生物量的檢測圖。圖2為本發(fā)明實施例提供的不同處理下孔雀草體內(nèi)鎘積累量的檢測圖。
具體實施例方式實施例1
實驗地點設在中國科學院沈陽應用生態(tài)所網(wǎng)室內(nèi)，盆栽試驗土壤采自該站無污染區(qū)表土(0-20cm)，土壤類型為草甸棕壤。所有處理中復合污染濃度B[a]P 5mg/kg+Cd 20mg/kg，研究發(fā)現(xiàn)，當TweenSO濃度為3mmol/kg時，孔雀草和紫茉莉生物量達到最大，對Cd 和虹￡1] 吸收能力最強，故本實驗中將1^擾1180的濃度設為311111101/1^(文獻15 孫約兵.重金屬-PAHs復合污染植物修復技術及其強化措施.中科院沈陽應用生態(tài)研究所.2010.)。 將供試土壤風干過4mm篩后，先用丙酮溶解所需的B[a]P，加入少部分供試土壤中，待丙酮完全揮發(fā)后，即揮發(fā)3-5d，將其拌入全部供試土壤中，充分混勻。然后共計7個處理，分別為每千克復合污染土壤中投加Immol的GA (T2)，3mmol的GA (T3)、5mmol的GA (T4)、ImmolGA和 3mmolTween80 (T5)，3mmol GA 和 3mmolTween80 (T6)、5mmolGA 和 3mmol Tween80 (T7)和不投加任何表面活性劑和激素處理設為空白CK(T1)。激素以液體的形式噴撒于葉片上?；靹蚝笱b入塑料盆(0=16 cm,H= 11cm)中，每盆裝土 lkg，平衡2個星期后待用，每個處理重復 3次。同時進行花卉育苗，將土壤、河沙、蛭石按照7 2 1的重量比例混勻裝入穴盤中， 點播孔雀草和紫茉莉種子，保持土壤濕潤。40-50d后，幼苗長出4-6片真葉，選取長勢一致的移入處理盆中，每盆3棵。用根際袋將土壤分為根際土和非根際土。根據(jù)土壤水分豐缺狀況，不定期澆水，使土壤含水量經(jīng)常保持在田間持水量的65-85%左右。采集植物樣和土樣，將收獲的植物樣品分為根、莖和葉3部分，分別用自來水充分沖洗以去除粘附于植物樣品上的泥土和污物，然后再用去離子水沖洗，浙去水分。在65°C下烘干至衡重，稱量干重后粉碎備用。土壤置于室溫下暗處風干，過20目篩，待分析。B [a] P測定方法土壤和植物樣品提取方法參照文獻宋玉芳等(19卯)和高彥征等000 [文獻13 宋玉芳，區(qū)自清，孫鐵珩.土壤、植物樣品中多環(huán)芳烴(PAHs)分析方法研究.應用生態(tài)學報，1995,6(1) :92-96;文獻14 高彥征，朱利中，凌婉婷，等.土壤和植物樣品的多環(huán)芳烴分析方法研究.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2005，M (5) :1003-1006.]。提取后用氣相色譜(GC)分析.分析條件DB-25毛細管色譜柱(30mX0.25mmX0.25ym)；采用自動進樣方式；進樣口無分流模式，溫度250°C;柱流量115ml/min ；柱箱初始溫度80°C保持lmin，以15°C /min升到 275°C保留 lmin,以 10°C /min 升到 285°C保留 lmin，再以 5°C /min 升到 295°C保留 Imin ； 氫火焰離子化檢測器(FID)溫度300°C .所有檢測的數(shù)據(jù)都重復3次，在計算機上用Microsoft Excel 2003進行平均值和標準差的運算，以Mean士SD形式表示。并利用最小顯著性差異測驗(LSD測驗)進行植物樣品差異顯著性測驗(參見表1、表2，圖1和圖2)。實驗結果如下參見圖1可知，不同處理都促進孔雀草的生長和發(fā)育，表現(xiàn)為植物的株高和生物量都有所增加。單一濃度GA處理下，隨著投加濃度的增加植物地上部生物量也隨之增加， 與對照相比，孔雀草的生物量增加了 13. 47%-32. 19%。當同時投加TweenSO和GA，植物生物量也隨著GA含量增加而增大，與對照相比孔雀草的生物量增加了 22. 66% -54. 83%。可以看出，同時投加Tween80和GA對植物的生長取到協(xié)同的促進作用，與單一同濃度GA處理相比，復合處理下孔雀草生物量增加了 7.89% -17. 12%。其中在(T7)處理時，植物生物量達到最大。以上說明了 TweenSO和GA復合處理下提高孔雀草的生物量，更有利于用來修復 Cd-B [a] P復合污染土壤。
6
