專利名稱：利用紅葉菜降解土壤中柴油污染物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油類污染土壤的生物修復(fù)方法，特別是一種利用濕地植物紅葉菜降解土壤中柴油污染物的方法。
背景技術(shù)：
石油是交通、生活、工業(yè)中最重要的燃料和化工原料之一，在交通運(yùn)輸和化工生產(chǎn)等領(lǐng)域至關(guān)重要。石油的大規(guī)模開采、冶煉、運(yùn)輸、使用和處理過程中，污染、遺漏、井噴、輸油管道泄漏等事故頻發(fā)，直接或間接的污染水體、污染土壤，對水體和濕地的生態(tài)環(huán)境造成巨大的污染破壞。石油的組成成分包括直鏈烷烴、支鏈烷烴、芳香烴、環(huán)烷烴以及其他添加物等，進(jìn)入土壤中會破壞土壤結(jié)構(gòu)、改變土壤酶活性和微生物群落結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致土壤沙化、鹽堿化和荒漠化。石油中所含的多環(huán)芳烴(PAHs)具有三致效應(yīng)，可以通過直接接觸或食物鏈等各種直接或間接的途徑進(jìn)入人體，危害人體健康。目前，石油類污染的處理采用非生物方法和生物方法，非生物方法處理對于應(yīng)急溢油污染事件效果好，但處理費用高，耗費人力、財力。植物修復(fù)利用植物及其根際微生物來去除污染物并修復(fù)受損環(huán)境，與基于物理化學(xué)方法的傳統(tǒng)修復(fù)方法相比具有成本低、無二次污染、修復(fù)效果好等顯著優(yōu)點。目前植物修復(fù)技術(shù)在實踐中已經(jīng)有許多成功的應(yīng)用，但所選植物多為牧草和蘆葦類，對于一些濕地植物降解石油類污染物能力的研究還處于薄弱環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于提供一種利用濕地植物紅葉菜降解土壤中柴油污染物的方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種利用濕地植物紅葉菜降解土壤中柴油污染物的方法，其特征在于該方法的具體步驟為:將紅葉菜幼苗栽植于受柴油污染的土壤中，種植密度為200棵/平方米，油污污染程度為:5000 20000mg/kg。濕地植物紅葉菜幼苗是一種環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、容易種植與栽培、生長速度快的濕地植物。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了一種濕地植物紅葉菜具有良好的去除土壤中柴油污染物的能力，能在104天之內(nèi)對污染環(huán)境中的柴油類污染物的去除率達(dá)到79.8%。本發(fā)明選取對石油有高效降解作用的植物紅葉菜，彌補(bǔ)了在濕地土壤修復(fù)中植物種類的不足，在美化環(huán)境的同時，還可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)價值和社會效益。本發(fā)明的技術(shù)方法具有不破壞土壤理化性質(zhì)、無二次污染，技術(shù)可靠、操作方便、成本低且對柴油污染土壤具有較高耐受性和總石油烴(TPH)降解率等特點，而且紅葉菜外形美麗，不僅能夠美化環(huán)境，而且具有一定的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益；因此該項技術(shù)方法可適用于大面積柴油污染土壤環(huán)境的植物修復(fù)及油污環(huán)境的綠化、美化。


圖1紅葉菜除油實驗對照組和實驗組土壤中柴油的去除率 圖2紅葉菜除油實驗對照組和實驗組FDA水解酶活性
圖3紅葉菜除油實驗對照組和實驗組過氧化氫酶活性 圖4紅葉菜除油實驗對照組和實驗組蔗糖酶活性 圖5紅葉菜除油實驗對照組和實驗組多酚氧化酶活性
