一種利用野生觀賞植物大濱菊修復(fù)石油污染土壤的方法
【專利摘要】一種利用野生觀賞植物大濱菊修復(fù)石油烴污染土壤的方法，利用植株本身的吸收、根際微生物及其根系分泌物對(duì)石油烴的降解作用，實(shí)現(xiàn)降解土壤中石油烴，步驟如下：采用幼苗移植的方法，將大濱菊種植于質(zhì)量濃度為4%的石油烴污染的土壤中，當(dāng)其長(zhǎng)到成熟期時(shí)可將其整體移走作為觀賞花卉即商品出售，也可移走其地上部分待根系生長(zhǎng)為新一茬植株；重復(fù)在上述種植過(guò)程，直至土壤中的石油烴含量達(dá)到國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)或生態(tài)安全指標(biāo)為止。本方法的優(yōu)點(diǎn)是：利用大濱菊修復(fù)石油烴污染土壤，費(fèi)用低、不產(chǎn)生二次污染、不進(jìn)入食物鏈、不破壞土壤理化性質(zhì)、治理污染的同時(shí)美化化境、適合大面積操作且工程量小、野生花卉管理粗放、見(jiàn)效快，利于推廣應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種利用野生觀賞植物大濱菊修復(fù)石油污染土壤的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)污染土壤的環(huán)境修復(fù)技術(shù)，具體地說(shuō)是一種利用野生觀賞植物大濱菊修復(fù)高濃度石油污染土壤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著工業(yè)化發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，石油能源在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中的地位越來(lái)越重要，已成為各國(guó)的能源支柱產(chǎn)業(yè)之一，相應(yīng)地，石油開(kāi)采活動(dòng)也愈演愈烈，參見(jiàn)文獻(xiàn)1:藺昕，李培軍，臺(tái)培東等.石油污染土壤植物-微生物修復(fù)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2006，25(1): 93-100。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)目前處于運(yùn)營(yíng)中的油田約400多個(gè)，主要的工作范圍達(dá)20萬(wàn)平方公里，覆蓋的地區(qū)面積為32萬(wàn)平方公里，參見(jiàn)文獻(xiàn)2:藺昕，李培軍，臺(tái)培東等.石油污染土壤植物-微生物修復(fù)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2006，25(1): 93-100。然而石油在滿足人類需求，為其提供可利用能源的同時(shí)，也不可避免地產(chǎn)生大量污染。在石油的開(kāi)采、煉制、貯存以及運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量落地原油而將石油烴帶入土壤，油頁(yè)巖礦渣的堆放和使用也會(huì)使大量石油烴進(jìn)入土壤，對(duì)土壤造成嚴(yán)重污染，參見(jiàn)文獻(xiàn)3:張從，夏立江.污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2000, 246-254，264— 268。石油烴是混合的碳?xì)浠衔?，包括烷烴、芳香烴、浙青質(zhì)、極性物質(zhì)等,質(zhì)地多粘稠、易燃，參見(jiàn)文獻(xiàn) 4: ZHOU Qixing, CAI Zhang, ZHANG Zhineng and LIU ffeita0.Ecological Remediation of Hydrocarbon Contaminated Soils with Weed Plant.Journal of Resources and Ecology, 2011，2 (2):97_105。土壤中的石油經(jīng)不僅影響土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，阻礙植物的正常生長(zhǎng)，參見(jiàn)文獻(xiàn)5:Liste H.H., Felgentreu D., Cropgrowth, culturable bacteria, and degradation of petrol hydrocarbons (PHCs)in a long-term contaminated field soil.Applied Soil Ecology, 2006,31:43-52,而且能通過(guò)滲透作用污染地下水，參見(jiàn)文獻(xiàn)6:N.Sawatsky, X.L1.1mportance ofsoi1-water relations in the endpoint of bioremediation soils.Plant andSoil, 1997，192:227-236,通過(guò)生物鏈對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)及人類健康造成重大威脅。因而對(duì)石油烴污染土壤進(jìn)行有效治理已經(jīng)刻不容緩。