表1表示的是不同處理下孔雀草體內(nèi)Cd含量?？梢钥闯?，不同處理下孔雀草體內(nèi)Cd含量表現(xiàn)為葉>莖>根，地上部>根部。其中在Tl、T5、T6和T7處理中植物的葉和地上部Cd超過Cd超富集植物臨界含量標準。施加GA抑制植物各部分對Cd的吸收，與對照相比，根、莖、葉和地上部Cd含量分別減少T 12. 08 % -49. 58 %、15. 66 % -19. 59 %、 16.22% -39. 91%和18. 03% -49. 89%，且其各部分Cd含量隨著GA投加濃度的增加而逐漸減少。TweenSO和GA復合處理下促進孔雀草對Cd的吸收，與對照相比地上部增加了 1. 11% -31.56%。與單一同濃度GA處理相比，復合處理下根、莖、葉和地上部分別增加了 1.29-2. 51、0· 15-0. 52、0· 75-1. 09和0.52-0. 72倍。其中在(T5)復合處理下，植物各部分 Cd含量達到最大，根、莖、葉和地上部分別達到91. 09、107. 04,207. 08和158. llmg/kg，其中地上部Cd含量顯著高于其它處理(ρ < 0. 05)。表1不同處理下孔雀草體內(nèi)Cd含量
權利要求
1 一種利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的方法，其特征在于在鎘-苯并[a]芘復合污染土壤中投加赤霉素和TweenSO，而后種植修復植物，進而達到修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的目的。
2.按權利要求1所述的利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘_苯并[a]芘復合污染土壤的方法，其特征在于所述每千克鎘-苯并[a]芘復合污染土壤中添加l-5mmol赤霉素禾口 l-8mmolTween80。
3.按權利要求1所述的利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的方法，其特征在于每千克復合污染土壤重投加3mmOlTween80和Immol赤霉素復合處理最有利于對復合污染土壤中Cd的提取修復；每千克復合污染土壤重投加3mmol TweenSO 和5mmol赤霉素復合處理最利于去除復合污染土壤中的B[a]P。
4.按權利要求1所述的利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘_苯并[a]芘復合污染土壤的方法，其特征在于所述種植的修復植物為孔雀草，待植物生長至成熟期時將植物整體移除。
5.按權利要求4所述的利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的方法，其特征在于所述在Cd_B[a]P復合污染土壤中種植的孔雀草，定期澆水，使土壤含水量保持在田間持水量的65 % -85 %。
6.按權利要求1所述的利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘_苯并[a]芘復合污染土壤的方法，其特征在于在種植修復植物的土壤表層覆蓋2-3cm厚沙子。
7.按權利要求1所述的利用赤霉素-TweenSO聯(lián)合強化修復鎘_苯并[a]芘復合污染土壤的方法，其特征在于在復合污染土壤上種植修復植物，修復植物從污染土壤上吸收污染物，當修復植物生長至成熟期時，收獲植物，再種植第二茬修復植物，重復上述操作，直至土壤中的鎘-苯并[a]芘污染物達到環(huán)境安全標準；去除的修復植物曬干并轉移至其它地方集中焚燒。
全文摘要
本發(fā)明涉及強化修復復合污染土壤技術，具體地說是一種利用赤霉素-Tween80聯(lián)合強化修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的方法。在鎘-苯并[a]芘復合污染土壤中投加赤霉素和Tween80，而后種植修復植物，進而達到修復鎘-苯并[a]芘復合污染土壤的目的。本發(fā)明將赤霉素和Tween80兩者復合處理更有利于修復鎘-苯并[a]芘復合土壤，能夠明顯提高植物對鎘和苯并[a]芘的修復效果。
文檔編號B09C1/00GK102553900SQ201010611178
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者任麗萍, 周啟星, 孫約兵, 李旭輝 申請人:中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所