一種植物修復(fù)土壤金屬污染的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種去除含金屬土壤中金屬成分的工藝技術(shù)方法。具體地說是在污染 地帶，通過種植一定數(shù)量的十字花科類植物，植物與金屬污染的土壤充分接觸，并通過一定 的方法，使土壤中的金屬成分被植物充分的吸收和利用，從而達(dá)到修復(fù)土壤的目的。
【背景技術(shù)】
[0002] 富含金屬的尾礦沉積物、金屬冶煉、制革業(yè)、電鍍、廢氣排放、產(chǎn)能和燃料燃燒產(chǎn) 物、電線沖洗、集中農(nóng)業(yè)耕作和污泥傾倒等，使得大量的有毒金屬污染土壤，但這些又都是 人類的重要活動(dòng)，不可避免。隨著有毒金屬的污染日益擴(kuò)大，對(duì)人類健康及環(huán)境造成的危害 也日益嚴(yán)重?，F(xiàn)有的土壤修復(fù)的工藝造價(jià)昂貴，掩埋金屬污染土壤和隔離污染地帶又不能 從根本上解決問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明通過在金屬污染地帶種植十字花科類植物，從而去除土壤中金屬成分。十 字花科植物與含金屬土壤接觸，采用一些恰當(dāng)方法，使土壤中的金屬物質(zhì)被植物充分吸收 利用。另外，在金屬污染地帶，種植的植物，延長(zhǎng)生長(zhǎng)時(shí)間，可在一定程度上增加金屬成分的 吸收利用。
[0004] 具體應(yīng)用中，翻耕土壤的操作應(yīng)保證翻耕深度大于15cm，這樣才能使十字花科植 物的根莖與含金屬土壤充分接觸。最好是翻耕土壤的深度約在50cm。另外，也可以將土壤 的挖掘深度大于20cm，鋪設(shè)苗床高架，十字花科類植物直接種植在挖掘出的土壤中，等長(zhǎng) 大后，收獲根部。
[0005] 往土壤中添加足夠量的螯合劑，和土壤中至少一種二價(jià)金屬成分結(jié)合，形成可溶 或是難溶的復(fù)合物。另外，電場(chǎng)可應(yīng)用于土壤中，以增加金屬流動(dòng)性。也可通過添加一個(gè)有 效的數(shù)量的有機(jī)或無機(jī)酸，例如硝酸、鹽酸、硫酸、醋酸、檸檬酸等，降低含金屬的土壤的pH 值，是PH值在5. 5或是更低。此外，實(shí)施方法還有，向土壤中添加一種復(fù)合物，這種物質(zhì)可 被植物的根和/或相關(guān)的細(xì)菌（統(tǒng)稱為"根際環(huán)境"）代謝，同時(shí)生產(chǎn)質(zhì)子，導(dǎo)致土壤的pH 值下降。
[0006] 本發(fā)明還包括對(duì)十字花科植物葉施予磷肥的方法，以及施肥最佳量是10-18千克 /公頃；收獲十字花科植物的時(shí)間是在其種子成熟前，及收獲根莖的方法。
[0007] 本發(fā)明技術(shù)中，首選的種植物就是農(nóng)作物或是農(nóng)作物相關(guān)的十字花科植物，這些 植物的的芽枝在干重條件下，可吸收金屬染污土壤中金屬含量的十倍之多。而根莖部，在干 重條件下，吸收金屬量是土壤中金屬含量的20余倍?？蛇x用的農(nóng)作物有芥菜蘿卜、白芥子、 大爪草、土莊繡線菊等等。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 本發(fā)明的一個(gè)重要方面，就是種植十字花科類植物，凈化金屬污染土壤中的金屬 成分。通過一些操縱土壤環(huán)境，可促進(jìn)植物吸收金屬成分的能力。此處所提到的操縱土壤 環(huán)境，通常是最大化植物攝取金屬的能力，但一些傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)家可能會(huì)反對(duì)，或認(rèn)為適得其 反。特別是，本發(fā)明提出的操縱土壤環(huán)境并在這種環(huán)境中種植不止一種十字花科類植物以 將土壤中的金屬成分吸收到植物體內(nèi)，與當(dāng)前的農(nóng)業(yè)耕種農(nóng)作物或是農(nóng)業(yè)相關(guān)的蕓苔屬 (Brassica)類植物的實(shí)踐相違背。
