柳蘭在修復(fù)土壤重金屬鉛污染中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及環(huán)境中重金屬污染的植物修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為柳蘭在修復(fù)土壤重金屬鉛污染中的應(yīng)用。其具體方法為在重金屬鉛污染的土壤中種植柳蘭，定期對(duì)絕大部分進(jìn)行整株收割，對(duì)小部分只收割地上部分，地下部分留于土壤中作為下一季種苗，對(duì)其收割的柳蘭進(jìn)行灰化處理，提取重金屬鉛，從而對(duì)重金屬鉛污染的土壤進(jìn)行修復(fù)。利用柳蘭自身生長(zhǎng)特性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值對(duì)鉛污染土壤進(jìn)行修復(fù)治理，具有對(duì)環(huán)境擾動(dòng)少、不破壞土壤理化性質(zhì)，不引起二次污染；費(fèi)用低廉，適合于大面積重金屬鉛污染的土壤；可用于景觀裝飾等優(yōu)點(diǎn)；并且對(duì)其累積的重金屬鉛還可回收利用，從而產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】柳蘭在修復(fù)土壤重金屬鉛污染中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境中重金屬污染的植物修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為柳蘭在修復(fù)土壤重金 屬鉛污染中的應(yīng)用。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]土壤是人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。由于重金屬礦藏的開采、加工和利用，鄉(xiāng)鎮(zhèn) 企業(yè)的興起以及大量地、不加控制地使用化肥和化學(xué)農(nóng)藥，導(dǎo)致土壤中重金屬含量急劇增 力口，造成農(nóng)田土壤的重金屬污染。我國(guó)每年因重金屬污染而減產(chǎn)糧食1000多萬(wàn)噸，另外由 于土壤大面積污染，我國(guó)每年出產(chǎn)重金屬污染的糧食多達(dá)1200萬(wàn)噸。這不僅嚴(yán)重影響農(nóng)作 物的產(chǎn)量與質(zhì)量，而且影響到大氣及水環(huán)境質(zhì)量，同時(shí)大氣中的重金屬可以通過自然沉降 和雨水淋溶作用進(jìn)入土壤和水環(huán)境，產(chǎn)生交叉污染，進(jìn)而通過食物鏈危害人體健康。因而治 理土壤重金屬污染已經(jīng)成為各級(jí)政府高度重視的一個(gè)重要環(huán)境問題。
[0004]Pb是重金屬污染元素之一，Pb在土壤中的溶解度小，滯留時(shí)間長(zhǎng)，是一種不可降 解的環(huán)境污染物，在土壤中積累后，不僅影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，并且通過食物鏈影響人 類健康。鉛中毒的癥狀為:胃疼、頭痛、顫抖、神經(jīng)性煩躁，嚴(yán)重時(shí)可能致人死亡。近年來(lái)的 研究表明，土壤Pb污染現(xiàn)象比較普遍，特別是在鉛鋅礦開采區(qū)、污灌區(qū)和公路兩側(cè)。目前我 國(guó)受Pb等重金屬污染的耕地面積近2000萬(wàn)公頃，約占總耕地面積的1/5?？紤]到Pb對(duì)人 體的危害以及土壤Pb污染的普遍性和嚴(yán)重性，如何修復(fù)Pb污染土壤己成為世界各國(guó)科學(xué) 家的研究熱點(diǎn)。
