本發(fā)明屬于污染土壤修復(fù)領(lǐng)域，尤其涉及一種促進聚合草從重金屬污染土壤中富集吸收重金屬方法。
背景技術(shù)：
土壤和水體重金屬污染是全球所面臨的重大環(huán)境問題之一。我國作為全球最大的發(fā)展中國家，經(jīng)過30多年的快速發(fā)展，對土壤和水體環(huán)境的污染已相當(dāng)嚴(yán)重。環(huán)境保護部、國土資源部2014年4月17日發(fā)布《全國土壤污染公報》顯示，我國耕地土壤總的超標(biāo)率為16.1％，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為11.2％、2.3％、1.5％和1.1％。污染類型以無機型為主，有機型次之，復(fù)合型污染比重較小，無機污染物超標(biāo)點位數(shù)占全部超標(biāo)點位的82.8％。從污染分布情況看，南方土壤污染重于北方；長江三角洲、珠江三角洲、東北老工業(yè)基地等部分區(qū)域土壤污染問題較為突出，西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標(biāo)范圍較大；鎘、汞、砷、鉛4種無機污染物含量分布呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢。據(jù)國家環(huán)保部的調(diào)查顯示，我國水體重金屬污染問題也十分突出，江河湖庫底質(zhì)的污染率高達(dá)80.1％。因重金屬造成的水體和土壤污染已對我國的生態(tài)環(huán)境、食品安全、人體健康和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。我國礦產(chǎn)以伴生礦居多，在采礦、選礦和冶煉工業(yè)區(qū)周圍排出的含重金屬“三廢”形成的污染，對人體、生物及環(huán)境造成巨大危害。鎘是一種分布廣泛的有毒有害重金屬元素，在生物體內(nèi)極易蓄積，對人類健康造成了極大的威脅。鉛是環(huán)境中重要的有毒污染物，鉛對人類健康的危害，尤其是兒童健康的危害，鎘也是毒性較大的重金屬污染物之一，鋅是人體和生物的必需元素，但鋅過量會造成污染，鋅礦開采、冶煉加工、機械制造以及鍍鋅、儀器儀表、有機會合成和造紙等工業(yè)的排放，使土壤和水體受到污染。
目前治理鎘鉛及鋅等重金屬污染土壤或水體的方法很多，主要有物理修復(fù)技術(shù)，化學(xué)修復(fù)技術(shù)，生物修復(fù)技術(shù)。生物修復(fù)技術(shù)主要有植物修復(fù)技術(shù)和微生物修復(fù)技術(shù)。植物修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵是找到對單一或多種(復(fù)合)重金屬具有特殊吸收富集能力的超富集植物。超富集植物也叫超積累植物，這一定義最初是由Books提出的，當(dāng)時是用來命名莖葉中鎳的含量大于1000mg/kg的植物?，F(xiàn)在超富集植物的概念已經(jīng)擴大到植物對所有金屬元素的超富集現(xiàn)象，即能超富集一種金屬元素或同時能富集幾種金屬元素的植物，超富集通常指對重金屬的吸收累積量超過一般植物的100倍以上。目前國際上有關(guān)衡量超富集植物的標(biāo)準(zhǔn)有三個：一是臨界含量，即植物地上部分(主要指莖或葉)富集的重金屬量是普通植物在同一生長條件下的100倍以上，鎳、砷及鉛的臨界濃度均為1000mg/kg，鋅的臨界濃度為10000mg/kg；二是轉(zhuǎn)移特征，轉(zhuǎn)運系數(shù)(即植物地上部分重金屬含量與其根部重金屬含量的比值)大于1。三是耐性特征，是指植物對重金屬具有較強的耐性，植物能正常生長。
現(xiàn)有重金屬鉛污染土壤的治理方法費用高、效果不好、可操作性不強、存在引起二次污染的危險。
