專利名稱：翠蘆莉在修復(fù)土壤和/或水體鎘污染中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，特別涉及翠蘆莉在修復(fù)土壤和/或水體鎘污染中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
土壤和水體重金屬污染已經(jīng)引起了主要的環(huán)境和人類健康問(wèn)題。隨著我國(guó)工業(yè)迅速發(fā)展，特別是礦山開(kāi)采、金屬冶煉、化工、電子、電鍍和造革等行業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了大量的重金屬污染物，特別是富含鎘礦體的自然風(fēng)化和相應(yīng)的露天開(kāi)采、冶煉等礦業(yè)活動(dòng)，以及大量施用化肥、農(nóng)藥等化工產(chǎn)品，導(dǎo)致了我國(guó)大面積的土壤和水體鎘重金屬污染，礦山及冶煉廠周邊地帶尤為嚴(yán)重。過(guò)量暴露的鎘直接威脅人居環(huán)境及食品安全，通過(guò)飲水和食品，大量攝入的上述重金屬，具致癌致畸致突變以及干擾激素內(nèi)分泌等作用，危及居民健康和家畜安全。當(dāng)前，可供治理土壤或水體重金屬污染的方法主要有化學(xué)修復(fù)法、物理修復(fù)法及生物修復(fù)法?；瘜W(xué)修復(fù)法和物理修復(fù)法包括客土(換土)法、沉淀法、淋洗法、電化法、磁化法。 這些物理或化學(xué)方法各有其優(yōu)點(diǎn)，但一般都存在花費(fèi)高、工程量較大、易造成二次污染等問(wèn)題。生物法有微生物和植物修復(fù)方法，微生物生物修復(fù)的局部成功僅局限于一些有機(jī)污染物的降解，在處理金屬污染物，特別是在土壤中并非有效。重金屬污染的植物修復(fù) (Phytoremediation)是利用具有特殊富集和降解能力的植物去除或降解環(huán)境中的重金屬或有機(jī)物質(zhì)等污染物，達(dá)到污染治理與生態(tài)修復(fù)的目的。在重金屬污染區(qū)域種植“超富集植物”，植物地下部可以迅速吸收和富集大量的重金屬，并運(yùn)輸?shù)街参锷喜?，通過(guò)收割植物， 焚燒后回收重金屬，從而降低水體中重金屬的含量，實(shí)現(xiàn)治理重金屬污染的目的。按照植物修復(fù)的過(guò)程和機(jī)理，可將植物修復(fù)技術(shù)分為植物提取技術(shù)(Wiytoextration)、植物揮發(fā)技術(shù)(Phytovolatilization)、植物固化技術(shù)(Phytostabilization)和根系過(guò)濾技術(shù) (Rhizofiltration)四種類型。利用植物修復(fù)技術(shù)處理土壤和水體中重金屬污染物是當(dāng)今研究的發(fā)展趨勢(shì)和重點(diǎn)問(wèn)題，不僅吸收效果好，成本低，還可以改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，目前能利用的植物主要有草本植物、木本植物等。從當(dāng)前國(guó)內(nèi)外植物提取技術(shù)研究與實(shí)踐進(jìn)展來(lái)看，尚存在并需解決以下問(wèn)題 (1)可供選擇的能富集重金屬鎘的植物品種較少；(2)被推薦優(yōu)先使用的超富集植物 (hyperaccumulator)，普遍生物量偏低，重金屬的總體去除效率較低，同時(shí)還存在植物異地氣候適應(yīng)等問(wèn)題；C3)污染土壤中重金屬生物有效性(bioavailability)有待提高；(4)從應(yīng)用來(lái)看，我國(guó)植物修復(fù)技術(shù)尚處于起步階段，相關(guān)技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室或中試階段。因此， 仍需尋找能有效去除鎘的植物，將其用于修復(fù)環(huán)境中的鎘污染
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供翠蘆莉在修復(fù)土壤和/或水體鎘污染中的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種翠蘆莉在修復(fù)土壤和/或水體鎘污染中的應(yīng)用，是將翠蘆莉移植于受到鎘污染的土壤和水體中，保留地下部，定期收割翠蘆莉的地上部，從而清除土壤或水體的鎘污染；在受到鎘污染的土壤和水體中種植翠蘆莉，可通過(guò)生物作用持續(xù)提取并活化土壤或水體中的鎘，同時(shí)向上運(yùn)輸和轉(zhuǎn)運(yùn)到達(dá)地上部，待地上部形成一定的生物量，定期收割，達(dá)到持續(xù)提取，持續(xù)轉(zhuǎn)移土壤或水體中的鎘的目的，從而周期清除土壤或水體鎘污染；所述的翠蘆莉在修復(fù)土壤和/或水體鎘污染中的應(yīng)用，具體包括以下步驟(1)將受到鎘污染的土壤的pH值控制為6 8 ；將受到鎘污染的水體的pH值控制為5 7 ；(2)將翠蘆莉幼苗移植到步驟(1)調(diào)節(jié)好PH值的土壤和/或水體中；(3)定期收割地上部，土壤中一年收割3 4次，水體中一年收割5 6次；收割地上部時(shí)留茬3 5cm，讓翠蘆莉持續(xù)生長(zhǎng)，持續(xù)收割翠蘆莉地上部，直到土壤或水體中鎘含量達(dá)環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)。