CN106670219A - 一种强化植物修复土壤镉污染的方法 - Google Patents

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贺前锋
秦华
刘代欢
邓林
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    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
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Abstract

本发明公开了一种强化植物修复土壤镉污染的方法，在镉污染土壤中种植超富集植物，而后向镉污染土壤中投加添加剂，所述添加剂为乙二胺四乙酸（EDTA）和/或吲哚‑3‑乙酸（IAA）的溶液。本发明通过采用施加EDTA和IAA的方法，充分发挥了EDTA和IAA的多重作用，解决了植物生物量小、生长速度缓慢和修复周期长等植物修复Cd污染的缺陷，同时提高了Cd在植物体内的累积，降低重金属对植物的毒害作用，具有很好的应用价值。

Description

一种强化植物修复土壤镉污染的方法
技术领域
本发明涉及一种强化植物修复土壤镉污染的方法，属于重金属污染土壤修复领域。
背景技术
工业革命以来，我国经济处于飞速发展的阶段，同时也带来了大量的环境问题，工业固体废弃物的排放、污染废水的灌溉、农药和化肥的不合理施用以及大气沉降等均会导致大量的重金属进入到土壤中，严重威胁到土壤生态环境和人体的健康。据有关统计报道，我国受重金属污染的土壤面积广，污染浓度高，土壤已遭受到严重破坏，其中耕地是受重金属污染最为严重的土壤类型，污染面积以达到2000万公顷，面积约占总耕地面积的1/5。2007年，潘根兴等人通过对全国6个地区大米重金属镉含量进行抽样调查发现，抽查样品中镉含量超标的大米占到10％；另有数据显示，我国受Cd污染的耕地面积近1.33万hm2，涉及11个省25个地区；日本也因镉污染引发了“骨痛病”。因此，解决土壤镉污染环境问题已迫在眉睫。
目前，土壤Cd污染的修复方法多种多样，技术也较为成熟，主要分为物理化学修复法和植物修复法，其中物理化学修复法主要包括客土、换土、深耕翻土、电动处理、化学淋洗和化学固化等，但这些物理化学修复技术不仅成本高、见效缓慢而且容易产生二次污染，对土壤的生态环境破坏较大，因此很难被广泛应用于修复和治理土壤镉污染环境问题。植物修复技术是基于植物能耐受并超累积某种或某些重金属元素的能力为基础，通过植物吸收重金属后将其收获，并进行妥善处理，即可将该重金属移出土壤，达到污染治理与生态修复的目的的一种环境污染治理技术。植物修复由于其在治理土壤Cd污染上投资成本低、修复效果好且无二次污染，使得其成为了本领域土壤重金属修复的研究热点和重点。而超富集植物则为植物修复的研究重点，尽管超富集植物对重金属具有很好的富集作用，但由于其生物量低，修复周期长等特点使得植物修复技术的应用得到一定程度的限制。
近年来，大量学者通过研究发现，添加螯合剂可以提高重金属在土壤中的活性，促进土壤重金属在植物体内的积累，常用的螯合剂有EDTA、EDDS、NTA、CA等，研究表明：EDTA对土壤中Cd的活化能力最强，但过添加量的EDTA会对植物产生毒害作用，同时残余的EDTA会对环境产生二次污染。也有研究发现，添加植物激素可以有利于植物的生长，提高植物的生物量，同时还能缓解重金属对植物的毒害作用，缩短植物修复周期，但添加过量的植物激素会对植物的生长有一定的阻碍作用，常用的植物激素有IAA、GA、CTK、ABA等。因此研究出一种既能提高植物的修复效果同时又能增加植物的生物量、减少植物修复的周期的方法就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强化植物修复镉污染土壤的方法，充分发挥螯合剂活化土壤重金属和植物激素提高植物生物量的协同作用，旨在解决植物生物量低及修复周期长等问题同时提高植物的修复效果，是一种修复成本低、修复效果好和环境友好型且无二次污染的土壤重金属Cd的修复方法。
本发明的技术方案是，提供一种强化植物修复土壤镉污染的方法，在镉污染土壤中种植超富集植物，而后向镉污染土壤中投加添加剂，所述添加剂为乙二胺四乙酸(EDTA)和/或吲哚-3-乙酸(IAA)的溶液。
进一步地，所述超富集植物为伴矿景天。
进一步地，向镉污染土壤中投加添加剂的时间为超富集植物收割前10-15天。
进一步地，所述乙二胺四乙酸的投加量为100-400kg/亩。
进一步地，所述吲哚-3-乙酸的投加量为0.3-3kg/亩。
进一步地，所述添加剂为25-100mmol/L乙二胺四乙酸和0.1-1mmol/L吲哚-3-乙酸的水溶液。
进一步地，所述超富集植物的幼苗是先采用营养液培养，待超富集植物根部长出根系后移栽到镉污染土壤中。
进一步地，所述营养液的pH值为5.2-5.8，营养液的具体成分为：2.0mmol/L Ca(NO3)2·4H2O、0.7mmol/L K2SO4、0.5mmol/L MgSO4·7H2O、0.1mmol/L KCl、0.1mmol/LKH2PO4、100μmol/L FeSO4·7H2O、1.0μmol/L ZnSO4。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明采用植物修复土壤Cd污染相比于其他物理化学修复法具有投资成本低、修复效果好、操作简单、对环境的影响小等优点。
(2)本发明使用的螯合剂EDTA对土壤中的Cd具有很好的活化作用，能够较大的提高植物吸附重金属Cd的效果。
(3)本发明使用的植物激素IAA不仅能够提高植物的生物量，同时还能减缓重金属Cd对植物的毒害作用。
(4)本发明通过采用施加EDTA和IAA的方法，充分发挥了EDTA和IAA的多重作用，解决了植物生物量小、生长速度缓慢和修复周期长等植物修复Cd污染的缺陷，同时提高了Cd在植物体内的累积，降低重金属对植物的毒害作用，具有很好的应用价值。