[0009]發(fā)明中的方法還包括土壤和植物的操控，可影響植物的播種和耕作、土壤酸堿度 和肥沃程度等。而十字花科類植物葉可以選擇轉(zhuǎn)基因植物。金屬在植物中"沉積"，是植物 執(zhí)行下屬一種或多種活動(dòng)的能力的表現(xiàn)：從土壤顆粒或土壤液體中轉(zhuǎn)運(yùn)金屬成分物質(zhì)；通 過物理或/和化學(xué)的途徑，根部吸收土壤中的金屬成分；防止或抑制金屬成分從土壤環(huán)境 中浸出。"增強(qiáng)金屬的利用"是指利用現(xiàn)有方法，使植物的根部吸收更多的土壤中的金屬成 分。
[0010] 本發(fā)明技術(shù)中，首選的植物是十字花科家族植物。最合適的選擇是該家族的蕓苔 族植物。這族植物成員包括芥茉蕓苔屬和相關(guān)的物種，在下面將做詳細(xì)描述。
[0011] 本項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵方面就是依據(jù)選擇的農(nóng)作物或是農(nóng)作物相關(guān)的植物家族來 選定最佳的方法。"作物成員"特指商業(yè)化種植的來源蕓苔屬物種，主要是兩種不同類型的 作物：一種是蔬菜、草料、飼料和香料等；一種是油籽。十字花科家族"種植的"作物成員可 有芥菜、埃塞俄比亞芥和單組染色體二倍體植物，如甘藍(lán)、黑芥、小蘿卜、白菜型油菜等。十 字花科家族中的"油籽"作物可選用油菜籽、油菜、印度芥菜、撒哈拉芥菜、白芥等。
[0012] "作物相關(guān)"成員是一些具有作物價(jià)值的植物，可將自身一些有用的基因提供給作 物。因此，這些作物相關(guān)成員可與作物雜交，生物技術(shù)人員使基因在種間（即從一個(gè)物種到 另一個(gè)物種）和屬間（即從一個(gè)屬到另一個(gè)屬）轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)有的技能已經(jīng)可以基因的交換，并 且種屬間基因轉(zhuǎn)換后的效果也可檢測(cè)。"作物相關(guān)"成員包括所屬物種的成員，白芥屬、遏藍(lán) 菜屬、庭薺屬、芝麻菜屬。"作物相關(guān)"成員并不確定去除金屬成分的成立，但是能確定篩選 的方法。如無特別指出，"農(nóng)作物或作物相關(guān)"成員就是"成員"之意。
[0013] 當(dāng)前方法中應(yīng)用的植物成員包括誘變或/和轉(zhuǎn)基因植物(例如種間或是屬間的雜 交)。例如甲基磺酸乙酯）是一個(gè)有效的誘變劑，可增加基因組突變頻率而增加遺傳變異性。 通過應(yīng)用EMS，改變植物遺傳性而改變植物的生化和生理特性，尤其是應(yīng)用于十字花科類植 物成員中的擬南芥。
[0014] 總之，本發(fā)明中應(yīng)用的植物成員具有以下特性：可成長(zhǎng)為高生物量；在各種氣候 條件中均能生長(zhǎng)；可單獨(dú)栽培、可被改性、適合非傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕作；能通過誘變或/和轉(zhuǎn)基 因技術(shù)，改變其遺傳特性；每年可繁殖多個(gè)作物；可與已知的能夠沉淀金屬的野生植物共 同種植。一般野生或非作物和非作物相關(guān)成員分布于含金屬的土壤帶。這些物種與適合本 技術(shù)的首選植物成員之間進(jìn)行相比，它們通常不適合大規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。而且實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn) 或農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)中，這些野生植物發(fā)芽率低，且生物量積累低。以非作物相關(guān)成員的十字花科族 中的庭薺屬為例，一般種植于蛇紋巖土壤或爐甘石土壤帶。
[0015] "金屬"是指含有金屬成分的環(huán)境中的金屬離子。當(dāng)然，這個(gè)詞不僅僅是指金屬離 子，還應(yīng)包括金屬元素。本項(xiàng)技術(shù)中，植物中累積的金屬包括穩(wěn)定金屬和放射性金屬，如鉛、 絡(luò)、萊、鋪、鉆、鎖、鎮(zhèn)、鑰、銅、神、砸、鋒、鋪、被、金、猛、銀、銘、錫、働、鑰;、銀、紀(jì)、得、釘、鑰I、 銦、銫、鈾、钚、鈰。因此，植物攝取的金屬可以是多種不同的金屬成飛，非僅一種，而且也沒 有一種植物特異性的只吸收一種金屬物質(zhì)。所以，"金屬"可以是指金屬混合物。此外，"金 屬"還包括含有金屬的有機(jī)污染物，如鉛、鉻可結(jié)合硝基酚、苯、烷基苯磺酸鹽（洗滌劑），多 氯聯(lián)