步驟(2)中所述的翠蘆莉(Ruellia brittoniana)原產(chǎn)于墨西哥自然生長(zhǎng)在我國(guó)大部分地區(qū)的翠蘆莉，常年可采集到，其種子也較易發(fā)芽繁殖容易采集，該植物分類學(xué)特征如下翠蘆莉(Ruellia brittonian)，爵床科Acanthaceae，挺水植物，有高性或矮性，株高20 60公分。莖略呈方形，紅褐色。單葉對(duì)生，線狀披針形。葉暗綠色，新葉及葉柄常呈紫紅色。葉全緣或疏鋸齒，葉長(zhǎng)8 15cm，葉寬0. 5 1. Ocm ；花腋生，花徑3 5cm。花冠漏斗狀，5裂，具放射狀條紋，細(xì)波浪狀，多藍(lán)紫色，少數(shù)粉色或白色，花期3 10月，開(kāi)花不斷；春至秋季均能開(kāi)花，花期極長(zhǎng)，花謝花開(kāi)，日日可見(jiàn)花，果實(shí)為長(zhǎng)型蒴果，等到種子成熟后蒴果會(huì)裂開(kāi)，散出細(xì)小如粉末狀的種子；培育、繁殖可采用播種、扦插或分株，春、秋季為適期。成熟種子落地能發(fā)芽成長(zhǎng)。步驟O)中所述的翠蘆莉幼苗為播種、扦插或分株得到的翠蘆莉幼苗，優(yōu)選為生長(zhǎng)至5 8cm的翠蘆莉幼苗或是生長(zhǎng)4 5周的由種子繁殖得到的翠蘆莉幼苗，包括野生的或是人工繁殖的；步驟O)中將所述的翠蘆莉幼苗移植到水體中，對(duì)翠蘆莉在水體中生長(zhǎng)的支撐處理優(yōu)選為將翠蘆莉幼苗植入浮床，根部通過(guò)浮床上鉆制的小孔直接與污染水體接觸，生長(zhǎng)前期加海綿或脫脂棉于小孔中穩(wěn)固植株，處理過(guò)程中需要連續(xù)曝氣；步驟(3)中所述的定期收割地上部分更優(yōu)選為每當(dāng)翠蘆莉長(zhǎng)到30 45cm高度時(shí)收割一次。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果(1)本發(fā)明發(fā)明人首次發(fā)現(xiàn)了翠蘆莉具有鎘富集的特性。經(jīng)過(guò)研究，土壤中鎘濃度達(dá)到1. ang/kg，翠蘆莉的鎘吸收達(dá)到36. 8mg/kg,當(dāng)自然水體中鎘的濃度達(dá)到0. lmg/L時(shí)， 翠蘆莉地上、地下部的鎘含量分別達(dá)到3. 5,89. 6mg/kg (干重)，這說(shuō)明翠蘆莉?qū)ν寥篮退w中的鎘具有良好的吸收能力，其富集作用明顯。通過(guò)應(yīng)用翠蘆莉提取污染土壤或水體中的鎘，成本低，修復(fù)效率高，潛在經(jīng)濟(jì)效益可觀。
(2)本發(fā)明所選用的翠蘆莉，容易繁殖、易形成大生物量、能同時(shí)耐受并富集多種金屬(主要為鎘)、抗病蟲(chóng)害、多年生長(zhǎng)等特點(diǎn)，適合于污染土壤或水體的鎘污染植物提取。(3)按照本發(fā)明應(yīng)用方法的持續(xù)提取模式，簡(jiǎn)化了修復(fù)土壤或水體鎘污染的程序， 適合于推廣應(yīng)用。(4)本發(fā)明建立的修復(fù)模式系綠色原位修復(fù)，所收獲的地上部進(jìn)行集中安全填埋或焚燒，不會(huì)造成二次污染，同時(shí)修復(fù)進(jìn)程不會(huì)破壞土壤或水體生態(tài)環(huán)境，并有助于改善土壤因重金屬污染而引起的土壤退化和生產(chǎn)力下降，恢復(fù)并提高土壤生物多樣性，對(duì)水體的修復(fù)可明顯改善水質(zhì)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1 土壤修復(fù)將從廣東水生植物種植場(chǎng)購(gòu)買的翠蘆莉種子于去離子水中吸脹5小時(shí)，放置暗處 3天發(fā)芽后，于溫室營(yíng)養(yǎng)土中培育，空氣相對(duì)濕度60%，溫度25°C。待翠蘆莉幼苗生長(zhǎng)至 5 8cm，移栽入鎘污染土壤，土壤鎘含量> 10mg/kg(即每公斤土壤中有IOmg以上的鎘)， 施石灰調(diào)節(jié)土壤的PH至6 7，行距15cm，株距10cm。生長(zhǎng)4個(gè)月收獲地上部(翠蘆莉長(zhǎng)到30 45cm高度)，留茬4 5cm。第一次收獲的翠蘆莉，經(jīng)原子吸收測(cè)定地上部(干重) 鎘為68. 