一种节节草促生水生生物结皮联合修复重金属污染的方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种节节草促生水生生物结皮联合修复重金属污染的方法及应用。其中水生生物结皮中藻类可以连续自动产碱，在实现固定重金属的同时还可以有效改善尾矿排水的pH，利于其他植物或动物的生存定居。例如修复后尾矿排水中有鱼类等小型动物，生态恢复效果较好。选用的节节草是多年生蕨类植物，其对重金属的耐性远高于其他植物，且极易繁殖，其凋落物可作为养料为后续的藻类以及其他湿地植物提供营养。水生生物结皮作为一种藻类

【技术实现步骤摘要】
一种节节草促生水生生物结皮联合修复重金属污染的方法及应用


[0001]本专利技术涉及环境修复领域，特别涉及一种节节草促生水生生物结皮联合修复重金属污染的方法及应用。

技术介绍

[0002]金属矿产开采及开采后尾矿堆放等相关过程引发的地质灾害，土壤污染及生态环境问题均较为严重。尾矿库由尾矿砂堆积而成，此类尾矿基质疏松多孔，保水保肥性极差而完全有别于一般意义的土壤。尾矿中富含多种毒性金属且高硫，会对生态环境的破坏严重，其中硫化物产生氧化导致的酸性矿水也会进一步淋浸重金属，使矿水中常富含Cd、As等重(类)金属，是全球矿区及其周边水体及土壤重(类)金属污染的主要来源之一。而在高温多雨的南方地区，尾矿湿地排水更容易导致天然湿地的形成，对周边环境和土壤造成长期的危害。
[0003]植被重建及恢复生物承载力是修复矿业废弃地和控制重金属污染的根本措施。湿地沉积物通常被认为是重金属的汇，在缺氧区还原态重金属的含量一般较高，与具有氧化土壤的陆地系统相比，该区域重金属的生物有效性较低。植物根部在湿地中可到达的深度有限，导致植物根际对污染物的吸收能力受限制。一般重金属进入河体后与河底的缺氧沉积物中的硫化物结合，但氧气可通过植物的气孔组织向下迁移至根部并进一步氧化其根部附近的沉积物，一定程度促进了重金属污染物的迁移，并提高了其生物有效性，导致湿地植物难以生存。对于尾矿湿地生态系统而言,底泥中过高的营养盐水平会胁迫植物种子萌发,对幼苗生长甚至有毒害作用,从而影响整个尾矿生态恢复进程。为了加快这一恢复进程,常常使用人工辅助的方式进行植物恢复。对于人工辅助植物恢复,其首要问题是根系的成功定植和生物量的扩大。生物结皮是一类由藻类等微生物通过分泌胞外聚合物团聚矿物颗粒等过程而形成的生物胶结层，而水生生物结皮(BAC)是一类在华南多金属尾矿排水中发现的新型生物结皮，主要由无机矿物(黏土矿物与铁锰氧化物等)和有机物(包括丰富的微生物群落及其胞外分泌聚合物)，由于其特殊的结构组成，其具有极强的重类金属的富集能力，可同步且有效的固定尾矿排水中的重类金属，生物结皮中蓝藻和绿藻可定殖于矿物基质，并且其积累的有机质还可与硅酸盐及含铁化合物桥接而形成有机
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矿物复合体，可作为介质载体一定程度上代替沉积物帮助湿地植物定植，同时水生生物结皮可以降低尾矿排水中重(类)金属浓度并在一定程度上改善其水质，可作为尾矿排水原位修复的基于自然的解决方案。
[0004]针对尾矿排水中重金属污染严重的问题，目前的治理技术主要有以物理方法、化学方法以及生物方法。由于其他方法处理尾矿排水建造及维护成本较高，且原位应用对当地生态环境干扰较大，因此生物处理对于尾矿排水修复更加适宜。
[0005]生物修复相对物理化学法来说对当地环境扰动较小，且有利于当地的生态恢复，而针对尾矿排水的重金属污染，使用湿地植物的人工湿地的模式会是一种更好的处理方
式。主要专利有：一种以炼钢废渣作为基质的富营养化水体人工湿地处理系统，采用水平潜流人工湿地模式，由人工湿地池体、基质层、湿地植物系统和布水系统组成，适合村镇高浊度、高N、P富营养化水体的净化和修复(CN101514053B)。一种酸性矿山废水处理方法，通过在酸性矿山废水中添加氧化亚铁硫杆菌和腐殖酸，同时通过曝气，能使酸性矿山废水出现生物矿化现象，形成次生铁矿物，将酸性矿山废水中的溶解铁、Cd及Pb等重金属进行共沉淀，达到高效快速去除酸性矿山废水中溶解铁及重金属的目的(CN112694176B)。将酸性矿山废水经嗜酸性铁氧化菌进行生物矿化，然后经嗜酸性铁还原菌进行循环生物还原处理后进入碱调节池循环调节pH后出水循环至生物矿化处理单元进行循环处理(CN111620444B)。一种通过碎石池降低酸性矿山废水重金属含量，调节酸性矿山废水pH，再通过酸性矿山废水的缓流，利用植物进一步吸收其中的重金属，利用其中部分的硫酸根，然后通过微生物池对微生物池进行微生物处理，提高pH值，通过树木及碳化秸秆颗粒的吸收及吸附作用，改善水质，最后利用麦饭石滤料阀门对处理后的水质进行杀菌及水质改善，从而建立一种有效解决，无污染的酸性矿山废水的生态处理系统(CN106927639B)。但应用植物或者微生物的修复需要其他设施的配合，其仍然会造成一定的生态破坏或者对尾矿排水的重金属效果不够显著迅速，而应用湿地植物
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水生生物结皮体系则可以在几乎不扰动当地环境的基础上十分有效的固定重类金属、
