本發(fā)明涉及一種強化植物修復(fù)土壤鎘污染的方法，屬于重金屬污染土壤修復(fù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
工業(yè)革命以來，我國經(jīng)濟(jì)處于飛速發(fā)展的階段，同時也帶來了大量的環(huán)境問題，工業(yè)固體廢棄物的排放、污染廢水的灌溉、農(nóng)藥和化肥的不合理施用以及大氣沉降等均會導(dǎo)致大量的重金屬進(jìn)入到土壤中，嚴(yán)重威脅到土壤生態(tài)環(huán)境和人體的健康。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計報道，我國受重金屬污染的土壤面積廣，污染濃度高，土壤已遭受到嚴(yán)重破壞，其中耕地是受重金屬污染最為嚴(yán)重的土壤類型，污染面積以達(dá)到2000萬公頃，面積約占總耕地面積的1/5。2007年，潘根興等人通過對全國6個地區(qū)大米重金屬鎘含量進(jìn)行抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，抽查樣品中鎘含量超標(biāo)的大米占到10％；另有數(shù)據(jù)顯示，我國受Cd污染的耕地面積近1.33萬hm2，涉及11個省25個地區(qū)；日本也因鎘污染引發(fā)了“骨痛病”。因此，解決土壤鎘污染環(huán)境問題已迫在眉睫。
目前，土壤Cd污染的修復(fù)方法多種多樣，技術(shù)也較為成熟，主要分為物理化學(xué)修復(fù)法和植物修復(fù)法，其中物理化學(xué)修復(fù)法主要包括客土、換土、深耕翻土、電動處理、化學(xué)淋洗和化學(xué)固化等，但這些物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)不僅成本高、見效緩慢而且容易產(chǎn)生二次污染，對土壤的生態(tài)環(huán)境破壞較大，因此很難被廣泛應(yīng)用于修復(fù)和治理土壤鎘污染環(huán)境問題。植物修復(fù)技術(shù)是基于植物能耐受并超累積某種或某些重金屬元素的能力為基礎(chǔ)，通過植物吸收重金屬后將其收獲，并進(jìn)行妥善處理，即可將該重金屬移出土壤，達(dá)到污染治理與生態(tài)修復(fù)的目的的一種環(huán)境污染治理技術(shù)。植物修復(fù)由于其在治理土壤Cd污染上投資成本低、修復(fù)效果好且無二次污染，使得其成為了本領(lǐng)域土壤重金屬修復(fù)的研究熱點和重點。而超富集植物則為植物修復(fù)的研究重點，盡管超富集植物對重金屬具有很好的富集作用，但由于其生物量低，修復(fù)周期長等特點使得植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用得到一定程度的限制。
近年來，大量學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，添加螯合劑可以提高重金屬在土壤中的活性，促進(jìn)土壤重金屬在植物體內(nèi)的積累，常用的螯合劑有EDTA、EDDS、NTA、CA等，研究表明：EDTA對土壤中Cd的活化能力最強，但過添加量的EDTA會對植物產(chǎn)生毒害作用，同時殘余的EDTA會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。也有研究發(fā)現(xiàn)，添加植物激素可以有利于植物的生長，提高植物的生物量，同時還能緩解重金屬對植物的毒害作用，縮短植物修復(fù)周期，但添加過量的植物激素會對植物的生長有一定的阻礙作用，常用的植物激素有IAA、GA、CTK、ABA等。因此研究出一種既能提高植物的修復(fù)效果同時又能增加植物的生物量、減少植物修復(fù)的周期的方法就顯得尤為重要。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種強化植物修復(fù)鎘污染土壤的方法，充分發(fā)揮螯合劑活化土壤重金屬和植物激素提高植物生物量的協(xié)同作用，旨在解決植物生物量低及修復(fù)周期長等問題同時提高植物的修復(fù)效果，是一種修復(fù)成本低、修復(fù)效果好和環(huán)境友好型且無二次污染的土壤重金屬Cd的修復(fù)方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種強化植物修復(fù)土壤鎘污染的方法，在鎘污染土壤中種植超富集植物，而后向鎘污染土壤中投加添加劑，所述添加劑為乙二胺四乙酸(EDTA)和/或吲哚-3-乙酸(IAA)的溶液。
進(jìn)一步地，所述超富集植物為伴礦景天。
進(jìn)一步地，向鎘污染土壤中投加添加劑的時間為超富集植物收割前10-15天。
進(jìn)一步地，所述乙二胺四乙酸的投加量為100-400kg/畝。
進(jìn)一步地，所述吲哚-3-乙酸的投加量為0.3-3kg/畝。
進(jìn)一步地，所述添加劑為25-100mmol/L乙二胺四乙酸和0.1-1mmol/L吲哚-3-乙酸的水溶液。
進(jìn)一步地，所述超富集植物的幼苗是先采用營養(yǎng)液培養(yǎng)，待超富集植物根部長出根系后移栽到鎘污染土壤中。