聚合草形態(tài)特征：聚合草(Symphytumofficinale L.)，別名愛國草、肥羊草、友益草、友誼草、紫根草、康復(fù)力、外來聚合草、西門肺草、紫草根。叢生型多年生草本，高30-90cm，全株被向下稍弧曲的硬毛和短伏毛。根發(fā)達(dá)、主根粗壯，淡紫褐色。莖數(shù)條，直立或斜升，有分枝?；~通常50-80片，最多可達(dá)200片，具長柄，葉片帶狀披針形、卵狀披針形至卵形，長30-60cm，寬10-20cm，稍肉質(zhì)，先端漸尖；莖中部和上部葉較小，無柄，基部下延?；ㄐ蚝鄶?shù)花；花萼裂至近基部，裂片披針形，先端漸尖；花冠長14-15mm，淡紫色、紫紅色至黃白色，裂片三角形，先端外卷，喉部附屬物披針形，長約4mm，不伸出花冠檐；花藥長約3.5mm，頂端有稍突出的藥隔，花絲長約3mm，下部與花藥近等寬；子房通常不育，偶而個別花內(nèi)成熟1個小堅果。聚合草適應(yīng)性廣，產(chǎn)量高，利用期長，適口性好，是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的畜禽飼料作物，其也有有較高的營養(yǎng)價值，可作藥用，也有一定的觀賞價值。聚合草作為超富集鉛和鋅植物在我國尚屬首次發(fā)現(xiàn)，在國際上亦未見過相關(guān)報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種促進聚合草從重金屬污染土壤中富集吸收重金屬方法，旨在解決現(xiàn)有重金屬鉛污染土壤的治理方法費用高、效果不好、可操作性不強、存在引起二次污染的危險的問題。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種促進聚合草從重金屬污染土壤中富集吸收重金屬方法包括：
在含鎘、鉛及鋅污染的土壤或水體中種植聚合草，在植物生長期間采取田間調(diào)控措施，當(dāng)聚合草長到成熟時期，將成熟的聚合草地上部分或整個聚合草植株收割并從污染土壤中移走，再在鎘鉛及鋅污染土壤中重復(fù)種植聚合草及成熟后收割并移走聚合草的操作過程，直到土壤中鎘、鉛及鋅含量達(dá)到環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
進一步，所述田間調(diào)控措施包括：
通過人工施肥添加外源營養(yǎng)物質(zhì)，氮、磷、鉀的添加量為施用三元復(fù)合肥200kg/hm2作為基肥，苗期追施150kg/hm2尿素3～4次；在植株生長至地上莖葉20cm時，通過在植物根基1次穴施1-2kg調(diào)節(jié)劑混合物。
進一步，所述調(diào)節(jié)劑混合物為：
在1kg有機肥中混入3.0-4.0g檸檬酸，1.6-2.0g單寧酸和0.8-1.2g迷迭香酸；有機肥為腐殖酸或腐殖酸肥，不能采用鈣鎂腐殖酸肥。
進一步，所述聚合草采用土培方式種植，將根莖直接播種或?qū)⒅参镉酌缰苯釉耘嘣谕寥乐小?/p>
進一步，水分維持在50％-80％田間持水量范圍內(nèi)，聚合草生長環(huán)境維持在15-35℃范圍內(nèi)。
本發(fā)明提供的促進聚合草從重金屬污染土壤中富集吸收重金屬方法，采用聚合草自然生長過程中對鉛、鎘、鋅的富集能力達(dá)到修復(fù)土壤中鉛污染的目的，能同時去除多種污染物、費用低、效果好、可操作性強、不破壞水體或土壤基本結(jié)構(gòu)與功能、不引起二次污染、保持水土、美化環(huán)境，可大面積推廣應(yīng)用。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實施例提供的促進聚合草從重金屬污染土壤中富集吸收重金屬方法流程圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進一步描述。
本發(fā)明實施例所用植物為紫草科聚合草屬，為多年生叢草型草本植物，植株高大，再生能力極強，葉片肥厚，青綠多汁，粗蛋白含量很高，主要作為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)飼料栽培。
如圖1所示，本發(fā)明實施例的促進聚合草從重金屬污染土壤中富集吸收重金屬方法包括：
S101、在含鎘、鉛及鋅污染的土壤或水體中種植聚合草，在植物生長期間通過一定的田間調(diào)控措施，利用聚合草自然生長過程中重金屬的超富集能力，將土壤中的鎘、鉛及鋅向植物地上部分轉(zhuǎn)移；
S102、當(dāng)聚合草長到成熟時期，將地上部分或整個植株收割并從污染土壤中移走；
S103、在鎘鉛及鋅污染土壤中重復(fù)種植及收割并移走聚合草的操作過程，直到土壤中鎘、鉛及鋅含量達(dá)到環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