[0006]结皮中的微生物可以利用植物的凋落物，植物的根系分泌物也可能在一定程度上促进结皮的生长，因此植物
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结皮这一修复体系在理论上具有可能。目前在植物
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结皮体系应用方面，主要集中在污染土壤的修复且相关案例较少。许宰铣等用藻类培养基，土壤固定剂及超吸水材料的不毛之地生态修复用组合物培养生成土壤结皮修复生态废弃地(生态修复用组合物及利用此的生态修复方法，授权公告号：CN105521989B)。而应用湿地植物
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水生生物结皮这一修复体系可以在尾矿排水中实现大量金属固定的效果。因此我们提出了一种基于自然的解决方案，构建湿地植物
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水生生物结皮的人工湿地体系来对尾矿排水进行重金属固定。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种节节草促生水生生物结皮联合修复重金属污染的方法。
[0008]本专利技术的另一目的在于，提供上述方法在处理尾矿废水中的应用。
[0009]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0010]一种节节草促生水生生物结皮联合修复重金属污染的方法，包括以下步骤：
[0011](1)将野生水生生物结皮加入培养基中扩繁得到水生生物结皮培养基，并对节节草种子进行预处理得到节节草幼苗；
[0012](2)在污染河流的上游河道种植节节草种子，形成植物格栅；
[0013](3)在污染河流的中游河道种植步骤(1)预处理得到的节节草幼苗，并投加水生生物结皮培养基促生水生生物结皮。
[0014]步骤(1)所述的野生水生生物结皮(BAC)为无机矿物和有机物结合形成的特殊复合体，具有极强的重类金属的富集能力。
[0015]步骤(1)所述的培养基为BG
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11培养基。
[0016]步骤(1)所述的扩繁的具体步骤为：
[0017]取野生水生生物结皮结皮10～20g加入带有100ml蒸馏水的烧瓶中震荡，静置分层后取上清液10ml，加入1L BG
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11培养基中，培养2～3周，光照条件为日光灯，光照强度为8000lx，光照时间为12h光照12h黑暗。
[0018]步骤(1)所述的对节节草种子进行预处理为将节节草种子采用1～2％的白砂糖水溶液浸泡种子24～48h，待节节草种子萌发后，得到节节草幼苗。
[0019]步骤(2)(3)所述的污染河流为重金属污染河流；优选为铅锌尾矿库下游污染河流。
[0020]步骤(2)所述的种植的密度为7～1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节节草促生水生生物结皮联合修复重金属污染的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将野生水生生物结皮加入培养基中扩繁得到水生生物结皮培养基，并对节节草种子进行预处理得到节节草幼苗；(2)在污染河流的上游河道种植节节草种子，形成植物格栅；(3)在污染河流的中游河道种植步骤(1)预处理得到的节节草幼苗，并投加水生生物结皮培养基促生水生生物结皮。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述的野生水生生物结皮(BAC)为无机矿物和有机物结合形成的特殊复合体，具有极强的重类金属的富集能力。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述的培养基为BG
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11培养基。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤(1)所述的扩繁的具体步骤为：取野生水生生物结皮结皮10～20g加入带有100ml蒸馏水的烧瓶中震荡，静置分层后取上清液10ml，加入1L BG
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11培养基中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王诗忠，于航，姜园源，王国保，冯泽楷，陈代杰，陈驰宇，曹英杰，晁元卿，汤叶涛，仇荣亮，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：