本發(fā)明屬于重金屬污染土壤植物修復技術領域，具體地說是一種利用草本植物間作修復重金屬污染土壤的方法。
背景技術：
土壤重金屬污染是指由于人類活動，土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值，過量沉積而引起的含量過高。土壤重金屬污染占目前污染土壤的很大一部分，土壤重金屬污染主要來自固體廢棄物，以礦業(yè)和工業(yè)固體廢棄物及污水處理形成的污泥。重金屬污染土壤導致土質變差，糧食減產(chǎn)，作物重金屬含量超標（如“鎘米事件”），農田無法耕種荒蕪，重金屬污染土壤附近的居民出現(xiàn)皮膚病、肝病、癌癥等等，因此重金屬污染土壤的治理和修復已經(jīng)刻不容緩。
目前，重金屬污染土壤的處理和修復方法主要有不溶解處理技術、土壤固化處理、熱處理技術和洗土技術等。不溶解處理技術是通過攪拌使重金屬與沉淀劑充分反應，從而防止重金屬溶解于水。缺點是只能在特定區(qū)域進行，推廣應用受限。土壤固化處理技術是將被污染的土壤進行固化處理(例如固化成玻璃結晶狀等塊狀固體)，以達到防止污染物擴散的目的，但污染物仍然存在，且固化后的土壤無法再次利用。熱處理法技術需要專用設備來加熱被污染的土壤，然后使土壤中的低沸點污染物蒸發(fā)氣化從而得以清除。但是這一方法只適用于沸點相對較低的重金屬，例如汞和鉛等。而洗土技術則是通過對污染土壤進行水洗，將重金屬離子以水溶液的方式洗除，該方法僅適用于小面積的污染土壤。由此可見，以上這些傳統(tǒng)方法不適用于大面積重金屬污染土壤的治理和修復。
重金屬污染土壤的植物修復技術成本低、不破壞場地結構、不造成地下水體二次污染、防止水土流失、美化環(huán)境，易于被社會認可，是目前污染土壤修復研究的熱點和前沿方向。
但是，由于污染土壤植物修復技術中植物的篩選是一個比較漫長的過程，在繁多的植物中篩選的對重金屬具有超級累特征的植物猶如大海撈針，污染土壤的植物修復技術大多仍處于研究階段，被社會廣泛接受的推廣應用的植物修復技術較少。
技術實現(xiàn)要素：
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為了解決目前對重金屬污染土壤的上述傳統(tǒng)處理方法存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種處理成本低、工程量小、技術要求低、適合大面積推廣的一種利用草本植物間作修復重金屬污染土壤的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：
一種利用草本植物間作修復重金屬污染土壤的方法，將草本植物空心菜、馬芷莧、污泥蓼、苦菜，以間作方式種植在重金屬離子污染的土壤中，通過不同草本植物對重金屬離子的超累積選擇性吸收，土壤中的重金屬離子轉移到植物的地上部分，定期將植物地上部分移走，逐步降低污染土壤中重金屬離子的含量，進而修復重金屬污染的土壤。
所種植的草本植物是指在重度污染土壤上覆蓋1~2cm厚的優(yōu)質土，然后在其上直接撒播草本植物的種子；對于一般污染土壤，可直接撒播種子，噴灑水直至出苗，土壤水分保持在田間持水量的75~80%，每種植物地上部分生長采摘周期為40天，苗高25cm，采摘地上部分，每年采摘6~7次，最后一次將植物根部一起移除。
所種植的每類植物間距10~15cm，密集種植。
所種植的四種草本植物每年間作種植一次。
