一种促进油菜对重金属镉吸收的方法技术

本发明专利技术公布了一种促进油菜对镉吸收的方法，所用材料是碳纳米颗粒和油菜。包括以下步骤：（1）碳纳米颗粒的前期制备。（2）在镉污染的土壤中按所施肥料氮元素质量的3~8‰施用碳纳米颗粒，种植油菜，常规农艺措施与生产管理。采用本技术能促进油菜生长，显著促进油菜对重金属镉的吸收。本技术材料制作简便、操作简单、生态无风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及重金属污染土壤修复领域，特别是涉及一种促进油菜（Brassicanapus）对重金属镉吸收的方法。
技术介绍
目前，我国农田土壤镉（Cd）污染日益严重。据国家环保部、国土资源部于2014年4月17日联合发布的“全国土壤污染状况调查公报”，全国土壤镉点位超标率达7.0%，是包括镉在内的8种无机污染（镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍）中污染率最高的一种，其中中度和重度Cd污染的点位超标率达1.0%。部分地区土壤Cd含量最大值为5.05～228mg/kg，平均值为1.09～27.9mg/kg（王凯荣，1997），然而我国《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中最大限值仅为1.0mg/kg。因此，加强Cd污染土壤的修复治理已刻不容缓。植物修复，作为污染土壤的生态修复的核心技术，基本原理是利用（超）富集植物的提取作用将重金属从土壤中去除。该技术绿色环保（无二次污染）、费用低、对土壤结构无损害，在世界范围内的污染土壤修复领域备受推崇。近年来的研究（Ehsan等，2014；Cojocaru等，2016）表明，油菜根系发达，生长快，对Cd等重金属具有很强的富集能力，能将根系吸收的重金属有效转移至地上部分，已成为重金属污染土壤修复的重要候选植物，具有很好的应用前景。而且，在污染土壤中种植油菜所获得的菜籽油可以作为生物柴油（Park等，2012）。但任何一种植物修复技术都存在修复缓慢的缺陷，如何促进修复效率亟待解决。参考文献：王凯荣.我国农田镉污染现状及其治理利用对策.农业环境科学学报,1997(6):274–278EhsanS,AliS,NoureenS,etal.CitricacidassistedphytoremediationofcadmiumbyBrassicanapusL.EcotoxicologyandEnvironmentalSafety,2014,106:164–172CojocaruP,GusiatinZM,CretescuI.PhytoextractionofCdandZnassingleormixedpollutantsfromsoilbyrape(Brassicanapus).EnvironSciPollutRes,2016,23:10693–10701ParkJ,KimJY,KimKW.PhytoremediationofsoilcontaminatedwithheavymetalsusingBrassicanapus.GeosystemEngineering,2012,15:10–18。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种促进油菜对重金属镉吸收的方法。本专利技术的技术方案：一种促进油菜对重金属镉吸收的方法，是在种植油菜的土壤里添加碳纳米颗粒。所述碳纳米颗粒的浓度为所加肥料氮元素质量的3~8‰。所述碳纳米颗粒的最佳浓度为所加肥料氮元素质量的5‰。本专利技术的有益效果：（1）碳纳米颗粒孔隙丰富，比表面积比较大，阳离子交换量高，稳定性强，对镉具有吸附作用，且易溶于水，容易被植物吸收，制作简单。（2）该方法对碳纳米颗粒的需求量比较少，对当地的生态环境不会造成二次污染。（3）油菜分布面积广，个体生物量大，能大量富集镉；能有效地将镉从根部转移至地上部，易于收获。在镉污染区域种植油菜，能显著降低该地区的镉的含量，对生态环境有很好的修复作用，而且其菜籽可以生产生物柴油。（4）本技术操作简便，易于推广，成本低廉，成效显著；且有一定的经济效益。附图说明图1是样地示意图。具体实施方式：下面结合具体实施方式对本专利技术作详细描述。（1）碳纳米材料的制备试验中所用碳纳米颗粒由专利技术人之一张禹涛博士以含多羟基或多羟基的有机化合物为原料，以氨水作为溶剂和氮掺杂源，通过微波法制备而成。（2）样地建立准备在湖南科技大学植物园温棚选建2块面积均为66.7m2的大样地。每块大样地又分为4块面积相同的小样地，共8块小样地。每块小样地上面覆盖50cm人工污染的土层。土壤取自湖南某市周边农田。土壤理化性质如下：有机碳含量，32.27g/kg；pH值，6.69；碱解氮，0.169g/kg；有效磷，31.9mg/kg，速效钾，148mg/kg；镉背景值，4.62mg/kg。土壤去除石子、植物纤维等杂质后，捣碎，过筛，分别以氯化镉溶液形式添加镉，浓度为0、5、10、15mg/kg，然后平铺在各小样地上。一块大样地添加碳纳米颗粒，按肥料氮元素质量的3~8‰（w/w）以水溶液的形式添加，肥料施用方案见“（3）油菜种植与管理”，另一块不添加作为对照。土壤含水量保持60~75%。这样便形成8个土壤处理小区（见图1）。注：-CN，未添加碳纳米颗粒；+CN，添加碳纳米颗粒。Cd0，0mg/kg；Cd5，5mg/kg；Cd10，10mg/kg；Cd15，15mg/kg。（3）油菜种植与管理油菜为甘蓝型油菜（Brassicanapus）。在每块小样地中挖16个种植穴，并在穴中播撒油菜种子，等油菜出苗后每穴定苗3株。氮肥用含量46%的尿素，按0.2gN/kg土壤施加，基肥和追肥各占50%；磷肥用过磷酸钙（含P2O512%），按P2O50.2g/kg土壤施加；钾肥用硫酸钾（含K2O50%），按K2O0.3g/kg土壤施加。磷钾肥作基肥一次施用。苗期喷施硼肥，抽薹期和花期喷施铁肥和锌肥。温棚种植，自然光照，自然温度，常规管理。生长135天，测定地上部和根的干重、Cd的含量。（4）Cd含量测定将所采集的植物样品105℃杀青后烘干，用粉碎机将其粉碎，称取0.25g（干重）组织加至消解罐中，往消解罐中添加5ml硝酸、2ml氢氟酸、2ml过氧化氢，置微波消解仪中消解，将消解后的组织放到电热板上赶酸，赶酸后定容50ml，配好标准曲线后将所得样品采用火焰原子吸收光谱法测定Cd的含量。参考文献:张辉,唐杰.原子吸收光谱法测定蔬菜中的铁、锰、铜、铅和镉[J].光谱实验室,2011,28(1):72-74。试验结果表明，按肥料氮元素的3～8‰（w/w）碳纳米颗粒对油菜生长有一定的促进作用，与同等Cd浓度未添加碳纳米颗粒的对照比较，叶绿素含量增加20.0~41.2%，地上部干重增加14.7~38.3%，根干重增加4.0~17.2%。添加碳纳米颗粒能显著促进油菜对Cd的吸收，油菜地上部Cd含量增加30.7%—71.6%，根部Cd含量增加26.3%—65.1%。其中按肥料氮元素的5‰对油菜生长和Cd吸收的促进作用最大，显示碳纳米颗粒在利用油菜修复Cd污染土壤中有较好的应用前景。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进油菜对重金属镉吸收的方法，其特征是，在种植油菜的土壤里添加碳纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种促进油菜对重金属镉吸收的方法，其特征是，在种植油菜的土壤里添加碳纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的促进油菜对重金属镉吸收的方法，其特征是，所述碳纳米颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海华，贺欢欢，张禹涛，彭喜旭，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43