5mg/kg(即每千克翠蘆莉生物質(zhì)干重中含有68. 5mg鎘)。翠蘆莉持續(xù)生長(zhǎng)、持續(xù)提取土壤中的鎘，持續(xù)收割翠蘆莉地上部，土壤中的鎘含量不斷減少，直到污染土壤鎘含量減少到正常土壤水平，土壤鎘污染消除。實(shí)施例2 水體修復(fù)按實(shí)施例1培育好的翠蘆莉幼苗(幼苗的高度為5-8cm)移栽入設(shè)置于重金屬污染水體的浮床，根部通過(guò)在浮床上鉆制的小孔，直接與污染水體接觸，生長(zhǎng)前期加海綿于小孔中穩(wěn)固植株；水體加泵連續(xù)曝氣。當(dāng)水體中Cd濃度為1. 5mg/L時(shí)，翠蘆莉地上部(干重) Cd富集吸收含量為117mg/kg，地下部(干重)Cd富集吸收含量為994.91mg/kg (達(dá)超富集吸收水平)。當(dāng)水體中Cd濃度為2. Omg/L時(shí)，地上部(干重)Cd富集吸收含量為219mg/ kg，地下部(干重)Cd富集吸收含量為1168mg/kg。翠蘆莉可持續(xù)提取水體中的鎘，持續(xù)收割翠蘆莉地上部，水體中的鎘含量不斷減少，直到污染水體中的鎘含量減少到正常水平，水體鎘污染消除。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.翠蘆莉在修復(fù)土壤和/或水體鎘污染中的應(yīng)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翠蘆莉在修復(fù)土壤和/或水體鎘污染中的應(yīng)用，其特征在于是將翠蘆莉移植于受到鎘污染的土壤和水體中，保留地下部，定期收割翠蘆莉的地上部，從而清除土壤或水體的鎘污染。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的翠蘆莉在修復(fù)土壤和/或水體鎘污染中的應(yīng)用，其特征在于包括以下步驟(1)將受到鎘污染的土壤的PH值控制為6 8；將受到鎘污染的水體的pH值控制為 5 7 ；(2)將翠蘆莉幼苗移植到步驟⑴調(diào)節(jié)好PH值的土壤和/或水體中；(3)定期收割地上部，土壤中一年收割3 4次，水體中一年收割5 6次；收割地上部時(shí)留茬3 5cm，讓翠蘆莉持續(xù)生長(zhǎng)，持續(xù)收割翠蘆莉地上部，直到土壤或水體中鎘含量達(dá)環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的翠蘆莉在修復(fù)土壤和/或水體鎘污染中的應(yīng)用，其特征在于 步驟O)中所述的翠蘆莉幼苗為生長(zhǎng)至5 8cm的翠蘆莉幼苗或是生長(zhǎng)4 5周的由種子繁殖得到的翠蘆莉幼苗。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的翠蘆莉在修復(fù)土壤和/或水體鎘污染中的應(yīng)用，其特征在于 步驟O)中將所述的翠蘆莉幼苗移植到水體中，對(duì)翠蘆莉在水體中生長(zhǎng)的支撐處理為將翠蘆莉幼苗植入浮床，根部通過(guò)浮床上鉆制的小孔直接與污染水體接觸，生長(zhǎng)前期加海綿或脫脂棉于小孔中穩(wěn)固植株，處理過(guò)程中需要連續(xù)曝氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的翠蘆莉在修復(fù)土壤和/或水體鎘污染中的應(yīng)用，其特征在于 步驟(3)中所述的定期收割地上部分為每當(dāng)翠蘆莉長(zhǎng)到30 45cm高度時(shí)收割。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了翠蘆莉在修復(fù)土壤和/或水體鎘污染中的應(yīng)用，具體包括以下步驟將翠蘆莉移植于受到鎘污染的土壤和水體中，保留地下部，定期收割翠蘆莉的地上部，從而清除土壤或水體的鎘污染。本發(fā)明發(fā)明人發(fā)現(xiàn)翠蘆莉具有富集鎘的生物特性，由于翠蘆莉具有容易繁殖、易形成大生物量、能同時(shí)耐受并富集多種金屬(主要為鎘)、抗病蟲(chóng)害、多年生長(zhǎng)等特點(diǎn)，將翠蘆莉用于提取污染土壤或水體中的鎘，成本低，修復(fù)效率高，潛在經(jīng)濟(jì)效益可觀。按照本發(fā)明提供的持續(xù)提取模式，簡(jiǎn)化了修復(fù)土壤或水體鎘污染的程序，適合于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C02F3/32GK102489498SQ201110373310
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者劉曉文, 方曉航, 楊竹, 魏東洋 申請(qǐng)人:環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所