[發明專利]一種基于植物生理和物理調控的土壤污染治理方法

有效

• 申請號: 202010597982.2
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111906130B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 曹晏
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 方燕;莫瑤江

本發明公開了一種基于植物生理和物理調控的土壤污染治理方法。一種基于植物生理和物理調控的土壤污染治理方法，在污染土壤中種植植物，調節污染土壤pH值至1.99～6.99或7.09～9.99，通過調節污染土壤pH值破除植物根系結構對污染土壤中的污染物或有價資源吸納的生理屏障同時加速植物自身的蒸騰作用，使土壤或水體中的污染物或有價資源進入植物體內。本發明突破了污染物或有價資源種類、吸納容納量受其植物生長環境和自身生理條件的限制，可以極大降低操作成本、復雜性，獲得極高性價比的修復效果及資源回收能力。

技術領域

本發明涉及生態恢復技術領域，尤其涉及一種基于植物生理和物理調控的土壤污染治 理方法。

背景技術

資源開采和工業發展造成污染物向大氣和水體中的排放加劇，有些污染物同時又是有 價資源。污染物隨著這些流動媒介會部分向土壤匯聚，尤其是礦區及周邊土壤；污染物的 種類主要包括有機物和金屬等。有害物質在土壤中積累直接造成種植的農作物和蔬菜吸收 并遷移轉化其機體內，通過食物鏈的傳遞對人類健康帶來嚴重風險。累積在植物體內的污 染物可誘發植物多種生理、形態和生化毒性，通過食物鏈進入人體后累積、造成嚴重的人 類健康風險，如可導致心血管疾病、癌癥、認知障礙、慢性貧血，對腎臟、神經系統、大 腦、皮膚和骨骼造成損害。

現在大部分的土壤污染物主要來源于人為活動，包括采礦、農業灌溉及農藥的施用、 電池業、造紙業、化肥業的排放、固體廢物的處理及堆積、大氣沉降等。大氣中的重金屬來源于工業生產和汽車尾氣等排放，經自然沉降和降雨淋洗進入土壤；一些生活污水、商業污水和工業污水經過農田、森林和草地灌溉后也進入土壤。人為活動造成的大氣、水體和土壤污染都將歸宿于土壤污染。而目前采礦加工活動是是向環境中釋放稀土/重金屬的重 要污染源。

治理方法分為污染物原位固定和脫除兩大類，污染物原位固定是改變污染元素在污染 場所的賦存形態、強化其與污染場所媒介的作用而固定，從而降低其在環境中的遷移性和 生物有效性，該方法受土壤條件、污染物容量及環境條件變化等因素制約；脫除是指從污 染場所中移除有害污染物，如污染場所媒介的淋洗、揮發處理等，見效快、去除徹底、滿 足特定法規和環保標準的方法，但成本高。實際上，在植物、動物、微生物等各種因素影響下，污染物有可能向在植物、動物、微生物中轉移。該過程是在沒有人為干擾前提下， 換物環境中污染物隨時間延長而減少和毒性活性降低等自然地發展過程，這是一個自然修復，因此，成本最低、環境最為友好。但其最大的缺點是修復速度十分緩慢，以進入土壤 的重金屬為例，在沒有外來補充繼續下，只通過植物吸收使其在土壤中消失的時間分別為：砷(As)、鎘(Cd)為100年；銅(Cu)、鋅(Zn)、錳(Mn)為1000年，鉛(Pb)和 鉻(Cr)為10000年。自然消減修復過程深受土壤性質的影響，凡是能改變土壤物理、化 學、生物性質的因素，如溫度、水分、pH以及種植作物、施用肥料、改良劑等，均會影 響土壤污染物的自然修復。

在眾多自然消減方法中，植物修復土壤及水體是一種極有應用前景的污染環境的生態 恢復技術和有價資源回收技術，已有較多植物被發現具有吸納土壤及水體中各種污染物的 能力，相關的選種、育苗、修復工程工作已有大量開展。但也體現出突出問題，即植物吸 納污染物或有價資源的種類、容納量受其植物生長環境和自身生理條件極大的限制，造成 高成本和有限的修復效果，亟待提出一種新方法來解決現有技術存在的問題。

發明內容

本發明提供了一種基于植物生理和物理調控的土壤污染治理方法，本發明選擇植物為 自然修復的主體，以低成本的物理方法人為地調控植物的生理特性，如破除植物根系結構 對污染物吸納的生理屏障、斷開植物自身根-莖葉信號信號傳導、并加速植物自身的蒸騰作 用，以此強化土壤或水體中的污染物或有價資源進入土壤體內，主要富集于植物的莖和葉 片等地上部分，便于采收以期達到污染物或有價資源脫離土壤和水體環境，采收植物由于 快生，其可觀的生物量可以提供生物質能，在能量轉化中釋放能量，此過程中污染物或消 耗、或得以富集減量，以利于常規低成本的永久固化，本發明是一種以極低的能耗強化和 極大加速植物污染物消減的先進技術；本發明如果處理的對象是有價資源，也可起到回收 和富集有價資源的效果。