空心菜，旋花科(Convolvulaceae)番薯屬一年生或多年生草本植物，又名藤藤菜、蕹菜、蓊菜、甕菜、空筒菜；馬齒莧（Portulaca oleracea L.），屬馬齒莧科一年生草本植物，又名馬齒菜、馬莧菜、豬母菜、瓜仁菜、瓜子菜、長壽菜等；污泥蓼（Polygonum limicola Sam.），屬蓼科一年生草本植物，又名塘邊蓼、頭花蓼；苦菜，屬菊科草本植物，又名敗醬菜、活血衣、苦葉苗、小苦麥菜等。
我國地域廣闊，草本植物豐富，分布廣泛，有些草本植物生命力頑強，對生存環(huán)境適應能力強，對水、肥、土質要求不高，經(jīng)過種植，不僅美化環(huán)境，防治水土流失，更適宜于重金屬污染土壤的治理和修復。
本發(fā)明的積極效果是：本發(fā)明中的四種草本植物，屬于生命力極強的常見草本植物，在污染土壤上易于成活，在其生長過程中不需要進行專門的管理，地上部分自然繁殖生長快，可以高效轉移土壤中的重金屬到植物地上部分，降低土壤中的重金屬含量，同時，本發(fā)明為重金屬污染土壤植物修復技術開發(fā)了新的植物品種。與其他植物修復技術相比較，不僅美化環(huán)境，防治水土流失，更重要的是種植成本低，植物易種易采，管理方便，社會接受度高，適宜大面積污染土壤修復，易于推廣。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
首先是模擬試驗----不同污染土壤上植物的選擇：小范圍模擬重金屬污染土壤，在不同的土壤中間作種植不同的易得草本植物，達到植物生長要求后，收集植物地上部分，晾曬、分離植物不同生長部位，分別灼燒，收集其灰分；測定不同植物及其不同生長部位重金屬含量，通過實驗尋找到對不同重金屬離子具有最佳吸附效果和環(huán)境耐受性強的草本植物。
污染土壤的草本植物間作修復：在模擬混合重金屬污染土壤上，進行不同草本植物間作種植，每種植物設置相同成長周期，每三個植物成長周期測一次土壤中重金屬含量的變化，與非污染土壤進行對比，建立重金屬污染土壤修復周期。
實施例1
試驗土壤中Cu、Cd、Pb、Cr(VI)投放量均為500mg/kg，約為國家土壤環(huán)境質量三級標準的1倍，投放的重金屬形態(tài)為相應的分析純可溶性硝酸鹽（Cr為重鉻酸鹽），以固態(tài)形式投放，充分混合，平衡2周后待用；
用1m*1m*0.25m的泡沫塑料盒子盛放厚度為0.2m試驗污染土壤，將四種草本植物空心菜、馬齒莧、污泥蓼、苦菜的種子按照10~15cm間距的間作方式撒種，每天自來水噴灑三到四次，直至出苗后，土壤水分保持在田間持水量的70~80%左右；
待四種草本植物生長至株高20~25cm，將離地面2cm處采摘植物的地上部分，地上部分每年采摘6~7次，最后一次采摘將植物根同時移除，每三次采摘測定植物地上部分中的重金屬含量，最后一次采摘測定根部重金屬含量；
將采摘的四種草本植物分為地上部分即莖葉和根部，分別用自來水沖洗干凈，去離子水洗滌，70℃下烘干、恒重、粉碎得植物樣品，采用HNO3-HClO4法消解植物樣品，用原子吸收法測定植物樣品中重金屬含量，實驗結果見表1。
植物對重金屬富集系數(shù)是指植物體內某種重金屬含量與土壤中該種重金屬含量的比值，它是衡量植物對重金屬積累能力大小的一個重要指標；植物對土壤中某種重金屬的富集系數(shù)越大，其富集能力就越強．越有利于該金屬污染土壤的修復。
修復效率是指單位時間內植物從污染土壤中去除的該污染元素的量占植物根系范圍內土壤中該污染元素總量的百分比。
富集系數(shù)與修復效率成正比。
從表1可以看出，四種草本植物對四種重金屬的富集作用不同，其中空心菜和苦菜對鎘的富集作用最強，然后依次是鉛、銅和鉻(VI)，污泥蓼對鎘、鉻(VI)和鉛的富集作用強，馬齒莧依次對鎘、鉻(VI)和銅的富集作用比較好；
