[發明專利]一種鎘污染土壤強化修復劑及其應用

在審

• 申請號: 201310167642.6
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN104138894A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 魏樹和;焦洪靜;詹杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽應用生態研究所
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;李穎

技術領域

本發明涉及鎘污染土壤的植物修復技術,具體地說是一種鎘污染土壤強化修復劑及其應用。

背景技術

隨著污染物排放的多樣化、復雜化和頻繁化，污染物的主要受體土壤受污染程度日益加重，污染土壤修復的復雜性和難治理性特征也越發突出（文獻1:Paton?GI,Viventsova?E,Kumpene?J,et?al.2006.Anecotoxicity?assessment?of?contaminated?forest?soils?from?the?Kola?Peninsula.Science?of?the?Total?Environment,355(13):106-117），其中重金屬-有機復合污染是較常見的污染類型,如Cd-多環芳烴（Polycyclic?aromatic?hydrocarbons,PAHs）復合污染。鎘在較低濃度時能夠通過降低植物光合作用、產生氧化脅迫等途徑抑制植物生長、對植物產生毒害作用（文獻2:Schill?RO,H,HR.2003.Laboratory?simulation?of?a?mining?accident:acute?toxicity?hsc/hsp70response?and?recovery?from?sress?in?Gammarus?fossarum(Crustacea?smphipoda)exposed?to?a?pulse?of?cadmium.Biometals,16:391-401），并不同程度地對人和動物產生毒害作用，還可誘發癌變；而PAHs是一類持久性有機污染物，對生物具有慢性毒性和致癌、致畸、致突變性。由于Cd、PAHs在土壤環境中表現為具有隱蔽性和長期性的特點，致使修復此類復合污染土壤的難度加大，尋求高效、安全、經濟的修復技術成為亟需解決的現實問題。植物修復技術具有物理、化學修復方法所無法比擬的費用低廉、不易造成二次污染、美化環境、易于為社會所接受等優點，成為極具發展潛力的修復技術（文獻3:Chaney?RL,Malik?M,Li?YM.1997.Phytoremediation?of?soil?metals.Current?Opinions?in?Biotechnology,8:279-284;Brooks?RR,Chambers?MF,Nickls?L?J,et?al.1998.Phytomining.Trends?in?Plant?Science,3(9):359-362）。重金屬污染土壤的植物修復主要是通過超富集植物或富集植物的超量去除作用來實現(文獻4:魏樹和,周啟星,Pavel?V.Koval,Galina?A.Belogolova.有機污染環境植物修復技術.生態學雜志.2006,25(6):716-721)；對于有機污染如多環芳烴主要是利用植物根際圈微生物的降解作用來完成（文獻4:魏樹和,周啟星,Pavel?V.Koval,Galina?A.Belogolova.有機污染環境植物修復技術.生態學雜志.2006,25(6):716-721）。但是，植物修復技術也存在著一些缺陷和某些限制性，如極易受環境條件及植物本身生物學特性影響、修復周期較長等。故需采用一些強化修復措施來提高植物修復的效率，以期為該技術的早日完善提供參考。

在重金屬污染脅迫下，很多植物形成了某種自我保護機制來抵御重金屬離子的危害，如生物合成一系列具有絡合重金屬離子能力的小分子（檸檬酸鹽，谷胱甘肽，植物絡合素等），與游離的重金屬離子絡合形成毒性較低的復合物，并將其儲存在植物細胞的液泡中。其中植物絡合素是植物體內重要的解毒物質.植物絡合素是重金屬如Ni、Cd、Zn、Te、Au、Hg、Pb、As、Se等脅迫誘導下細胞質液中產生的一類巰基螯合多肽，其中Cd是最強的體內誘導因子，且發揮誘導作用的是細胞質中游離的金屬離子（文獻5:Rauser?WE.1995.Phytochelatins?and?related?peptides.Plant?Physiology,109:1141-1149）。PCs(Phytochelatins)是一類富含半胱氨酸(cysteine)的多肽，由半胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸為原始底物經過一系列酶促反應生成。PCs中的Cys巰基可與胞內的cd²⁺形成配位鍵，進而形成PCs-Cd復合物，此復合物對細胞的毒性已大為降低，此外植物還進一步采取了液泡區域化作用(compartmentation)將復合物固定在液泡內，進一步降低了Cd對植物的毒害作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種使用效果好、可提高植物修復效率的鎘污染土壤強化修復劑及其應用。