一種利用孔雀草修復鎘-多氯代二苯并呋喃復合污染土壤的方法【專利摘要】一種利用孔雀草修復鎘-多氯代二苯并呋喃復合污染土壤的方法，將孔雀草幼苗種植到Cd-PCDFs復合污染土壤中，定期澆水保持土壤濕潤，孔雀草成熟后將植株整體從土壤中移除并妥善處理，完成一個修復周期；重復上述操作，直至土壤中Cd-PCDFs的含量下降到環(huán)境安全標準。本發(fā)明具有的優(yōu)點：本發(fā)明采用植物修復技術修復Cd-PCDFs復合污染土壤，可操作性強，費用低，不破壞土壤理化性質，不引起二次污染；孔雀草適應性強，可通過播種或扦插進行繁殖，栽培管理容易；比較耐旱，對土壤和肥料要求不嚴格；比較耐寒，經得起早霜的侵襲，孔雀草在Cd-PCBs復合污染下具有較強的對Cd累積與轉移能力?！緦＠f明】一種利用孔雀草修復鎘-多氯代二苯并呋喃復合污染土壤的方法【
技術領域：
】[0001]本發(fā)明涉及重金屬-有機污染物復合污染土壤的植物修復技術，特別是一種利用孔雀草修復鎘-多氯代二苯并呋喃復合污染土壤的方法?！?br>背景技術：
】[0002]由于電鍍、冶煉、采礦、制革、化工和電子等工業(yè)產生的含重金屬廢棄物進入土壤，以及農藥、化肥、污水灌溉和粉煤灰等的不合理使用，越來越多的農業(yè)土壤受到重金屬Cd的污染。據(jù)統(tǒng)計，我國農田Cd污染土壤在1980年為0.93萬公頃，1989年為1.33萬公頃，而2001年農業(yè)部對全國24省320個重點污染區(qū)農田的調查結果顯示Cd污染農田已達27.86萬公頃，參見文獻1:王凱榮.我國農田鎘污染現(xiàn)狀及其治理利用對策.農業(yè)環(huán)境保護，1997，16(6):274-278;文獻2:中國社會科學院環(huán)境與發(fā)展研究中心.中國環(huán)境與發(fā)展評論(第I卷)[M].北京:社會科學文獻出版社，2001。2007年的一篇報道指出，我國農田土壤Cd污染面積已超過20XIO4hm2，每年生產Cd含量超標的農產品達14.6X108kg，參見文獻3:彭星輝，謝曉陽.稻田鎘(Cd)污染的土壤修復技術研究進展.湖南農業(yè)科學，2007，2:67-69。Cd在環(huán)境中具有穩(wěn)定、積累和不易消除的特點，通過食物鏈富積對人體產生慢性毒性。長期大量攝入Cd會影響鈣和磷的代謝，引起腎、骨和肝的病理變化，誘發(fā)骨質疏松、骨軟化和腎結石等疾病。據(jù)研究，在人體低蛋白、低鈣營養(yǎng)時，Cd污染可能最終引發(fā)“痛痛病”，參見文獻4:FribergL.等.湯鴻霄(譯).世界衛(wèi)生組織(WHO)報告:鎘的環(huán)境衛(wèi)生評價.AMΒΙ0,1977。特別是，Cd對動物具有較強的致畸、致癌和致突變作用，參見文獻5:周啟星，孔繁翔，朱琳.生態(tài)毒理學[M].北京:科學出版社，2004。[0003]多方面的資料顯不，參見文獻6:GansJ,WolinskyM,DunbarJ.Computationalimprovementsrevealgreatbacterialdiversityandhighmetaltoxicityinsoil.Science,2005，309:1387-1390、文獻7:SpaltEWjKisselJC，ShiraiJH，etal.Dermalabsorptionofenvironmentalcontaminantsfromsoilandsediment:acriticalreview.JournalofExposureScienceandEnvironmentalEpidemiology,2008，19:119-148、文獻8:孫鐵珩，李培軍，周啟星.