一种利用镉超富集植物小藜修复镉污染土壤的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用镉超富集植物小藜修复镉污染土壤的方法，属于重金属污染土壤植物修复技术领域。本发明专利技术的技术方案要点为：在镉污染大田土壤中种植小藜，待小藜到成熟期时将小藜整体从镉污染大田土壤中移除，通过连续种植小藜，重复上述操作，直至彻底去除镉污染大田土壤中的镉，使大田土壤中的镉含量达到环境安全标准即完成镉污染土壤的修复。本发明专利技术操作性强，费用低廉且不破坏土壤理化性质，同时还能实现美化环境的功效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于重金属污染土壤植物修复
，具体涉及一种利用镉超富集植物小藜修复镉污染土壤的方法。
技术介绍
随着全球经济的迅速发展，环境污染问题也随之持续出现，土壤重金属污染修复研究已成为当前国内外的热点科学问题和前沿研究领域。2014年4月环保部与国土部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤总的点位超标率为16.1%，全国耕种土地面积的10%以上已受重金属污染，约有1000万公顷。与此同时，公认的镉中毒导致的“痛痛病”以及近年来曝光的“镉米”、“砷毒”、“血铅”等重金属污染事件触目惊心，土壤重金属污染涉及粮食安全、人类居住环境安全和生态环境安全等多个方面。重金属污染综合防治规划是“十二五”期间国家批复实施的第一个五年专项规划，明确提出高度重视土壤重金属污染治理问题。2016年出台的“土十条”对土壤安全利用提出了具体要求，明确指出严重污染的土壤严禁种植粮食作物，因此土壤重金属污染问题亟待解决。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点，一旦受到污染就很难治理。客土法、土壤固化、洗土法、淋滤法和电化学法等物理或化学方法，成本昂贵，难以大规模使用，而且常常导致土壤结构破坏、土壤生物活性下降和土壤肥力退化。相对而言，自Jaffre提出重金属超富集植物(Heavy metal hyperaccumulator)的概念，该类植物不仅可以富集污染土壤或矿区周边高浓度的重金属，而且能适应并反映环境特性。植物修复法利用此类超富集植物清除土壤中重金属污染物，兼顾了土壤污染治理及美化环境的双重优点，同时此技术修复成本低，不会引起土壤的二次污染，能够改善土壤的理化性质，具有传统修复方法所无法比拟的经济和生态环保等优点，是一项具有广阔应用前景的治理土壤重金属污染的绿色技术。目前镉超富集植物的定义是植物的地上部分镉浓度≥100mg/Kg，文献调研显示已有多种镉超富集植物在实验室范围内用来修复人工模拟的镉污染土壤或田间小区试验，例如五色梅（专利：一种利用镉超富集植物五色梅修复重金属污染土壤的方法），半边莲（专利：草本植物半边莲应用于富集提取污染土壤中镉的方法）等。然而植物小藜(Chenopodium serotinum L.)作为一种生物量较大的镉超富集植物，在现有技术中鲜有直接在野外重金属污染严重地区将其栽种，根据当地的土壤特性、气候条件及周边的生态环境进行实地大田修复镉污染的示范区研究。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种利用镉超富集植物小藜修复镉污染土壤的方法，该方法在不破坏土壤生态环境、保持土壤结构和微生物活性的情况下，通过植物的根系直接将镉污染大田土壤中大量的镉吸收，收获植物地上部分来修复被污染的大田土壤，其操作性强，费用低廉且不破坏土壤理化性质，同时还能实现美化环境的功效。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种利用镉超富集植物小藜修复镉污染土壤的方法，其特征在于：在镉污染大田土壤中种植小藜，待小藜到成熟期时将小藜整体从镉污染大田土壤中移除，通过连续种植小藜，重复上述操作，直至彻底去除镉污染大田土壤中的镉，使大田土壤中的镉含量达到环境安全标准即完成镉污染土壤的修复。