同一種草本植物，植物的不同部位對重金屬的吸附能力不同，空心菜和苦菜的莖葉對鎘和鉛的富集作用強，而空心菜和苦菜的根部對銅、鉻(VI)的富集作用強；馬齒莧的莖葉對鎘和銅有較好的富集作用，馬齒莧的根部對鉻(VI)的富集作用強，馬齒莧對鉛的富集作用較差；污泥蓼的莖葉對鎘、鉻(VI)和鉛的富集作用強，對銅沒有明顯的富集作用，根部對重金屬的富集作用一般。
綜合整株植物考慮，四種草本植物對重金屬污染土壤的修復效率從大到小排序如下:
對于銅污染土壤：苦菜、空心菜、馬齒莧、污泥蓼
對于鎘污染土壤：污泥蓼、空心菜、苦菜、馬齒莧
對于鉛污染土壤：空心菜、污泥蓼、苦菜、馬齒莧
對于鉻(VI)污染土壤：污泥蓼、馬齒莧、空心菜、苦菜
實施例2
試驗土壤中Cu、Cd、Pb、Cr(VI)投放量均為2000mg/kg，約為國家土壤環(huán)境質量三級標準的4倍，投放的重金屬形態(tài)為相應的分析純可溶性硝酸鹽（Cr為重鉻酸鹽），以固態(tài)形式投放，充分混合，平衡2周后待用；
用1m*1m*0.25m的泡沫塑料盒子盛放厚度為0.2m試驗污染土壤，為保證種子發(fā)芽，在實驗污染土壤表面覆蓋大約1~2cm厚未污染土壤，將四種草本植物空心菜、馬齒莧、污泥蓼、苦菜的種子按照10~15cm間距的間作方式撒種，每天自來水噴灑三到四次，直至出苗后，土壤水分保持在田間持水量的75~85%；
待四種草本植物生長至株高25cm，將離地面2cm處采摘植物的地上部分，地上部分每年采摘6~7次，最后一次采摘將植物根同時移除，每三次采摘測定植物地上部分中的重金屬含量，最后一次采摘測定根部重金屬含量；
將采摘的四種草本植物分為地上部分即莖葉和根部，分別用自來水沖洗干凈，去離子水洗滌，70℃下烘干、恒重、粉碎得植物樣品，采用HNO3-HClO4法消解植物樣品，用原子吸收法測定植物樣品中重金屬含量，實驗結果如下表2：
植物對重金屬富集系數(shù)是指植物體內某種重金屬含量與土壤中該種重金屬含量的比值，它是衡量植物對重金屬積累能力大小的一個重要指標。植物對土壤中某種重金屬的富集系數(shù)越大，其富集能力就越強．越有利于該金屬污染土壤的修復；
修復效率是指單位時間內植物從污染土壤中去除的該污染元素的量占植物根系范圍內土壤中該污染元素總量的百分比。
富集系數(shù)與修復效率成正比。從表2可以看出，四種草本植物對四種重金屬的富集作用不同，其中空心菜和苦菜對鎘的富集作用最強，然后依次是鉛、銅和鉻(VI)，污泥蓼對鎘、鉻(VI)和鉛的富集作用強，馬齒莧依次對鎘、鉻(VI)和銅的富集作用比較好。
同一種草本植物，植物的不同部位對重金屬的吸附能力不同，空心菜和苦菜的莖葉對鎘和鉛的富集作用強，他們的根部對銅、鉻(VI)的富集作用強。馬齒莧的莖葉對鎘和銅有較好的富集作用，馬齒莧的根部對鉻(VI)的富集作用強，馬齒莧對鉛的富集作用較差。污泥蓼的莖葉對鎘、鉻(VI)和鉛的富集作用強，對銅沒有明顯的富集作用，根部對重金屬的富集作用一般。
綜合整株植物考慮，四種草本植物對重金屬污染土壤的修復效率從大到小排序如下:
對于銅污染土壤：苦菜、空心菜、馬齒莧、污泥蓼
對于鎘污染土壤：污泥蓼、空心菜、苦菜、馬齒莧
對于鉛污染土壤：空心菜、污泥蓼、苦菜、馬齒莧
對于鉻(VI)污染土壤：污泥蓼、馬齒莧、空心菜、苦菜。
表1草本植物對重金屬的富集作用（土壤重金屬濃度為500mg/kg）*
表1
*表中數(shù)據(jù)為一年累計采摘后測定結果。
表2草本植物對重金屬的富集作用（重金屬濃度為2000mg/kg）*
表2
*表中數(shù)據(jù)為一年累計采摘后測定結果。