土壤污染形成機理與修復技術[M].北京:科學出版社.2005:重金屬和持久性有機污染物(POPs)已經成為土壤環(huán)境污染的罪魁禍首。特別是重金屬和POPs構成的復合污染，不僅影響了土壤的結構和性質，而且破壞了土壤的生態(tài)系統(tǒng)，更為嚴重的是這些污染物往往以作物或農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為中介，通過食物鏈把污染物傳遞到人類這一最高營養(yǎng)級，構成了對人體健康日益嚴重的威脅。PCDFs是一種典型的持久性有機污染物，其主要特性為高毒性、長期殘留性、積聚性和較強的流動性，能在全球范圍內長距離遷移，通過環(huán)境各鏈節(jié)逐級傳遞，最終富集到動物的脂肪和肝臟器官，對生物和人類的健康存在廣泛性、長期性、隱蔽性和滯后性的威脅，參見文獻9:WorldHealthOrganization(WHO).Polybrominateddibenzo-p-dioxinsandpolybrominateddibenzofurans(EnvironmentalHealthCriteriaN0.205),Geneva,ICPS,1998。[0004]持久性有機污染物(POPs)主要有三大來源，參見文獻10:JiangK,LiLJ,ChenYD,etal.ResidualdioxinsinChineseschistosemiasisregionanditseco-environmentalrisk.ChiSciBull,1995,40:1740-1747:1)城市固體廢物燃燒、電子垃圾露天焚燒、含氯有機化合物如多氯聯(lián)苯、五氯酚、聚氯乙烯等焚燒以及含氯化學品廢渣的熱解；2)殺蟲劑、防腐劑、除草劑和油漆添加劑等含氯化學品及農藥的生產；3)紙漿和造紙工業(yè)的氯氣漂白過程。P⑶Fs可以通過呼吸道、皮膚和消化道三種途徑和食物鏈積累的形式進入人體，一旦進入人體，就會長期積蓄在體內，損害多種器官和組織，導致生殖毒性、免疫毒性和內分泌毒性。如果長期食用含有這種低濃度污染物的食品，會導致癌癥、皮膚病、生殖障礙、畸形和嬰幼兒發(fā)育不全等，參見文獻11:張杏麗，周啟星.土壤環(huán)境多氯代二苯并二噁英/呋喃(P⑶D/Fs)污染及修復研究進展.生態(tài)學雜志，2013，32(4):1054-1064。[0005]植物修復(Phytoremediation)是指利用植物及其根際圈微生物體系的吸收、揮發(fā)、轉化和降解作用機理來清除環(huán)境中有毒有害污染物，使其對環(huán)境無害，使污染環(huán)境得到修復與治理，參見文獻12:ZhouQX,CaiZ,ZhangZN,LiuWT.Ecologicalremediationofhydrocarboncontaminatedsoilswithweedplants.JournalofResourcesandEcology,2011，2(2):97-105。植物修復作為綠色原位修復技術，以太陽能作為驅動力，能耗低、成本較低、易于操作且技術要求不高，可以在大面積污染土壤中使用；經植物修復過的土壤，其有機質含量和土壤肥力變化較小，不破壞土壤理化性質，不會造成二次污染，一般可直接用于農作物生產，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略；在修復污染的同時可以美化環(huán)境，容易得到公眾的認可。[0006]采用植物修復技術治理污染土壤中的重金屬關鍵是篩選出相應的超累積植物。研究表明，作為花卉植物的孔雀草patulaL.)