圖中的對照組為不種植紅葉菜:CK0、CKU CK2、CK3，柴油濃度分別為0、5000、10000、20000mg/kg干土 ；實驗組為種植紅葉菜:HY1、HY2、HY3，柴油濃度分別為0、5000、10000、20000mg/kg 干土。
具體實施例方式下面結(jié)合實例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。一、材料準(zhǔn)備
1、濕地植物來源和土壤采集
(1)濕地植物來源:濕地植物幼苗購自上海大學(xué)寶山校區(qū)花房；
(2)土壤采集:無污染土壤采自上海大學(xué)寶山校區(qū)東部校區(qū)，自然風(fēng)干后過2mm篩，保存在4°C下待用。實驗土壤的基本理化性質(zhì):pH值，8.3 ;砂粒，32.2% ;粉粒，60.4% ;粘粒，
7.4%;有機(jī)質(zhì)，19.6 g/kg。2、供試柴油
0#柴油(密 度0.84 mg/L;沸點17(T370°C;十六烷值彡45%;碳數(shù)C10 C22)購自上海市寶山區(qū)明和加油站。3、實驗儀器與設(shè)備
恒溫振蕩器，蒸汽滅菌鍋，755型分光光度計，超聲波清洗儀，pH計，DK-8D型電熱恒溫水槽(上海森信實驗儀器有限公司)；YXJ_2離心機(jī)(湘儀離心機(jī)儀器有限公司)。二、濕地植物紅葉菜高效降解土壤中柴油污染物的應(yīng)用方法
1、濕地植物紅葉菜的種植
用二氯甲烷將適量柴油溶解后與風(fēng)干過篩的無污染土壤混合均勻，配置成柴油濃度為5000、10000和20000 mg/kg濃度的污土，在通風(fēng)櫥中放置一周使二氯甲烷揮發(fā)干凈。每個柴油濃度下設(shè)置對照組和實驗組。稱取2 kg污土置于試驗用花盆中(直徑20 cm，高25cm),實驗組每盆中栽種3 4棵濕地幼苗，每組設(shè)3個平行。實驗期間將植物置于室內(nèi)，平均溫度為6°C 15°C，自然光照，用自來水灌溉保持土壤濕度約為35%。2、土壤采集與保存
植物生長104天后分別采集每種植物的根際土 (距根表面小于0.5 cm)進(jìn)行分析，無植物處理組采集表層廣5 cm 土樣。土樣用冷凍干燥器干燥后保存在-80°C下保存直至分析。3、土壤中柴油含量分析
利用重量法對土樣中殘留的柴油進(jìn)行分析。取5 g干燥過篩后的土樣于50 mL錐形瓶中，加入30 mL的萃取劑(二氯甲烷/正己烷l:l，v/v)在超聲波清洗儀中超聲萃取20 min(45 kHz, 300 W，25°C)，然后在4000r/min離心分離5 min。重復(fù)兩次，將上清液收集到恒重的已知重量的小燒杯中，將燒杯放置在通風(fēng)櫥中使溶劑完全揮發(fā)至恒重,小燒杯的增重即為殘留的柴油含量。
4、土壤酶活性分析
選取FDA (熒光素二乙酸酯)水解酶、過氧化氫酶、蔗糖酶、多酚氧化酶這4種重要的土壤酶來分析土壤對污染物的氧化還原能力、營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)能力和土壤微生物的活性。采用分光光度法測定FDA水解酶活性。稱取I g 土樣，放入30 mL滅菌后pH=7.6的磷酸緩沖液中，于30°C、200 r/min的恒溫振蕩器中分散15 min，之后加入2 g/L的FDA溶液I mL，于恒溫振蕩器中顯色2 h，于490 nm波長處測定吸光度。過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法，蔗糖酶活性采用二硝基水楊酸比色法，多酚氧化酶活性用鄰苯三酚顯色法進(jìn)行測定。三、濕地植物紅葉菜高效降解土壤中柴油污染物的應(yīng)用結(jié)果
