專利名稱：赤脛散在修復(fù)土壤重金屬鎘鋅鉛銅污染中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境中重金屬污染的修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體為赤脛散在修復(fù)土壤重金屬 鎘鋅鉛銅污染中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著人類活動的不斷增加，全球土地重金屬污染越來越嚴(yán)重。我國土壤重金屬污 染主要由采礦、冶煉、電鍍、化工等工業(yè)產(chǎn)生的“三廢”，以及污灌、農(nóng)藥化肥的不合理施用等 農(nóng)業(yè)措施造成的。很多冶煉廠在長期生產(chǎn)過程中造成了嚴(yán)重的重金屬污染，特別是鎘、鋅、 鉛和銅。土壤重金屬污染是影響人類健康和環(huán)境質(zhì)量的主要問題之一，它不僅影響農(nóng)作物 生產(chǎn)，而且也影響大氣和水環(huán)境質(zhì)量，甚至通過食物鏈危害人類的健康。因此，土壤重金屬 鎘、鋅、鉛和銅的污染急需治理。植物修復(fù)技術(shù)作為一種新興的、高效的生物修復(fù)途徑現(xiàn)已被科學(xué)界和政府部門認(rèn) 可和選用。它具有投資少、效率高，且不造成二次污染等多種特性，在修復(fù)重金屬土壤污染 中顯示了極大的潛力。耐重金屬植物與富集重金屬植物大都以群落方式聚集于野外，主要 在礦山區(qū)、成礦作用帶、富含金屬元素巖石風(fēng)化而成土壤上。因此，對廢棄的礦山或金屬礦 露頭上自然生長的植物進(jìn)行調(diào)查是尋找耐重金屬植物與富集重金屬植物的有效途徑之一。目前發(fā)現(xiàn)富集重金屬植物絕大多數(shù)屬于鎳、銅、鋅、硒、錳、砷等的富集植物，而鎘 的富集植物較少。與此同時，富集重金屬植物對重金屬具有一定的選擇性，即一般只對一種 重金屬具有耐性和富集能力，而土壤重金屬污染多為幾種重金屬復(fù)合污染，用只對一種重 金屬富集的植物難以全面清除土壤中的多種污染物。因此，尋找對土壤重金屬鎘、鋅、鉛和 銅污染具有廣譜的重金屬耐性和積累特性的植物，是多種重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)亟 待解決的問題。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，土壤重金屬污染呈加重的態(tài)勢，狀況令人擔(dān)憂。而目前可 用于鎘、鋅、鉛和銅污染土壤修復(fù)的植物品種資源難以滿足實(shí)際需要，急待進(jìn)一步研究和擴(kuò) 大可用資源。另外，地球上植物資源相當(dāng)豐富，要確定哪些植物是否對鎘、鋅、鉛和銅污染具 有相應(yīng)的耐性和富集特性，需要花費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力，也未必就能篩選出符合需要的 植物品種，從而制約了植物修復(fù)的效率及應(yīng)用。赤脛散(拉丁名為/ 斤卯/W 為蓼科蓼屬草本植物，主產(chǎn)于四川、貴 州、云南、湖南、湖北、陜西、甘肅及河南西部等地。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人在從事重金屬污染修復(fù)的研究工作中，繼發(fā)現(xiàn)禿瘡花、野茼蒿等重金屬富 集植物之后，再次發(fā)現(xiàn)蓼科蓼屬植物赤脛散(拉丁名為Polygonum rimcinatum)，對土 壤環(huán)境中的鎘、鋅、鉛和銅重金屬具有顯著的耐性和富集特性。因此，本發(fā)明的目的就是針 對上述可用于土壤重金屬污染生物修復(fù)的植物品種資源不足的問題，提供一種新的植物品 種，為赤脛散在修復(fù)土壤重金屬鎘鋅鉛銅污染中的應(yīng)用。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