在Cd污染嚴重土壤中可以正常生長，對Cd具有較強的吸收和轉移能力，符合超富集植物的主要特征，參見文獻13:周啟星，王林，任麗萍等.一種利用花卉植物孔雀草修復治理鎘污染土壤的方法.中國，2007101590398(P).2009-06-24。同時國外的一些研究表明，用某些植物修復土壤中的P⑶Fs時，植物根際分泌物及根系微生物可以將土壤顆粒中的P⑶Fs“活化”，增加P⑶Fs的植物可利用性和生物有效性，土壤中的P⑶Fs被吸收到植物體內或者在土壤中被降解，參見文獻14:HulsterA,JochenF，MarschnerH.Soil-planttransferofpolychlorinateddibenzo-p-dioxinsanddibenzofuranstovegetablesofthecucumberfamily(Cucurbitaceae).Environ.Sc1.Techno,1994,28:1110-1115;文獻15:1nuiH,WakaiT,GionK,etal.Differentialuptakefordioxin-likecompoundsbyzucchinisubspecies.Chemosphere,2008,73:1602-1607。因此，利用花卉植物孔雀草修復Cd-PCDFs復合污染土壤具有一定的理論基礎。[0007]孔雀草patulaL.)是近年來從眾多花卉植物中篩選出來的作為一種較為理想的Cd超積累植物。該植物為菊科萬壽菊屬，一年生草本花卉，具有很好的觀賞價值；株高20-40厘米，株型緊湊，多分枝呈叢生狀，莖呈紫色；葉對生，羽狀分裂，裂片披針形，葉緣有明顯的油腺點；頭狀花序頂生，單瓣或重瓣。孔雀草的適應性十分強，撒落在地上的種子在合適的溫、濕度條件中可自行生長，能耐旱耐寒，經得起早霜的考驗，適合在全世界各地廣泛種植，這些特點均有利于其在污染土壤植物修復中廣泛應用?！?br/>發(fā)明內容】[0008]本發(fā)明的目的在于針對上述技術分析，提供一種利用孔雀草修復鎘-多氯代二苯并呋喃(Cd-PCDFs)復合污染土壤的方法，該方法操作簡單、不破壞土壤理化性質，同時又美化環(huán)境。[0009]本發(fā)明的技術方案:一種利用孔雀草修復鎘-多氯代二苯并呋喃復合污染土壤的方法，步驟如下:1)在鎘-多氯代二苯并呋喃(Cd-PCDFs)復合污染土壤中通過播種孔雀草或扦插移栽幼苗期孔雀草；2)在孔雀草生長過程中采用溫室栽培，每天通風澆水，土壤含水量保持在田間持水量的60-80%；3)當孔雀草到開花期成熟時，將孔雀草從土壤中移出，可作為觀賞花卉出售，或者將孔雀草收獲后集中處理；4)重復上述1)-3)操作種植孔雀草直至土壤中Cd和P⑶Fs的含量均下降到環(huán)境安全標準。[0010]本發(fā)明的工作機理:多氯代二苯并呋喃(PCDFs)本屬于持久性有機污染物(POPs)，辛醇水分配系數(shù)高、月旨溶性強、水溶性低，不易被植物直接由根部吸收，且通過木質部向上轉移；在鎘-多氯代二苯并呋喃(Cd-PCDFs)復合污染土壤中種植孔雀草后，在植物生長過程中，植物根際分泌物及根系微生物可以將土壤顆粒中的TCDFs“活化”，P⑶Fs有提高孔雀草吸收、積累土壤中Cd并向地上部分轉移的能力，增加PCDFs的植物可利用性和生物有效性，有利于土壤中PCDFs的降解和去除；到孔雀草開花或者成熟期時，將植株整體從污染土壤中移走，從而達到去除土壤中Cd的目的。[0011]本發(fā)明具有的優(yōu)點:本發(fā)明采用植物修復技術修復Cd-PCDFs復合污染土壤，可操作性強，費用低，不破壞土壤理化性質，不引起二次污染；孔雀草適應性強，可通過播種或扦插進行繁殖，栽培管理容易；比較耐旱，對土壤和肥料要求不嚴格；比較耐寒，經得起早霜的侵襲，孔雀草在Cd-PCBs復合污染下具有較強的對Cd累積與轉移能力。