[0005]土壤重金屬污染傳統(tǒng)的治理修復(fù)方法通常為物理和化學(xué)的方法，如稀釋和覆土 法、玻璃化技術(shù)、熱處理技術(shù)、淋洗法、電化學(xué)法等，傳統(tǒng)的修復(fù)方法雖然治理效果好，歷時(shí) 較短，但都存在許多缺陷。為尋求新方法替代傳統(tǒng)治理方法的成本高、不易管理、易造成 二次污染的缺點(diǎn)，目前一種經(jīng)濟(jì)而又高效的植物修復(fù)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。植物修復(fù)技術(shù) (phytoremediation)指利用植物及其根際微生物對(duì)土壤污染物的吸收、揮發(fā)、轉(zhuǎn)化、降解、 固定作用而去除土壤中污染物的修復(fù)技術(shù)。而國(guó)內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)的能用于修復(fù)鉛污染土壤的植 株都比較矮小，且生長(zhǎng)緩慢，所以尋找耐性強(qiáng)、生物量大、生長(zhǎng)迅速的植物，成為土壤重金屬 鉛污染治理與修復(fù)的重要環(huán)節(jié)。重金屬在土壤中以水溶態(tài)、交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧 化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)等形態(tài)存在，不同存在形態(tài)的重金屬其生物有效性不 同。
[0006]柳蘭ipmmaGiwriori angustifolium)為柳葉菜科柳蘭屬，又名紅篌子、遍山紅,多 年生草本。我國(guó)華北、東北、西北、西南地區(qū)均有分布，自然生長(zhǎng)于海拔1500m?3200m的林 緣、林間、山坡草地、河岸草叢及火燒或采伐跡地，常成群落生長(zhǎng)。柳蘭喜光、耐寒，適應(yīng)性較 強(qiáng)，長(zhǎng)白山區(qū)海拔1800m亦有分布，喜濕潤(rùn)不積水的肥沃腐殖性土壤或沙壤土。
[0007]植物修復(fù)是以植物忍耐和超量固定、轉(zhuǎn)移某種或某些化學(xué)元素的理論為基礎(chǔ)，利 用植物清除污染介質(zhì)中的重金屬的一類環(huán)境整治技術(shù)。但是鉛在土壤中的濃度對(duì)植物的生長(zhǎng)具有脅迫作用，會(huì)影響植物的生理生化特性。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對(duì)上述問題，提供一種既可降低土壤鉛污染修復(fù)成本又可使鉛污染土壤 修復(fù)效率提高的方法，即柳蘭在重金屬鉛污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
柳蘭在修復(fù)土壤重金屬鉛污染中的應(yīng)用，在重金屬鉛污染的土壤中種植柳蘭，利用柳 蘭的根系可大量吸收土壤中的鉛，并將其轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)的特性，然后在生長(zhǎng)到一定時(shí)期 定期對(duì)絕大部分，約占總面積的4/5進(jìn)行整株收割，對(duì)小部分，約占總面積的1/5只收割地 上部分，地下部分留于土壤中作為下一季種苗，并對(duì)其收割的柳蘭進(jìn)行灰化處理，提取重金 屬鉛，從而對(duì)重金屬鉛污染的土壤進(jìn)行修復(fù)。
[0011]所述的柳蘭的種植方法為在種植柳蘭時(shí)采用將地下橫走根狀莖挖出，切割成若干 段，每段帶有一個(gè)芽孢，播時(shí)將芽苞向上放置，埋入土壤表層10cm-15cm內(nèi)，分株繁殖。在柳 蘭開紅紫色花時(shí)收獲，或者將地下橫走根狀莖挖出進(jìn)行再次種植。柳蘭春播和秋播均可，多 在早春進(jìn)行，播種后應(yīng)經(jīng)常保持土壤水分和濕度。
[0012]柳蘭喜光、喜涼爽及濕潤(rùn)的氣候，因此種植管理時(shí)要注意多澆水，這樣有利于柳蘭 生長(zhǎng)發(fā)育。柳蘭喜排水良好、肥沃和濕潤(rùn)的土壤，因而可以定期施肥及灌水。
[0013]待柳蘭開紅紫色花時(shí)收獲，同時(shí)根據(jù)土壤中鉛含量高低等情況，可以將柳蘭整株 移植出土壤之外用作景觀裝飾；或者將地下橫走根狀莖挖出進(jìn)行再次種植。通過多次種植 柳蘭來(lái)減少土壤中鉛的含量，可使受鉛污染的土壤得到修復(fù)。