赤脛散在修復(fù)土壤重金屬鎘鋅鉛銅污染中的應(yīng)用，在重金屬鎘、鋅、鉛和銅污染的土壤 中栽種的赤脛散，定期收割植物的地上部分，并進(jìn)行灰化處理，提取重金屬。所述的赤脛散的種植方法為直接移栽，直接移栽于重金屬鎘、鋅、鉛和銅污染的土壤中。所述的赤脛散的種植方法為播種，將赤脛散種子直播種植于重金屬鎘、鋅、鉛和銅 污染的土壤中。赤脛散在修復(fù)土壤鎘、鋅、鉛和銅污染中的應(yīng)用，將赤脛散(拉丁名為Polygonum runcinatum)種植于重金屬鎘、鋅、鉛和銅污染的土壤中即可。通過赤脛散根系大量吸收污 染土壤中的鎘、鋅、鉛和銅，并將其轉(zhuǎn)移至莖和葉等地上部器官，從而實(shí)現(xiàn)除去土壤中污染 物重金屬鎘、鋅、鉛和銅的目的。赤脛散的生命力非常旺盛，易于成活，可進(jìn)行播種或分株繁殖；在自然條件下即可 存活，生長快速，在其整個生長過程中不需要特殊管理。作為優(yōu)選，赤脛散的種植步驟為
1.幼苗準(zhǔn)備(1)采用直接移栽方式，自然條件下，將采集到的蓼科蓼屬植物赤脛散 {Polygonum runcinatum)幼苗直接移栽于有重金屬污染的土壤當(dāng)中。(2)采用扦插移栽方式，自然條件下，扦插蓼科蓼屬植物赤脛散(/ 斤卯/W runcinatum)枝條，每枝枝長約7-lOcm，待枝條長根后，移栽于有重金屬污染的土壤當(dāng)中。2.日常管理植物栽培期，根據(jù)土壤水分實(shí)際情況不定期澆水確保土壤水分保持 在田間持水量的80%左右。3.收割處理85天后留茬收割植物的地上部分，并對收割的地上部分進(jìn)行灰化處理。待地上部分形成一定生物量時可進(jìn)行定期收割，重金屬鎘、鋅、鉛和銅隨著地上部 分的收割被大量除去。其種子自然繁殖生長快速，留茬部分也可繼續(xù)生長，不需每年栽種， 能有效降低污染土壤中鎘、鋅、鉛和銅的含量，從而修復(fù)污染土壤。本發(fā)明中的赤脛散(拉丁名為Polygonum runcinatum)，為蓼科蓼屬一年生或多 年生草本植物，經(jīng)試驗(yàn)研究，證明其對鎘、鋅、鉛和銅重金屬均具有富集特性。本發(fā)明充分利 用了赤脛散對鎘、鋅、鉛和銅重金屬的富集特性，將其幼苗移栽或?qū)⑵浞N子直播至被重金屬 鎘污染的土壤中，吸收積累污染土壤中的鎘、鋅、鉛和銅重金屬，并將其大部分轉(zhuǎn)運(yùn)到地上 部分，降低土壤中鎘、鋅、鉛和銅的含量，待地上部分形成一定生物量時，可留茬收割并進(jìn)行 灰化處理，進(jìn)行連續(xù)提取重金屬，從而達(dá)到減少污染土壤中鎘、鋅、鉛和銅含量的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
發(fā)明人通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，赤脛散對重金屬鎘、鋅、鉛和銅具有顯著的耐性和富集特 性。本發(fā)明正是利用赤脛散對重金屬鎘、鋅、鉛和銅的這種富集特性，將其種植于鎘、鋅、鉛 和銅污染土壤中，可吸收積累重金屬鎘、鋅、鉛和銅，并將其大部分轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分，地上部 分植物體經(jīng)灰化處理提取重金屬，以達(dá)到修復(fù)污染土壤的目的。并且，由于赤脛散的生命力 非常旺盛，易于繁殖和成活，生長速度快，管理粗放，因而成本較低、可操作性強(qiáng)；與此同時， 赤脛散對污染土壤還有綠化覆蓋，減少水土流失和重金屬污染擴(kuò)散的功能，為重金屬污染 土壤的植物修復(fù)開發(fā)了新的植物資源品種。