[0003]植物修復(fù)，是指通過(guò)植株本身的吸收、根際微生物及其根系分泌物的降解、吸收、固定或鈍化作用，將有毒有害的污染物質(zhì)從環(huán)境中移除、降解或轉(zhuǎn)變成為毒性較小甚至無(wú)毒的物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污染土壤的原位修復(fù)方法，參見(jiàn)文獻(xiàn)7:S.P.Pradhan, J.R.Conrad, J.R.Paterek, et al.Potential of phytoremediation for treatment of PAHs in soilat MGP sites [J].Journal of Soil Contamination, 1998, 7(4): 467-480 ;文獻(xiàn) 8:周啟星，宋玉芳.污染土壤修復(fù)原理與方法[Μ].2004,北京:科學(xué)出版社.22-42。植物修復(fù)作為一項(xiàng)新興的綠色修復(fù)技術(shù)，自20世紀(jì)90年代以來(lái)漸漸發(fā)展，開(kāi)始成為土壤污染修復(fù)領(lǐng)域最具生命力的技術(shù)之一，并迅速步入到到產(chǎn)業(yè)化階段。植物修復(fù)早期的研究范圍主要針對(duì)于特定土壤和污染水域內(nèi)的有害元素的去除，隨著污染物種類的增加，對(duì)植物修復(fù)的研究逐漸延伸到有機(jī)污染物領(lǐng)域，參見(jiàn)文獻(xiàn)9:焦杏春，陳素華，沈偉然等.水稻根系對(duì)多環(huán)芳烴的吸著與吸收[J].環(huán)境科學(xué)，2006，27(4): 760-764。植物修復(fù)技術(shù)對(duì)于淺層(0-20cm)中低濃度的石油烴污染土壤比較有效，可以應(yīng)用于物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)后期或末端，既可用于對(duì)有機(jī)污染物的分解，也可用于對(duì)無(wú)機(jī)污染物的清理。與傳統(tǒng)的物理、化學(xué)方法相比，植物修復(fù)方法具有成本低、自然美觀、可進(jìn)行大面積原位操作、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，參見(jiàn)文獻(xiàn) 10: Macek T.et al.Biotechnology Advances.2000，18:23;文獻(xiàn) 11: Cai Z., et al., Promoted biodegradation and microbiological effects ofpetroleum hydrocarbons by Impatiens balsamina L.with strong endurance.Journalof Hazardous Materials, 2010，183(1 - 3):731-737,因此逐漸成為石油污染土壤修復(fù)的最有效而可行的方法之一。
[0004]迄今為止，應(yīng)用于修復(fù)石油污染土壤的植物多為牧草類和作物類，少見(jiàn)花卉植物來(lái)修復(fù)石油污染土壤的報(bào)道，參見(jiàn)文獻(xiàn)12:G.Malallah, M.Afzal, M.Kurian, et al.1mpact of oil pollution on some desert plants[J].Environment International,1998，24(8): 919-924?；ɑ苤参锱c普通植物相比，具有美化環(huán)境、不進(jìn)入食物鏈等優(yōu)點(diǎn)，因此作為修復(fù)植物具備更大的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用潛力。但是，由于植物生長(zhǎng)受到氣候條件、地形地貌、土壤性質(zhì)等的深刻影響，參見(jiàn)文獻(xiàn)13:Χ.Li, Y.Feng, N.Sawatsky.1mportance ofsoi1-water relations in assessing the endpoint of bioremediated soils: 1.Plantgrowth [J].PLANT AND SOIL, 1997，192(2): 219-226，具有良好修復(fù)效果的植物進(jìn)入到另一個(gè)環(huán)境未必能得到同樣理想的修復(fù)效果，所以更好地適應(yīng)于污染環(huán)境的本土觀賞物種的篩選成為植物修復(fù)的首選工作。