【具體實施方式】[0012]實施例:一種利用孔雀草修復鎘-多氯代二苯并呋喃復合污染土壤的方法，首先進行盆栽濃度梯度實驗，步驟如下:O在鎘-多氯代二苯并呋喃(Cd-p⑶Fs)復合污染土壤中播種孔雀草，地點在天津塘沽經濟技術開發(fā)區(qū)南開大學泰達學院溫室內，周圍沒有重金屬和有機物污染源，盆栽實驗土壤采自天津塘沽經濟技術開發(fā)區(qū)某森林公園無污染的表層土壤，土壤類型為褐土，具體方法是:本實驗共設13個處理組，每個處理組重復3次，Cd-P⑶Fs的添加濃度為:0-0(CK),5-0(T1)、5-50(T2)、5_100(Τ3)、5-500(Τ4)、10-0(Τ5)、10-50(Τ6)、10-100(Τ7)、10-500(Τ8),50-0(T9)、50-50(TlO)、50-100(Tll)、50-500(Τ12)，其中前一數(shù)字表示Cd染毒濃度、單位為mg/kg,后一數(shù)字表示PCDFs染毒濃度、單位為μg/kg,Cd以分析純CdCl2.2.5H202固體粉末狀加入，P⑶Fs以標準品O⑶F丙酮稀釋液形式添加。土壤風干過篩后，裝入型號一致的花盆中，每盆裝土1.5kg，分別與要達到各處理濃度所需的污染物混合、攪拌，平衡待用。[0013]2)采用溫室栽培進行孔雀草育苗，具體方法是:將種子放于10wt%雙氧水中浸泡滅菌30分鐘后用蒸餾水沖洗干凈，然后播種于干凈土壤育苗盤中，每天澆水；3周后，選取高度為5-8cm且長勢高度一致的幼苗移栽到平衡好的各處理盆中，每盆3棵苗，每個處理設置3個平行；每天通風并根據(jù)土壤的干濕狀況適量澆水，使土壤含水量保持在田間持水量的60-80%ο[0014]3)當孔雀草到開花期成熟時，將孔雀草從土壤中移出，可作為觀賞花卉出售，或者將孔雀草收獲后集中處理；孔雀草生長3個月開花成熟后收獲植株,將收獲的植物分為根、莖、葉和花四部分，分別用自來水沖洗干凈，再用蒸餾水沖洗，浙去水分，在105°C殺青20分鐘；然后在65°C下烘干至恒重，稱量干重后粉碎備用，得到植物；將植物樣品通過硝酸-過氧化氫法消解，0.1g植物樣品所用硝酸-過氧化氫體積組合為6-2ml;微波消解后,用0.45μm膜過濾、定容,最后用原子吸收分光光度計(VarianAA240FS型)測定其中的Cd含量。[0015]實驗結果所有結果以3次重復實驗數(shù)據(jù)的平均值與標準偏差表示，差異顯著性采用SPSS20.0(Duncan法)進行檢驗，統(tǒng)計顯著性設為p〈0.05。實驗結果表明:移植3個月后孔雀草植株各部分干重如表1所示；直至收獲，孔雀草生長良好，各處理組從外觀看均無受害現(xiàn)象。[0016]表1各處理組孔雀草植株干重(g/盆)【權利要求】1.一種利用孔雀草修復鎘-多氯代二苯并呋喃復合污染土壤的方法，其特征在于步驟如下:1)在鎘-多氯代二苯并呋喃復合污染土壤中通過播種孔雀草或扦插移栽幼苗期孔雀草；2)在孔雀草生長過程中采用溫室栽培，每天通風澆水，土壤含水量保持在田間持水量的60-80%；3)當孔雀草到開花期成熟時，將孔雀草從土壤中移出，可作為觀賞花卉出售，或者將孔雀草收獲后集中處理；4)重復上述1)-3)操作種植孔雀草直至土壤中Cd和P⑶Fs的含量均下降到環(huán)境安全標準?！疚臋n編號】B09B1/00GK103480625SQ201310470917【公開日】2014年1月1日申請日期:2013年10月11日優(yōu)先權日:2013年10月11日【發(fā)明者】張杏麗,周啟星,石紅蕾,高園園申請人:南開大學