一种交流电场联合植物修复的方法技术

本发明专利技术属于环境保护领域。本方法通过使用低强度的交流电场对植物的生长起刺激作用，并同时提高植物对金属的富集、吸收和转运能力。本发明专利技术的方法是利用对金属有富积和承受能力的植物，例如将生菜、油菜和烟草种植到含有超量镉的培养液或者是污染土壤中。待植物幼苗长成以后，对植物生长的环境（培养液和土壤）施加电场。通过电场刺激植物生长的同时，也提高植物对金属的吸收能力，从而达到提高植物修复效率的目的。本发明专利技术属于一种联合修复技术，其特点在于可以原位对污染土壤进行处理，其操作简单，效率高，对地下水及环境不造成风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用交流电场来增强植物修复重金属污染土壤方法。属于环境保 护

技术介绍
目前我国重金属污染土壤问题严重。因镉含量超标，有大量土壤被迫放弃耕种。土 壤污染不仅造成直接的经济损失，降低农产品品质，影响土壤的质量和使用价值，还对人类 健康和生态环境存在着潜在的风险。比较成熟的土壤重金属修复技术包括淋洗技术、热技术和化学修复技术。虽然这 些技术各有其优点，但是在实际操作中，大多先要进行挖掘，然后再进行进一步处理，所以 其工程量大、费用高，很难在大面积的土壤修复项目中实现。另外，利用化学方法处理过的 土壤，其肥力以及土壤本身生态系统都会遭到严重的破坏，而导致其农业再利用价值低，所 以也很难成为一种绿色，高效的土壤修复技术。植物修复技术是一种利用植物来修复污染环境的方法。其中包括植物提取、植物 根际降解、植物稳定、植物挥发等各个修复程序，用于针对各种不同类型的污染修复项目。 植物修复技术具有费用低、不破坏环境、适用于大面积修复项目等特点，适合我国的基本国 情，具有很大的研究和应用价值。利用电场来增强植物修复技术，是通过电场刺激植物生长以及植物对金属的吸收 从而使植物修复技术效率提高。通过使用电场来完善植物修复，并节约修复工程项目所需 要的时间，使植物修复实现其更高的应用价值。电场可以对植物产生各方面的影响。利用静电场处理的种子，酶活性及抗逆性增 强，ATP含量提高。电场可以对土壤的微生物产生影响，在lV/cm的直流电场下，生物ATP提 高60%。利用电场处理蔬菜和水果，可以增强其保鲜期和营养价值。本人作为一名海外学子，先后在芬兰、丹麦、德国和英国学习和工作近十年，对国 内外的环保以及土壤修复技术非常了解。在进行环境专业的博士生学习和研究期间，充分 利用德国大学的科研设备，研究与试验了不同电场条件下和不同植物生长环境下的各种污 染介质修复效率，并进行比较，形成以下专利技术成果。
技术实现思路
本专利技术目的是通过施加低强度的交流电场来刺激植物生长，以及提高植物对污染 土壤、水体或污泥中的金属吸收。植物作为一个生命体具有自我产生的电场和能量，用于控制其自身的代谢程序。 因此，在植物生长的环境对其施加外部电场，也可以影响植物的电生理方式，从而影响植物 的代谢。对植物生长的环境施加电场，会造成电压作用于植物根部的细胞膜。细胞膜通常 都具有较小的阻力，在外界电场的情况下根部细胞膜的渗透性增大，从而允许大量的离子通过根部进入植物。再加上电场对植物自身代谢系统的刺激，可以加速植物把根部的营养 物质以及金属向地部分转移。本专利技术所具有的特点1)本专利技术选用的修复植物是农业作物，易栽培，生长环境要求低，生长速度快，具 有相对高的生物能。2)本专利技术在植物修复的基础上，原位结合了低强度的50赫兹交流电场，可以有效 的提高植物修复的效率，从而缩短了植物修复所需要的时间。3)本专利技术操作简单，实用性强，不会造成金属渗透，对地下水和环境不会造成风险。四附图说明图1 在有图2:在有图3:在有图4:在有图5:在有图6 在有五具体实施例方式实施例一针对电场对植物自身生长的机理研究和对金属吸收的方式研究，本实验步骤是将 植物在无土培养液中栽培。待幼苗长成后，对植物生长的培养液施加50赫兹交流电场，电 场强度为lV/cm。实验所选用的培养液是由荷兰的Duchefa公司专门为植物生长所配制的， 并含有植物生长所需求的各种元素。植物种子首先在培养仪器中进行7天的萌发，待幼苗长出4 5片叶子时候再移 植到培养液中并用泡沫板固定植物，使根部浸入培养液中，植物地上部分浮出水面。每盆培 养液中，生长一棵植物，一共20盆植物。