圖1為實(shí)施例中鎘濃度不同的處理?xiàng)l件下赤脛散地上部生物量。圖2為實(shí)施例中鋅濃度不同的處理?xiàng)l件下赤脛散地上部生物量。圖3為實(shí)施例中鉛濃度不同的處理?xiàng)l件下赤脛散地上部生物量。圖4為實(shí)施例中銅濃度不同的處理?xiàng)l件下赤脛散地上部生物量。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。實(shí)施例1
本實(shí)施例為赤脛散在修復(fù)土壤重金屬鎘、鋅、鉛和銅污染中的應(yīng)用 試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)科研農(nóng)場土壤肥料試驗(yàn)站。本試驗(yàn)采用盆栽模擬土壤重金屬污染的方法，于春天開始，移栽蓼科蓼屬植物赤 脛散(jrV名為Polygonum runcinatum)幼苗為采自四川省漢源縣富泉聯(lián)合鉛鋅礦區(qū)的隔 代遺傳種苗。將赤脛散種植于投加梯度濃度重金屬鎘、鋅、鉛和銅污染過的盆栽土壤中，每 盆6棵，3次重復(fù)。于網(wǎng)室內(nèi)栽培，根據(jù)土壤水分實(shí)際情況不定期澆水確保土壤水分保持在 田間持水量的80%左右，85天后待植株成熟后，進(jìn)行留茬收割植物收割和灰化處理，測定其 中的重金屬鎘、鋅、鉛和銅含量。試驗(yàn)共設(shè)4個處理，分別為CK (不投加重金屬)和3個不同投加重金屬濃度試驗(yàn)， 投加的重金屬形態(tài)分別為CdCl2 · 2. 5H20、ZnSo4 · 7H20、Pb(NO3)2和CuSO4 · 5H20，均為分析 純試劑，以固態(tài)加入到土壤中，充分混勻，平衡四周后待用。投加重金屬濃度如下表1
表1.重金屬鎘、鋅、鉛和銅的試驗(yàn)處理濃度
處理鎘(mg^T1)鋅(mgkg—1)鉛(mg^T1)銅(呢紐-1)CK0000Tl5500600100T26015001200600T3180250018001200
試驗(yàn)結(jié)果如下
圖1為不同鎘、鋅、鉛和銅濃度處理?xiàng)l件下赤脛散地上部生物量。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析表明 (1)鎘投加濃度為5 mg kg-Ι的處理中，地上部生物量比對照高出了 38. 51%，表現(xiàn)出了 赤脛散的強(qiáng)耐性；而鎘濃度為60和180 mg kg—1的處理之間，地上部分僅相差22. 02%，說明 赤脛散有很強(qiáng)的耐性。(2)鋅投加濃度為500、1500和2500 mg kg—1的處理中，地上部生物量與對照相相
差不大，說明赤脛散對鋅有出較強(qiáng)的耐性。(3)鉛投加濃度為600、1200和1800 mg kg—1的處理中，雖然隨處理濃度的升高， 地上部生物量有減少的趨勢，但是其地上部生物量均高于對照，表現(xiàn)出赤脛散很強(qiáng)的耐性。(4)銅投加濃度為100 mg kg—1的處理中，地上部生物量與對照相差不大，僅 5. 76%，說明赤脛散有出較強(qiáng)的耐性；而銅濃度為1200 mg kg-Ι的處理之后，地上部生物量 與對照相差71. 72%，說明赤脛散耐性雖然較強(qiáng)，但還是有一定限度，植物的生長會受到抑
5制。 植物體內(nèi)鎘、鋅、鉛和銅含量測定結(jié)果見下述表2 表2.不同處理濃度下赤脛散對鎘、鋅、鉛和銅的富集特征