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、现有技术中未发现小藜应用于镉污染土壤修复的相关报道，小藜繁殖能力强、生长旺盛且生物量大，对镉有较强的耐性、吸收转运和超富集能力，将小藜种植在镉污染大田土壤中，通过小藜根系吸收镉污染大田土壤中大量的镉并向地上部分运输，通过植物收割成熟的生物质将达到将镉从土壤中移除的目的，并进行安全后处理，从而有效治理镉土壤污染；2、现有技术出现的镉超富集植物的筛选都停留在实验室盆栽阶段，本专利是直接在野外自然气候条件下试验，该植物不仅镉富集能力强，而且生长良好，采用小藜修复镉污染大田土壤，其操作性简单、费用低且不破坏土壤结构及理化性质，不引起二次污染，同时具有美化环境的作用；3、本专利技术实验证明小藜是一种镉超富集植物，利用小藜地上部对镉金属的超量提取能力，通过在镉污染大田土壤上种植该种植物，能够在修复镉污染大田土壤及不引起地下水污染的同时，改善土壤质量和美化生态环境。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例河南省新乡市某废弃氧化镉厂附近土壤由于重金属污染严重，目前已将其周围约15亩土地改建为园林区，园林区内种植了女贞树、蔷薇树、红叶李等观赏作物。实验地设在该园林区内，于自然条件下采集该区域内生长旺盛的植物进行测试分析及筛选。整个园区内繁殖最多、生长最旺盛的草本植物是小藜。为调查不同植物对镉的富集能力，4月初采集荠菜、牵牛花、芦苇、葎草、灰绿藜、籽粒苋和小藜共7种植物及该植物生长对应区域的土壤样品。将采集的植物充分用自来水冲洗后再用去离子水冲洗，自然晾干后在烘箱内于105℃杀青半小时后保持在80℃下至植物恒重。将植物分为地上部分和地下部分（根部）分离，分别称重后进行粉碎过筛，土壤样品风干后粉碎过筛。植物及土壤样品均采用石墨消解仪进行消解，使用原子吸收分光光度计法测定镉含量。表1 7种植物地上、地下部分及整株植物平均镉含量注：整株植物内镉含量=（植物地上部分重量*地上部分镉含量+植物地下部分重量*地下部分镉含量）/整株植物的重量（地上部分重量+地下部分重量）由表1可知，牵牛花、芦苇、灰绿藜三种植物的地上及地下部分镉含量均低于100mg/Kg，没有达到超富集植物的临界浓度。葎草的地下部分镉含量高达179.46mg/Kg，但地上部分仅有14.99mg/Kg，籽粒苋也是地下部分镉含量远远大于地上部分，表明该植物将镉从地下向地上部分运输能力差，重金属的转运能力受到限制。荠菜和小藜植物的地上部分镉含量均高于100mg/Kg，但荠菜的生物量特别小，每株荠菜干重小于20g，不利于大量从土壤中将镉转运到地面。小藜地上部分镉含量为179.73mg/Kg，地下部分镉含量为94.86mg/Kg，转运系数为1.89。结果表明小藜对将从根系向植物地上器官转运能力强，植物地上部分生物量大，整株植物内镉含量为166.56mg/Kg，也超过了镉超富集植物的临界浓度。同时，实验测得在小藜生长旺盛的土壤中镉含量为127.31mg/Kg，故而得到小藜在该区域对镉的富集系数为1.31，表明小藜对镉的耐性很强，在自然生长条件下，土壤镉浓度很高的情况下生长旺盛且吸附镉能力高。镉富集系数是表征植物将重金属从土壤中迁出的难易程度，富集系数越高，植物对镉的吸收积累能力就越强，越有利于植物提取修复镉污染土壤。因此通过收割成熟的小藜而降低土壤中镉含量具有切实可行性。食品安全和人民身体健康是社会经济发展的前提，是社会稳定的基础。在重金属污染严重的地区种植粮食作物曾造成经济损失上亿元，严重制约着国民经济发展并危害人民身心健康。本专利使用观赏树木和超富集植物套种的方式，观赏树木用以售卖，超富集植物小藜通过连续的种植、收割与正确的后处理，植物不断提取吸收污染土壤中的镉，直至该废弃的氧化镉工厂周边污染土壤达到国家土壤环境质量安全标准要求。在经济效益方面，治理重金属土壤污染可减少数以万吨计农产品的污染造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用镉超富集植物小藜修复镉污染土壤的方法，其特征在于：在镉污染大田土壤中种植小藜，待小藜到成熟期时将小藜整体从镉污染大田土壤中移除，通过连续种植小藜，重复上述操作，直至彻底去除镉污染大田土壤中的镉，使大田土壤中的镉含量达到环境安全标准即完成镉污染土壤的修复。

【技术特征摘要】
1.一种利用镉超富集植物小藜修复镉污染土壤的方法，其特征在于：在镉污染大田土壤中种植小藜，待小藜到成熟期时将小藜整体从镉污染大田土壤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，葛芳芳，王学锋，魏盾，刘意祥，金彩霞，郑立庆，崔文军，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南;41