附图说明
图1不同试验处理条件下对土壤中镉含量的影响。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例
本次盆栽试验区域设在湖南省长沙市浏阳经济开发区永清环保公司实验室内，本地区属于亚热带季风湿润气候，四季分明，具有充足的日照时间和雨水，多年平均气温17.5℃，年降雨量约为1200毫米，年日照总时数约为2000小时，年无霜期约为240天左右。本次盆栽试验土壤采自湖南省某重金属冶炼厂附近的农田表层土(0-20cm)，土壤类型属于棕红壤，土样经自然风干后，去除土壤中残留的植物和石块，磨碎后过100目塑料筛，测量其基本理化性质为：pH值为5.38，有机质为18.62g/kg，全磷为0.53g/kg，全氮为3.08g/kg，全Cd为3.19mg/kg。
伴矿景天采用扦插繁殖，选择形状大小基本一致的伴矿景天枝条，将选取的伴矿景天枝条放入营养液中培养，待植物根部长出比较旺盛的根系后移栽到根袋土壤内，每盆3株，并同时施加一定量的基肥供植物生长发育，基肥采用KH2PO4和NH4(SO4)2两种试剂混合添加，其中，氮磷钾三种营养元素的浓度分别为100mg/kg、80mg/kg和100mg/kg。
供试土壤经风干磨碎之后过10目筛，盆栽试验每盆放入2kg土壤。植物生长过程中为保证植物受到光照均匀和水分充足，每隔一定的时间需要对盆栽的位置进行调整，同时要经常不定时的给盆栽浇水，保证盆栽内的含水率为田间持水率的70％左右。
种植植物的生长周期为100天，待植物成熟后，将其地上部分和地下部分分别采样，采回来的植物样品用自来水清洗干净，再用蒸馏水和去离子水清洗。晒干植物样品，放在105℃下杀青30min，在70℃的温度下烘干至恒重，称其重量，在对植物进行粉碎处理，装袋待测。
以下结合具体方案作进一步说明。
方案一：
在植物成熟收获前10天向盆栽中分别投加25mmol/L、50mmol/L、100mmol/L的EDTA溶液，并与空白组进行对照实验，每组实验重复3次。
表1为不同EDTA浓度处理下对植物地上部分生物量和吸附重金属的影响
相对于空白组而言，向盆栽中投加一定浓度的EDTA可以显著的改变植物地上部分的生物量、植物地上部分Cd的含量及植物地上部分Cd吸收量和修复效率。其中投加50mmol/L的EDTA对土壤Cd的修复效果最佳，投加100mmol/L的EDTA可以提高植物地上部分的Cd含量，但会减少植物的生物量，从而降低植物对土壤Cd的修复效率。
方案二：
在植物成熟收获前10天向盆栽中分别投加0.1mmol/L、0.5mmol/L、1mmol/L的IAA，并与空白组进行对照实验，每组实验重复3次。
表2为不同IAA浓度处理下对植物地上部分生物量和吸附重金属的影响
相对于空白组而言，向盆栽中加入一定浓度的植物激素IAA可以显著的提高植物的生物量，同时也能一定程度的增加Cd在植物体内的累积，其中向盆栽中加入0.5mmol/L的IAA对植物的生长和植物对土壤中Cd的吸附效果最佳。但向盆栽中加入1mmol/L的IAA则会使植物的生物量降低同时也会影响植物对Cd的吸收，因此高浓度的IAA会一定程度的阻碍植物的生长和修复土壤Cd的效果。
方案三：
在植物成熟收获前10天向盆栽中分别投加50mmol/L的EDTA、0.5mmol/L的IAA、50mmol/L的EDTA和0.5mol/L的IAA的溶液，并与空白组进行对照实验，每组实验重复3次。
表3为不同添加剂处理下对植物地上部分生物量和吸附重金属的影响
相对于空白组(CK)而言，向盆栽中加入一定浓度的EDTA、IAA和EDTA+IAA的溶液均会显著提高植物的生物量、植物地上部分Cd的富集量和土壤Cd的吸附效率。其中向盆栽中加入50mmol/L的EDTA和0.5mmol/L的IAA的混合样的效果最佳，修复效果可达39.97％。

Claims (8)

1.一种强化植物修复土壤镉污染的方法，其特征在于，在镉污染土壤中种植超富集植物，而后向镉污染土壤中投加添加剂，所述添加剂为乙二胺四乙酸和/或吲哚-3-乙酸的溶液。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超富集植物为伴矿景天。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，向镉污染土壤中投加添加剂的时间为超富集植物收割前10-15天。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乙二胺四乙酸的投加量为100-400 kg/亩。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吲哚-3-乙酸的投加量为0.3-3 kg/亩。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂为 25-100 mmol/L乙二胺四乙酸和0.1-1 mmol/L吲哚-3-乙酸的水溶液。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超富集植物的幼苗是先采用营养液培养，待超富集植物根部长出根系后移栽到镉污染土壤中。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述营养液的pH值为5.2-5.8。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113560335A (zh) * 2021-08-16 2021-10-29 桂林理工大学 一种强化超积累植物修复重金属污染土壤的方法

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