金屬處理Il莖葉地上部TFECF(mg kg4)(mg kg4)(mg kg"1)(mg kg"1)CE12.024.571.402.991.770.40鎘Tl109.044.533.316.560.800,04Τ2356.3255.6367.5861.611.140.17Τ3785.11115.02370.80197.081.970.24CE284.90211.70395.92303.811.065.59鋅Tl303.83216.74398.55307,640.790.45Τ2471.61373.02701.58537.301.110.29Τ3820.27582.93881.07732,000.840.37CK37.683.268.495.370.080.15鉛Tl308.0410.3810.208.900.040.02Τ2782.2123.2128.7826.000.030.02Τ31312.6067.6543.4955.570.050.03CE7.044.706.025.360.520. 15 同Tl11.2111.0912.3511.720.600.06Τ260.3121.3935,2428.320.450.06Τ3109.19110.57143.04126.811.670.11
TF為轉(zhuǎn)移系數(shù)，BCF為富集系數(shù)
表2結(jié)果表明，土壤中鎘投加濃度在T2濃度時，赤脛散地上部遷移系數(shù)大于1，在土壤 中投加濃度為180 mg kg—1時，植株地上部含量大于100 mg kg—1，達(dá)到了超富集植物含量 的臨界標(biāo)準(zhǔn)；而土壤中鋅、鉛和銅投加濃度分別在T3 (2500、1500和1800 mg kg—1)時，赤脛 散仍能生長，并且植株地上部含量分別達(dá)到732. 00,55. 57和126. 81mg kg—1，因而，赤脛散 具有很強(qiáng)的耐性；與此同時，植株體內(nèi)鎘、鋅、鉛和銅的含量均隨投加濃度的增高而增高。
綜合赤脛散對鎘、鋅、鉛和銅的耐性和富集特征來看，赤脛散為鎘、鋅、鉛和銅的強(qiáng) 耐性和較強(qiáng)富集特征的植物，對鎘、鋅、鉛和銅污染土壤具有較強(qiáng)的修復(fù)能力。
權(quán)利要求
1.赤脛散在修復(fù)土壤重金屬鎘鋅鉛銅污染中的應(yīng)用，其特征在于在重金屬鎘、鋅、鉛 和銅污染的土壤中栽種的赤脛散，定期收割植物的地上部分，并進(jìn)行灰化處理，提取重金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的赤脛散在修復(fù)土壤重金屬鎘鋅鉛銅污染中的應(yīng)用，其特征在 于所述的赤脛散的種植方法為直接移栽，直接移栽于重金屬鎘、鋅、鉛和銅污染的土壤中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的赤脛散在修復(fù)土壤重金屬鎘鋅鉛銅污染中的應(yīng)用，其特征在 于所述的赤脛散的種植方法為播種，將赤脛散種子直播種植于重金屬鎘、鋅、鉛和銅污染 的土壤中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蓼科植物，具體為赤脛散在修復(fù)土壤重金屬鎘鋅鉛銅污染中的應(yīng)用，將赤脛散種植于重金屬鎘、鋅、鉛和銅污染的土壤中方可。利用赤脛散對重金屬鎘、鋅、鉛和銅的富集特性，將其種植于污染土壤中，可吸收積累重金屬鎘、鋅、鉛和銅，并將其大部分轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分，以達(dá)到修復(fù)土壤重金屬鎘、鋅、鉛和銅污染的目的。赤脛散喜光亦耐蔭，耐寒、耐瘠薄，生長速度快，管理粗放，因而成本較低、可操作性強(qiáng)；與此同時，赤脛散對污染土壤還有綠化覆蓋,減少水土流失和重金屬污染擴(kuò)散的功能，為重金屬污染土壤的植物修復(fù)開發(fā)了新的植物資源品種。
文檔編號B09C1/00GK102125928SQ20111002554
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者萬天鳳, 葉文, 張世熔, 徐小遜, 李云, 李婷, 賈永霞, 陳強(qiáng), 龔國淑 申請人:萬天鳳, 葉文, 四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 張世熔, 徐小遜, 李云, 李婷, 賈永霞, 陳強(qiáng), 龔國淑