移植后的植物生长在人工温室，并设有400W的自 动调控卤素灯。设置的日间光照时间为16小时，夜晚无光照时间为8小时。实验中利用小 型的空气泵持续供应氧气到植物根部的培养液中，以满足植物根部对氧气的需求。应用在 本专利技术步骤中的植物是生菜(Lactuca Sativ)。幼苗移植的7天后，植物生长的环境如下 (每种生长环境有5棵植物)1)植物生长的培养液中无超量金属，无电场2)植物生长的培养液中无超量金属，50赫兹交流电场3)植物生长的培养液中含有镉，浓度为5mg/L，无电场4)植物生长的培养液中含有隔，浓度为5mg/L，50赫兹交流电场植物生长在以上不同的四种环境下，并在生长过程中，培养液的浓度保持定期监 测和营养补充，以确保为植物的生长过程提供充足的营养和水分。植物生长70天后，进行 叶片采样收集，并对叶片中叶绿素含量进行检测。然后再把植物的地上部分和地下部分分 开，并对每个部分进行称重和烘干处理。烘干后，再次测量植物地上部分和根部的干重。/无电场情况下，无污染培养液和镉污染培养液里的生菜生物能 /无电场情况下，镉污染土壤里的油菜生物能 /无电场情况下，镉污染土壤里的烟草生物能 /无电场情况下，生菜对镉污染培养液里的铜和镉的吸收 /无电场情况下，油菜和烟草对土壤里的铜的吸收 /无电场情况下，油菜和烟草对土壤里的镉的吸收称重后，对烘干的植物进行研磨，然后采用HNO3-H2O2法消化，再利用原子吸收光谱 仪测定植物中金属的含量。所有测量和分析所得的数据都通过在计算机上利用Microsoft Excel计算出平均值和标准差。实验结果如下通过施加微弱的50赫兹交流电场，植物的生物能相对无电场情况下的植物生物 能明显增大。在无污染的培养液里，通过施加电场植物生物能比无电场情况的植物生物能 高出一倍。在含有镉污染的培养液中，在电场影响下的植物生物能比无电场的情况下的生 物能高出63% (图1)。根据图4可见，电场还可以促进植物对金属的吸收。通过对生菜生长的培养液施 加电场，生菜的地上部分对镉的吸收和累积提高了 22%。同时，电场还可以提高植物对营养 物质吸收的能力。在电场影响下，生菜对铜的吸收比无电场情况下高出1.5倍。另外，交流 电场并不影响植物对镁，锰，锌，铁等营养元素的吸收和积累。根据上述结果，结合植物的生物能和植物对镉的吸收和积累，通过施加50赫兹交 流电场可以提高植物修复效率一倍以上。同时在电场的刺激下，生菜所产生的叶绿素比无电场情况下提高30 40%。实施例二 此专利技术的实施步骤是在植物生长的土壤里施加与实施例一同样的50赫兹交流电 场。实验所选用的土壤是隔污染土壤，隔含量15mg/kg，土壤的pH是6. 5。采用的植物是油 菜(Brassicanapus)和烟草(Nicotiana)。实验所使用的花盆长30厘米，宽30厘米，高30 厘米。四棵油菜种子同时等距离播种在一个盆中。烟草种子首先在植物种子培养器中进行 萌发，待幼苗长出以后再种植到盆中，每盆种植一棵烟草。油菜和烟草各种植了 6盆，其中 包括无电场条件和有电场条件，以确保每种实验方式重复2次。在油菜生长30天后施加了 50赫兹的交流电场，电场强度为lV/cm。在烟草生长60天后施加50赫兹的交流电场，电场 强度也是lV/cm。实验过程中，每2 3天浇水一次，以确保充足的水分。植物生长的地点和光照模 式与实施例一相同。油菜生长90天以后进行收割；烟草生长180天以后进行收割。收割的植物采用与实施例一中同样的方法进行称中，烘干，消化反应以及进行测量和计算。实验结果如下图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流电场联合植物修复的方法。其特征在于：利用电场刺激植物的生长，提高植物对金属的吸收、积累和转运能力，从而提高植物修复的效率。

【技术特征摘要】
一种交流电场联合植物修复的方法。其特征在于利用电场刺激植物的生长，提高植物对金属的吸收、积累和转运能力，从而提高植物修复的效率。2.如权利要求1所述的交流电场联合植物修复的方法。其特征是将修复植物先进行萌 发...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕然，
申请(专利权)人：毕然，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]