[0014]發(fā)明人通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，柳蘭對(duì)土壤中鉛含量具有很強(qiáng)的耐受性，當(dāng)鉛脅迫濃 度為4000mg/kg時(shí)，柳蘭并未產(chǎn)生明顯的受毒害癥狀，且柳蘭生物量大，生長(zhǎng)迅速，對(duì)高濃 度Pb具有很強(qiáng)的耐性和較強(qiáng)的吸收能力，所以柳蘭對(duì)高濃度Pb污染土壤具有巨大的修復(fù) 潛力。
[0015]當(dāng)土壤中鉛濃度大于4000mg/kg時(shí)，柳蘭生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)受到明顯抑制，生物量大大 降低，因而其修復(fù)效果較差。
[0016]柳蘭各部位對(duì)重金屬鉛均有較強(qiáng)的累積能力，柳蘭對(duì)鉛的累積量隨土壤中重金 屬鉛濃度的增加而增加，在不同濃度鉛脅迫下柳蘭各部位的鉛含量和累積量都是根 >莖 >葉，其根、莖、葉鉛含量最大值分別為3362mg/kg、208mg/kg、188mg/kg。當(dāng)土壤鉛濃度為 4000mg/kg時(shí)單株柳蘭對(duì)鉛的累積量可達(dá)1.33mg/株。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明通過種植柳蘭來(lái)吸收提取受污染土壤中的鉛，從而用植物修復(fù)方法解決土壤鉛 污染問題。利用柳蘭自身生長(zhǎng)特性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值對(duì)鉛污染土壤修復(fù)治理，具有對(duì)環(huán)境擾動(dòng)少、 不破壞土壤理化性質(zhì)，不引起二次污染；費(fèi)用低廉，適合于大面積重金屬鉛污染的土壤；可 用于景觀裝飾等優(yōu)點(diǎn)；并且對(duì)其積累的重金屬鉛還可回收利用，從而產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為實(shí)施例1中不同鉛含量土壤中所收獲柳蘭的生物量的曲線圖。[0019]圖2為實(shí)施例1中不同鉛含量土壤中所收獲柳蘭單株P(guān)b累積量的曲線圖。 【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0021]但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。
[0022]實(shí)施例1
盆栽土壤采至四川省雅安市草壩鎮(zhèn)水津村，土壤類型為水稻土。土樣在室內(nèi)風(fēng)干，去除雜質(zhì)，壓碎后過2目篩混勻備用。以分析純Pb (OAc) 2--3H20供給土壤Pb，Pb2+設(shè)置7個(gè)濃度梯度(以 Pb2+ 濃度計(jì))，分別為 0mg/kg、300mg/kg、500mg/kg、1000mg/kg、2000mg/kg、3000mg/ kg、4000mg/kg。制備鉛污染土壤時(shí)用少量去離子水溶解稱取的Pb (OAc) 2--3H20，然后將溶解的Pb (OAc)2溶液用木制工具均勻地混合于18 kg 土壤中，將土壤分別裝入3個(gè)已編號(hào)的花盆中，每盆約6 kg，反復(fù)加水，自然風(fēng)干，如此反復(fù)鈍化I個(gè)月。鈍化后每盆栽植一株柳蘭， 加入復(fù)合肥料做基肥，每處理重復(fù)3次，隨機(jī)排列。生長(zhǎng)過程中用去離子水灌溉，土壤濕度保持在田間持水量的60% - 70%，保持每盆土壤濕度一致，除草，網(wǎng)室內(nèi)培養(yǎng)。成熟后收獲， 稱其生物量，并分析植株不同部位的鉛含量。