所述聚合草采用土培方式種植，即采用土壤作為植物生長發(fā)育所需的環(huán)境介質(zhì)，將根莖直接播種或?qū)⒅参镉酌缰苯釉耘嘣谕寥乐校?/p>
并在種植過程中提供植物正常生長發(fā)育所需光照、溫度、水分等條件及其生長發(fā)育所需營養(yǎng)物質(zhì)，以保證植物能正常生長發(fā)育；植物所需營養(yǎng)物質(zhì)由土壤環(huán)境所含營養(yǎng)植物提供，或通過人工施肥添加外源營養(yǎng)物質(zhì)，氮、磷、鉀的添加量為施用三元復(fù)合肥200kg/hm2作為基肥，苗期追施150kg/hm2尿素3～4次；在植株生長至地上莖葉20cm左右時，通過在植物根基1次穴施1-2kg調(diào)節(jié)劑混合物，在1kg有機肥中混入3.0-4.0g檸檬酸，1.6-2.0g單寧酸和0.8-1.2g迷迭香酸；其中有機肥不能是鈣鎂有機肥，但有有機肥可以用腐殖酸或腐殖酸肥代替，但不能是鈣鎂腐殖酸肥，促進植物根系須根發(fā)育并強化其從土壤中吸收鎘、鉛及鋅；植物所需水分由自然降水方式提供，或通過人工灌溉方式提供，水分維持在50％-80％田間持水量范圍內(nèi)；植物生長發(fā)育所需光照和溫度由室外自然條件提供，聚合草生長環(huán)境維持在15-35℃范圍內(nèi)。
所述聚合草來源于我國各地，可利用其根莖進行繁殖，將聚合草根莖直接播種在鎘、鉛及鋅污染土壤中，或?qū)⒕酆喜萦酌缫圃杂谖廴就寥阑蛩w中。
將聚合草根莖切成2～3cm長直接播種在鎘鉛及鋅污染土壤中，或?qū)⒂酌缙诘木酆喜菀圃栽阪k鉛及鋅污染土壤中。
在某重金屬污染區(qū)進行田間修復(fù)試驗研究表明，該污染區(qū)土壤中鎘、鉛及鋅的平均含量分別為20.4、253.2及3441.9mg/kg，利用切根繁殖種植，株行距為50×40cm，每公頃保苗40000～50000株，溫度在15-35℃范圍內(nèi)，水分在50％-80％田間持水量范圍內(nèi)；當(dāng)聚合草植株長到成熟時期，將其地上部植株收割，并從污染土壤中移走。經(jīng)分析測定，采用植物根基1次穴施1-2kg調(diào)節(jié)劑混合物，能顯著促進植株對土壤鎘、鉛和鋅的吸收，其地上部分鎘、鉛和鋅的含量分別高達(dá)352.9mg/kg、2541.9mg/kg和29327.1mg/kg；根部鎘、鉛和鋅含量分別達(dá)106.7mg/kg、1134.6mg/kg和26049.0mg/kg，使其鎘、鉛和鋅的生物富集系數(shù)(BF)分別增加到17.3、10.03和8.5，轉(zhuǎn)運系數(shù)(TF)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1，且植物仍能保持良好的對鎘、鉛和鋅耐受性，植物能夠正常生長，植株地上部分高達(dá)60-100cm，平均生物量(鮮重)達(dá)到183～536t/hm2，能顯著促進聚合草從土壤中同時超量吸收鎘、鉛和鋅，可用于修復(fù)治理鎘、鉛及鋅污染土壤。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點和效果如下：
1、本發(fā)明所采用的植物聚合草是一種超富集鎘鉛和鋅的植物，在我國尚屬首次發(fā)現(xiàn)，在國際上亦未見過相關(guān)報道。該植物不僅能對鉛和鋅有超富集能力，而且對鎘的富集能力也很高，是普通植物富集鎘鉛和鋅能力的幾十倍以上，可同時用于治理鎘、鉛及鋅污染。該植物對環(huán)境的適應(yīng)能力強，生長范圍廣，容易種植，為研究鎘、銅、鉛及鋅污染植物修復(fù)技術(shù)提供了寶貴的植物資源。
2、本發(fā)明采用超富集植物聚合草具有多年生草本植物特點，可一次播種，多年收獲，同時其生物量很大，年平均生物量(鮮重)達(dá)到75～480t/hm2，北方地區(qū)每年刈割3～5次，南方地區(qū)每年刈割6～8次。
3、本發(fā)明方法具有操作簡便，適應(yīng)性強，成本低廉的優(yōu)點。
4、本發(fā)明方法能促進聚合草快速同時去除多種污染物、費用低、效果好、可操作性強、不破壞水體或土壤基本結(jié)構(gòu)與功能、不引起二次污染、保持水土、美化環(huán)境等優(yōu)點，可大面積推廣應(yīng)用。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。