[發明專利]一種提高銅污染土壤的植物修復效率的方法

有效

• 申請號: 201410048591.X
• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN103785679A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 李玲;胡波;周芬;馮雙劍
• 申請（專利權）人: 江蘇上田環境修復有限公司
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00;B09C1/08;A01C21/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 朱林

技術領域

本發明屬于重金屬污染土壤的植物修復領域，特別涉及一種在被重金屬銅污染的土壤中種植海州香薷，并施加化學強化劑和含有外源植物激素的營養液來提高植物修復效率的方法。

背景技術

改革開放以來，隨著城市化和工業化進程的加劇，土壤重金屬污染已成為人們高度關注的環境問題之一。有調查表明，從2005年至今，重金屬污染事件在我國頻繁發生。在過去50年中，全球排放到環境中的重金屬銅約9.39×10⁵噸。目前，全世界平均每年排放340萬噸銅，其主要來源于各種工業（采礦、冶煉、金屬加工、機械制造、鋼鐵等）以及煤燃燒過程排放的含銅“三廢”（廢水、廢氣、廢渣）。因此，銅成為了一種主要的土壤重金屬污染物。

傳統的重金屬污染土壤的修復技術包括客土法、化學穩定化/固化、電動修復、土壤淋洗等，這些技術不僅處理難徹底，成本高，而且會導致土壤結構破壞、土壤生物活性降低和土壤肥力退化等諸多缺點。

植物修復是新近發展起來的一種針對土壤重金屬污染，且被業內人士稱為“綠色修復”的土壤修復技術。植物修復的基本原理是利用植物（特別是超積累植物）吸收土壤中的重金屬污染物，并將其輸送轉移到植物的地上部分，通過收割植物地上部分達到去除重金屬污染物的目的。植物修復屬于原位修復技術，不僅成本低廉，操作簡便，而且可以保持水土，改善生態環境，是一種修復徹底，不存在安全隱患的修復技術。

因海州香薷能在土壤瘠薄，巖石裸露的生境及銅礦區茂盛生長，其生物量可達9t/hm²，并且其植株體內銅含量較高，從而為銅礦區生態重建與銅污染土壤修復提供了物種資源。

海州香薷是一種典型的銅超積累植物，在含銅較高的土壤中有較廣分布，而在其他含銅低的土壤中幾乎不易存活。但是，和其他植物一樣，過高的含銅量也會抑制海州香薷的生長。田科生等人通過實驗研究發現，低濃度銅處理（<50μmol/L）對海州香薷的生長有一定的促進作用，植株生物量、總根長、根表面積、根體積和根尖數均略有升高；但隨著銅濃度（100-500μmol/L）增加，植株生物量、總根長、根表面積、根體積和根尖數明顯減少，受到抑制[文獻1：田生科，李廷軒，彭紅云，楊肖娥，李廷強，Ejaz.銅脅迫對海州香薷和紫花香薷根系形態及銅富集的影響[J].水土保持學報，2005，19(3):97-100]。

大量研究也發現，雖然海州香薷地上部分銅含量較高，葉片中的銅含量約200μg/g，高于其他植物，但其濃度遠不及地下部，生長在銅礦區的海州香薷其根部的銅積累量達到了700～800μg/g。所以，海州香薷根部吸收的銅難以向地上部遷移，其修復銅的效率有待提高。

土壤重金屬污染土壤植物修復的效果通常以單位面積單位時間內植物所萃取的重金屬總量來表征，即：

重金屬修復效果==重金屬含量*植物平均生物量

根據公式，有兩條途徑可提高植物修復效果，一是設法提高植物體內重金屬的蓄積量(濃度)而不使植物中毒死亡；二是設法增加植物的生物量，尤其是地上部分的生物量[文獻2：陳玉成.表面活性劑對植物吸收土壤重金屬的影響:[D].武漢：武漢大學，2005]。因此，化學強化植物修復重金屬污染土壤的原理涉及土壤和植物兩個方面。從土壤入手，通過向土壤施用化學物質，改變土壤中目標重金屬的賦存形態，使其從土壤結合態向水溶態、交換態轉換，從而提高重金屬的生物有效性[文獻3：Emst?WHO.Bioavailability?of?heavy?metals?and?decontamination?of?soil?by?plants.Applied?Geochemistry,1996,11:163-167]。從植物入手，在保證植物不出現毒害的前提下，一方面根據植物吸收、轉運重金屬的機制，提高植物地上部分對目標重金屬的牽引力，促使土壤重金屬順利完成從土壤→植物根際→植物根系→植物莖葉的傳輸過程；另一方面通過化學手段調控植物的生長發育，除了可以獲得較高生物產量外，還可直接促進土壤重金屬活性的提高[文獻4：Zhu?D，Schwab?AP，Banks?Mk.Heavy?metal?leaching?from?mine?tailings?as?affected?by?plants.Environ.Qual.,1999,28:1727-1732]。