對照組和實驗組分別設(shè)置了三個平行樣，以下數(shù)據(jù)分析都是采用平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行表示。在實驗進(jìn)行104天后，實驗組和對照組中柴油污染物的去除率如圖1所示。在柴油濃度為20000 mg/kg時，紅葉菜能顯著促進(jìn)柴油降解，104天后降解率達(dá)到了 79.8%，明顯高于空白對照組。這是因為紅葉菜可以較好的耐受高濃度柴油的毒性，當(dāng)柴油濃度提高時，可以刺激紅葉菜的根際分泌物，促使土壤中的微生物對柴油降解做出積極響應(yīng)。 圖2為對照組和實驗組中土壤中的FDA水解酶活性。FDA水解酶的活性代表土壤中微生物的總活性，在5000、20000mg/kg柴油濃度下，紅葉菜根際土中微生物活性都明顯高于非根際土，紅葉菜的生長促進(jìn)了土壤中微生物群落的生長代謝活性。圖3為對照組和實驗組的過氧化氫酶活性。過氧化氫酶是水解過氧化氫使其分解為水和氧氣的催化酶，能夠減少過氧化氫對`生物體的毒害作用。在5000、10000mg/kg柴油濃度下，植物根際土中過氧化氫酶活性略低于對照組，但差異并不顯著。在20000mg/kg柴油濃度下，植物根際土中過氧化氫酶活性略高于對照組，在高濃度的柴油污染物土壤中，濕地植物紅葉菜提高了土壤中過氧化氫酶的活性。圖4為對照組和實驗組蔗糖酶活性，蔗糖酶對土壤中碳的循環(huán)有重要影響。在5000、10000mg/kg柴油濃度下，濕地植物紅葉菜可以提高蔗糖酶活性，紅葉菜根際可溶性碳的代謝活性較高。圖5為對照組和實驗組多酚氧化酶活性，多酚氧化酶是一種氧化還原酶，可以作用于鄰苯二酚，將其氧化成鄰苯二醌，是多環(huán)芳烴降解過程中必不可少的催化酶。濕地植物紅葉菜的植物根際土中多酚氧化酶活性比空白對照組顯著增加，濕地植物紅葉菜根際中酚類的降解速率較高。濕地植物紅葉菜可以高效降解土壤中柴油污染物，特別是在高含量的柴油濃度下，紅葉菜可以顯著的提高對柴油的降解，在20000mg/kg 土中，紅葉菜對柴油的降解率可以達(dá)到79.8%，具有較好的降解高濃度柴油污染土壤的功能。本發(fā)明對于日益增多的油類污染災(zāi)害的防治具有重要意義，在去除環(huán)境中的柴油類污染物的同時，還可以達(dá)到美化環(huán)境的作用，具有一定的經(jīng)濟(jì)價值、社會價值和景觀效應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種利用濕地植物紅葉菜降解土壤中柴油污染物的方法，其特征在于該方法的具體步驟為:將紅葉菜幼苗栽植于受柴油污染的土壤中，種植密度為200棵/平方米，油污污染程度為:5000 20 000mg/kg。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用濕地植物紅葉菜降解土壤中柴油污染物的方法，其特征在于該方法的具體步驟為將紅葉菜幼苗栽植于受柴油污染的土壤中，種植密度為200棵/平方米，油污污染程度為5000～20000mg/kg。在104天后破壞性采樣并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析其作用效果。本發(fā)明具有良好的去除土壤中柴油污染物的能力，能在104天后對土壤中的柴油污染物的去除率達(dá)到79.8%。本發(fā)明的技術(shù)方法具有不破壞土壤理化性質(zhì)、無二次污染，技術(shù)可靠、操作方便、成本低且對柴油污染土壤具有較高耐受性和總石油烴(TPH)降解率等特點，而且紅葉菜外形美麗，不僅能夠美化環(huán)境，而且具有一定的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益；因此該項技術(shù)方法可適用于大面積柴油污染土壤環(huán)境的植物修復(fù)及油污環(huán)境的綠化、美化。
文檔編號B09C1/10GK103155771SQ20131007929
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者劉曉艷, 魏靜, 王倩, 李輩輩, 李紅兵, 劉婷婷, 劉華瓊, 李欣 申請人:上海大學(xué)