[0023]由圖1可知，在不同濃度Pb脅迫下柳蘭收獲后的生物量，隨著鉛脅迫濃度的增加出現(xiàn)先下降再上升又下降再上升又下降的變化趨勢(shì)。當(dāng)Pb脅迫濃度為500mg/kg和3000mg/ kg時(shí)，柳蘭總生物量與對(duì)照差異不顯著，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐性；同時(shí)在4000mg/kg的Pb脅迫濃度下，柳蘭生物量顯著降低，但是柳蘭并未出現(xiàn)明顯受毒害癥狀，表明在該處理?xiàng)l件下Pb 脅迫對(duì)柳蘭的生長(zhǎng)起到了一定的抑制作用。另外，可以通過根系耐性來(lái)反映植物對(duì)土壤重金屬的耐受程度。根系耐性指數(shù)是各處理的根系長(zhǎng)度與對(duì)照根系長(zhǎng)度的比值，可以反映植物對(duì)重金屬的耐性。表I顯示了不同Pb脅迫濃度下柳蘭根系的耐性指數(shù)。當(dāng)Pb脅迫濃度 (3000mg/kg時(shí),根系耐性指數(shù)均大于0.5,根的耐性指數(shù)在3000mg/kg時(shí)達(dá)到最大值,這與生物量的研究結(jié)果十分吻合，可以看出柳蘭根系耐性指數(shù)與生物量之間呈顯著的正相關(guān)， 說明柳蘭的生長(zhǎng)與根的耐性之間存在著緊密的關(guān)系，在不同Pb處理濃度下，由于根系耐性指數(shù)的相對(duì)穩(wěn)定，柳蘭生物量差異不顯著，說明柳蘭對(duì)Pb具有較強(qiáng)的耐受能力但存在一定的限度，即Pb脅迫濃度超過4000mg/kg時(shí)，柳蘭生物量明顯下降。
[0024]表I不同濃度Pb處理下柳蘭根系的耐性指數(shù)
【權(quán)利要求】
1.柳蘭在修復(fù)土壤重金屬鉛污染中的應(yīng)用，其特征在于:在重金屬鉛污染的土壤中種 植柳蘭，定期對(duì)4/5面積的柳蘭進(jìn)行整株收割，對(duì)1/5面積的柳蘭只收割地上部分，地下部 分留于土壤中作為下一季種苗，對(duì)其收割的柳蘭進(jìn)行灰化處理，提取重金屬鉛，從而對(duì)重金 屬鉛污染的土壤進(jìn)行修復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柳蘭在修復(fù)土壤重金屬鉛污染中的應(yīng)用，其特征在于:所述 的柳蘭的種植方法為將地下橫走根狀莖挖出，切割成每段帶有一個(gè)芽孢的莖段，播時(shí)將芽 苞向上放置，埋入土壤表層10cm-15cm內(nèi)，分株繁殖的種植方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柳蘭在修復(fù)土壤重金屬鉛污染中的應(yīng)用，其特征在于:在柳 蘭開紅紫色花時(shí)進(jìn)行收割，并對(duì)其收割的柳蘭進(jìn)行灰化處理，提取重金屬鉛。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柳蘭在修復(fù)土壤重金屬鉛污染中的應(yīng)用，其特征在于:所述 的土壤中重金屬鉛濃度< 4000mg/kg時(shí)，柳蘭對(duì)被鉛污染的土壤具有較好的修復(fù)能力，并 且柳蘭未表現(xiàn)出明顯的受害癥狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柳蘭在修復(fù)土壤重金屬鉛污染中的應(yīng)用，其特征在于:柳蘭 的各部位對(duì)重金屬鉛均有較強(qiáng)的累積能力，柳蘭對(duì)鉛的累積量隨土壤中重金屬鉛濃度的增 加而增加，在不同濃度鉛處理下柳蘭各部位的鉛含量和累積量都是根>莖> 葉，其根、莖、 葉鉛含量最大值分別為3362mg/kg、208mg/kg、188mg/kg ；當(dāng)土壤鉛濃度為4000mg/kg時(shí)單株柳蘭對(duì)鉛的累積量達(dá)1.33mg/株。
【文檔編號(hào)】B09C1/00GK103433273SQ201310348335
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】伍鈞, 楊剛, 干志偉, 張小洪, 楊新瑤, 李黎, 王莉琳, 漆輝, 沈飛, 張延宗 申請(qǐng)人:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)