進(jìn)一步地，所述營養(yǎng)液的pH值為5.2-5.8，營養(yǎng)液的具體成分為：2.0mmol/L Ca(NO3)2·4H2O、0.7mmol/L K2SO4、0.5mmol/L MgSO4·7H2O、0.1mmol/L KCl、0.1mmol/L KH2PO4、100μmol/L FeSO4·7H2O、1.0μmol/L ZnSO4。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
(1)本發(fā)明采用植物修復(fù)土壤Cd污染相比于其他物理化學(xué)修復(fù)法具有投資成本低、修復(fù)效果好、操作簡單、對環(huán)境的影響小等優(yōu)點。
(2)本發(fā)明使用的螯合劑EDTA對土壤中的Cd具有很好的活化作用，能夠較大的提高植物吸附重金屬Cd的效果。
(3)本發(fā)明使用的植物激素IAA不僅能夠提高植物的生物量，同時還能減緩重金屬Cd對植物的毒害作用。
(4)本發(fā)明通過采用施加EDTA和IAA的方法，充分發(fā)揮了EDTA和IAA的多重作用，解決了植物生物量小、生長速度緩慢和修復(fù)周期長等植物修復(fù)Cd污染的缺陷，同時提高了Cd在植物體內(nèi)的累積，降低重金屬對植物的毒害作用，具有很好的應(yīng)用價值。
附圖說明
圖1不同試驗處理條件下對土壤中鎘含量的影響。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例
本次盆栽試驗區(qū)域設(shè)在湖南省長沙市瀏陽經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)永清環(huán)保公司實驗室內(nèi)，本地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，四季分明，具有充足的日照時間和雨水，多年平均氣溫17.5℃，年降雨量約為1200毫米，年日照總時數(shù)約為2000小時，年無霜期約為240天左右。本次盆栽試驗土壤采自湖南省某重金屬冶煉廠附近的農(nóng)田表層土(0-20cm)，土壤類型屬于棕紅壤，土樣經(jīng)自然風(fēng)干后，去除土壤中殘留的植物和石塊，磨碎后過100目塑料篩，測量其基本理化性質(zhì)為：pH值為5.38，有機(jī)質(zhì)為18.62g/kg，全磷為0.53g/kg，全氮為3.08g/kg，全Cd為3.19mg/kg。
伴礦景天采用扦插繁殖，選擇形狀大小基本一致的伴礦景天枝條，將選取的伴礦景天枝條放入營養(yǎng)液中培養(yǎng)，待植物根部長出比較旺盛的根系后移栽到根袋土壤內(nèi)，每盆3株，并同時施加一定量的基肥供植物生長發(fā)育，基肥采用KH2PO4和NH4(SO4)2兩種試劑混合添加，其中，氮磷鉀三種營養(yǎng)元素的濃度分別為100mg/kg、80mg/kg和100mg/kg。
供試土壤經(jīng)風(fēng)干磨碎之后過10目篩，盆栽試驗每盆放入2kg土壤。植物生長過程中為保證植物受到光照均勻和水分充足，每隔一定的時間需要對盆栽的位置進(jìn)行調(diào)整，同時要經(jīng)常不定時的給盆栽澆水，保證盆栽內(nèi)的含水率為田間持水率的70％左右。
種植植物的生長周期為100天，待植物成熟后，將其地上部分和地下部分分別采樣，采回來的植物樣品用自來水清洗干凈，再用蒸餾水和去離子水清洗。曬干植物樣品，放在105℃下殺青30min，在70℃的溫度下烘干至恒重，稱其重量，在對植物進(jìn)行粉碎處理，裝袋待測。
以下結(jié)合具體方案作進(jìn)一步說明。
方案一：
在植物成熟收獲前10天向盆栽中分別投加25mmol/L、50mmol/L、100mmol/L的EDTA溶液，并與空白組進(jìn)行對照實驗，每組實驗重復(fù)3次。
表1為不同EDTA濃度處理下對植物地上部分生物量和吸附重金屬的影響
相對于空白組而言，向盆栽中投加一定濃度的EDTA可以顯著的改變植物地上部分的生物量、植物地上部分Cd的含量及植物地上部分Cd吸收量和修復(fù)效率。其中投加50mmol/L的EDTA對土壤Cd的修復(fù)效果最佳，投加100mmol/L的EDTA可以提高植物地上部分的Cd含量，但會減少植物的生物量，從而降低植物對土壤Cd的修復(fù)效率。
方案二：
在植物成熟收獲前10天向盆栽中分別投加0.1mmol/L、0.5mmol/L、1mmol/L的IAA，并與空白組進(jìn)行對照實驗，每組實驗重復(fù)3次。
表2為不同IAA濃度處理下對植物地上部分生物量和吸附重金屬的影響
相對于空白組而言，向盆栽中加入一定濃度的植物激素IAA可以顯著的提高植物的生物量，同時也能一定程度的增加Cd在植物體內(nèi)的累積，其中向盆栽中加入0.5mmol/L的IAA對植物的生長和植物對土壤中Cd的吸附效果最佳。但向盆栽中加入1mmol/L的IAA則會使植物的生物量降低同時也會影響植物對Cd的吸收，因此高濃度的IAA會一定程度的阻礙植物的生長和修復(fù)土壤Cd的效果。
方案三：
在植物成熟收獲前10天向盆栽中分別投加50mmol/L的EDTA、0.5mmol/L的IAA、50mmol/L的EDTA和0.5mol/L的IAA的溶液，并與空白組進(jìn)行對照實驗，每組實驗重復(fù)3次。
表3為不同添加劑處理下對植物地上部分生物量和吸附重金屬的影響
相對于空白組(CK)而言，向盆栽中加入一定濃度的EDTA、IAA和EDTA+IAA的溶液均會顯著提高植物的生物量、植物地上部分Cd的富集量和土壤Cd的吸附效率。其中向盆栽中加入50mmol/L的EDTA和0.5mmol/L的IAA的混合樣的效果最佳，修復(fù)效果可達(dá)39.97％。