[0005]野生種花卉與普通花卉植物相比，具有諸多優(yōu)點(diǎn)。野生花卉由于多生長(zhǎng)于山坡、野地等較為苛刻的環(huán)境，因而往往更耐貧瘠、抗性更好、生物量更發(fā)達(dá)，其對(duì)環(huán)境要求也不像人類培育出的花卉那樣對(duì)環(huán)境要求高；野生花卉對(duì)營(yíng)養(yǎng)的要求低，不需要過(guò)多的培育和養(yǎng)護(hù)，管理粗放簡(jiǎn)單，因而實(shí)際場(chǎng)地施用時(shí)可以減少培育成本和人工管理成本；野生花卉植物往往可以通過(guò)幼苗直接移栽,幼苗的成活率也高,能夠大大縮短植物從種子到成苗的生長(zhǎng)時(shí)間，最終達(dá)到縮短植物修復(fù)周期的目的，從而克服植物修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)的弊端，參見(jiàn)文獻(xiàn)14:程立娟，周啟星.野生觀賞植物長(zhǎng)藥八寶對(duì)石油烴污染土壤的修復(fù)研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，34(4): 980-986。根據(jù)以上所述的種種野生觀賞植物的優(yōu)點(diǎn)，選擇野生花卉植物進(jìn)行污染場(chǎng)地的修復(fù)，將為植物修復(fù)打開(kāi)一條全新的路徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述技術(shù)分析，提供一種利用野生觀賞植物大濱菊[Leucanthemum maximum (Ramood) DC.]修復(fù)石油污染土壤的方法,野生觀賞植物作為本土物種具有對(duì)污染物更耐貧瘠、抗性更好、種質(zhì)更豐富、生物量更發(fā)達(dá)、不進(jìn)入食物鏈、管理更簡(jiǎn)單、能美化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)；野生觀賞植物可通過(guò)幼苗直接種植，縮短植物從種子到成苗的生長(zhǎng)時(shí)間，最終達(dá)到縮短植物修復(fù)時(shí)間的目的。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:
1.一種利用野生觀賞植物大濱菊修復(fù)石油烴污染土壤的方法，利用植株本身的吸收、根際微生物及其根系分泌物對(duì)石油烴的降解作用，實(shí)現(xiàn)降解土壤中石油烴，步驟如下:
I)采用幼苗移植的方法，將大濱菊種植于石油烴污染的土壤中，每日早晨定時(shí)澆水一次，使土壤持水量保持在最大持水量的60%，以使其生物量生長(zhǎng)最大、污染物降解率最高，當(dāng)其長(zhǎng)到成熟期或開(kāi)花期時(shí)，可將其整體移走作為觀賞花卉即商品出售；
2)重復(fù)在上述土壤中幼苗移植大濱菊，直至土壤中的石油烴含量達(dá)到國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)或生態(tài)安全指標(biāo)為止。
[0008]所述石油烴污染的土壤的質(zhì)量百分比濃度為小于4%。
[0009]本發(fā)明所采用的大濱菊隸屬于菊科濱菊屬，為多年生草本。植株高15-80厘米，莖直立，通常不分枝，被絨毛或卷毛至無(wú)毛；基生葉花期生存，長(zhǎng)橢圓形、倒披針形、倒卵形或卵形，長(zhǎng)3-8厘米，寬1.5-2.5厘米；基部楔形，漸狹成長(zhǎng)柄，柄長(zhǎng)于葉片自身，邊緣圓或鈍鋸齒；中下部莖葉長(zhǎng)橢圓形或線狀長(zhǎng)橢圓形，向基部收窄，耳狀或近耳狀擴(kuò)大半抱莖，中部以下或近基部有時(shí)羽狀淺裂；上部葉漸小，有時(shí)羽狀全裂；全部葉兩面無(wú)毛，腺點(diǎn)不明顯；頭狀花序單生莖頂，有長(zhǎng)花梗，或莖生2-5個(gè)頭狀花序，排成疏松傘房狀；總苞徑10-20毫米。全部苞片無(wú)毛，邊緣白色或褐色膜質(zhì)；舌片長(zhǎng)10-25毫米，瘦果長(zhǎng)2-3毫米，無(wú)冠毛或舌狀花瘦果有長(zhǎng)達(dá)0.4毫米的側(cè)緣冠齒；花果期5-10月。
[0010]本方法的優(yōu)點(diǎn)是:大濱菊是一種高效修復(fù)石油烴污染的植物，對(duì)高濃度的石油烴污染土壤具有較強(qiáng)的忍耐力和降解能力；利用大濱菊修復(fù)石油烴污染土壤，具有成本低、美化環(huán)境、不產(chǎn)生二次污染、不進(jìn)入食物鏈、能夠改善土壤的理化性質(zhì)、適合大面積操作等優(yōu)點(diǎn)，充分實(shí)現(xiàn)了生態(tài)效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例:
一種利用野生觀賞植物大濱菊修復(fù)石油烴污染土壤的方法，利用植株本身的吸收、根際微生物及其根系分泌物對(duì)石油烴的降解作用，實(shí)現(xiàn)降解土壤中石油烴，大濱菊對(duì)石油烴污染土壤的溫室盆栽修復(fù)試驗(yàn)如下:
實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)在天津市南開(kāi)大學(xué)泰達(dá)學(xué)院溫室，地處天津市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，屬溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年降水量在500-600左右。試驗(yàn)所用土壤采自于天津市大港油田。
[0012]將石油污染土壤和清潔土壤自然風(fēng)干后分別過(guò)2_篩，然后將兩種土壤混合成質(zhì)量百分比濃度為4%的石油烴污染土壤。試驗(yàn)共設(shè)2個(gè)處理組，分別為:CK (清潔土壤)、污染土壤A-總石油烴濃度為38986mg/kg (污染濃度約為4%)，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)平行組。
[0013]盆栽試驗(yàn)的花盆上口直徑為230mm，高為180mm，每盆裝土 1500克，盆土澆透水，平衡兩周后，將大濱菊的幼苗根狀莖移栽于盆中，每盆移栽3株。試驗(yàn)期間可利用小鐵鏟松動(dòng)表土，但不能傷到植株的根，以保證土壤中的氧氣來(lái)源。試驗(yàn)中每日早八點(diǎn)定時(shí)澆水一次，使土壤持水量保持在最大持水量的60%，以使其生物量生長(zhǎng)最大、污染物降解率最高。澆水方式采用頂部噴灑澆水和底部托盤澆水相結(jié)合的方式，以促進(jìn)植株的根部生長(zhǎng)。采用異位修復(fù)種植時(shí)，先將盆土澆透水，移植時(shí)間宜在傍晚，也可通過(guò)大田直接種植來(lái)進(jìn)行原位修復(fù)。
[0014]大濱菊種植4個(gè)月長(zhǎng)到成熟期后收獲。將收獲的植株用自來(lái)水清洗干凈再用去離子水清洗，浙去水分，進(jìn)行地上部分鮮重和根部鮮重的稱重。土壤樣品用真空冷凍干燥機(jī)進(jìn)行24小時(shí)干燥脫水，然后用索提法測(cè)定土壤總石油烴含量，提取劑為分析純二氯甲烷。
[0015]實(shí)驗(yàn)結(jié)果:1、不同處理濃度下大濱菊對(duì)石油烴污染的耐性
收獲時(shí)有石油烴污染組的大濱菊地上部生物量明顯降低，說(shuō)明大濱菊的生長(zhǎng)受到了明顯的抑制作用，但是仍沒(méi)出現(xiàn)干枯、倒伏等明顯的中毒癥狀。
[0016]表1為不同濃度石油烴污染土壤對(duì)大濱菊生物量的影響。
[0017]表1_____
【權(quán)利要求】
1.一種利用野生觀賞植物大濱菊修復(fù)石油烴污染土壤的方法，其特征在于:利用植株本身的吸收、根際微生物及其根系分泌物對(duì)石油烴的降解作用，實(shí)現(xiàn)降解土壤中石油烴，步驟如下: 1)采用幼苗移植的方法，將大濱菊種植于質(zhì)量濃度為4%的石油烴污染的土壤中，每日早晨定時(shí)澆水一次，使土壤持水量保持在最大持水量的60%，以使其生物量生長(zhǎng)最大、污染物降解率最高，當(dāng)其長(zhǎng)到成熟期或開(kāi)花期時(shí)，可將其整體移走作為觀賞花卉即商品出售； 2)重復(fù)在上述土壤中幼苗移植大濱菊，直至土壤中的石油烴含量達(dá)到國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)或生態(tài)安全指標(biāo)為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用野生觀賞植物大濱菊修復(fù)石油烴污染土壤的方法，其特征在于:所述石油烴污染的土壤的質(zhì)量百分比濃度為小于4%。
【文檔編號(hào)】B09C1/00GK103949467SQ201410212852
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】程立娟, 周啟星, 王亞男, 蔡章, 李曉晶, 張?jiān)掠? 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)