CN1586748A - 芦竹（Arundo donax linn)植物修复湿地重金属污染技术 - Google Patents

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Abstract

芦竹(Arundo donax Linn)植物修复湿地重金属污染技术，属植物修复技术(Phytoremediation)。芦竹是一种新发现的湿地或土壤重金属污染的修复植物，它具有生物量大、适应性强、吸收重金属快之特点。经研究发现，芦竹分别在浓度为100mg.kg－1的Hg、Cd、Cu、Ni、等污染湿地中能顽强成活，八个月后地上部植株对Hg的富集量在200mg.kg－1以上，对Cd的富集量在100mg.kg－1以上，是一种修复湿地重金属汞和镉污染的较理想的植物。芦竹既能作为湿地和其他土壤污染的修复植物，也是一种经济植物，还是一种优良的环境保护生态植物，具有经济效益和生态效益双重功能，大力推广芦竹种植，必将产生巨大的社会效益。

Description

芦竹(Arundo donax Linn)植物修复湿地重金属污染技术
1、技术背景  随着现代化工农业生产的迅速发展，环境中重金属污染日趋严重。重金属污染具有隐蔽性、不可逆性和长期性，耕地或湿地遭到污染后严重影响了农副产品安全性，对人类健康造成巨大危害。寻找适合湿地生长，对重金属污染有一定的耐性，生物量大，能富集重金属但又不进入食物链，具有湿地修复能力的植物，对保护湿地改善水环境和土壤环境污染具有重要意义。
芦竹(Arundo donax Linn)是发明者经过多年研究，筛选而发现的一种湿地修复植物。芦竹属禾本科多年生常绿植物，丛生，一年内多次发笋，具有粗而多节的根状茎，杆粗壮，高可达2-6米，粗1-3厘米。它既像芦苇又像竹，既耐寒耐热，又耐涝耐旱，在贫瘠的土壤里或在受污染的湿地中照常生根发芽长成高大植株。研究发现芦竹在60mg·kg-1浓度Cr6+污染下和在100mg·kg-1浓度的Hg2+污染下，照样成活，八个月后对Hg2+富集量达200mg·kg-1(干重)以上。分别在100mg·kg-1浓度的Cd2+、Cu2+、Ni2+污染胁迫下，生长良好，地上部植物对Cd2+富集量大于100mg·kg-1(干重)以上。由此可得，芦竹对Hg2+、Cd2+污染湿地具有较好的修复能力，可成为修复湿地重金属污染的一种理想植物。
2.本发明实施方案和原理  在受重金属Hg2+、Cd2+污染的湿地或土壤中按正常的芦竹栽培方式[1，2]，每亩以660-3000株左右密度，冬季埋入地下茎，施适当的氮、磷、钾复合肥约50千克·亩-1，春季开始发笋并生长。
芦竹修复湿地重金属污染，其原理与其他植物修复技术类似[3，4，5]，主要为四种方式，即植物萃取(Phytoextraction)、植物过滤(Phytofiltration)、植物挥发(Phytovolatilization)、植物稳定化(Phytostabilization)。通过这些形式，植物从土壤中吸收重金属并将其转运和贮存到该植株的可收割部分，或通过植物根部吸收、沉淀、富集重金属，从而达到净化土壤作用。
3、本发明的创造性(1)、思路独特，具有现实性
国内外对植物修复技术的报道很多，大部分是从野外矿区植物分布的调查中筛选植物，例如在我国境内发现的能富集铜的海洲香薷(Elsholtzia splendens Sun)和鸭跖草(Commelinacommunis Linn)[6]，能富集锌的东南景(Sedum alfredii H)[7]，能富集砷的大叶井口边草(Pteriscretiza L)和蜈蚣草(Pteris vittata L)[8，9]，能富集锰的商陆(Phytolacca acinosa Roxb)[10]等等，但是这些植物都不适合在湿地生长。本发明是从湿地植物中进行筛选和研究，最终确定能修复湿地某些种类的重金属污染的芦竹植物，经研究发现芦竹不仅能修复被汞或镉污染的湿地，而且在其他重金属污染下(如Cu、Ni、Pb等)也能生长，并能富集少量污染重金属，起到改善和保护湿地生态环境的作用，在海塘、江堤、湖滩、河湖岸边、沙滩上种植还能起到固土护堤、美化环境的作用。
(2)、生物特性优越，修复效果明显
芦竹具有生物量大，适应性强之特点，正常芦竹每亩产量高达3-5吨，而且繁殖容易，生长迅速，根系庞大，再生萌芽能力极强。在恶劣环境中也能旺盛生长，其适应能力在其他植物中少有。优越的生物特性使它在重金属污染胁迫下，也能正常生长，并对重金属吸收较快，尤其对汞和镉的积累，表现出较好的富集能力，芦竹参与环境修复后的利用是非食用性的，切断了有害重金属在食物链中的传递和在土壤或水体中的迁移，因此芦竹是修复湿地重金属污染较为理想的选择。
(3)、开发潜力大，应用前景好
芦竹是世界上最高产优质的造纸原料，虽然在我国应用还不普及，但它凸现出的经济效益和环境保护能力，很快将会受到人们的重视。2004年我国黄河三角洲十万亩芦竹开发种植项目已经正式启动，不远的将来一定会以它独特的经济效益，生态效益和社会效益受到人们的青睐，芦竹修复湿地重金属污染的能力也一定会受到人们的关注。
4、本发明的新颖性  从20世纪九十年代开始，在我国的深圳、武汉等地人们利用宽叶香蒲、芦苇床等人工湿地处理污水，但大部分研究的都是净化有机污染物[11，12，13，14，15]，对湿地的重金属污染修复研究很少，利用芦竹修复湿地重金属污染至今尚无一报道。芦竹与芦苇和宽叶香蒲等相比较，它具有更大的生物量、更强的适应性，这是本发明的新颖之处。
5、本发明的实用性  土壤重金属污染其传统的修复方法有物理法，化学法，如排土填埋、稀释淋洗、物理分离、稳定法及电化学法等，虽然治理效果较好，但是成本高，难管理，容易造成二次污染，对环境扰动大。植物修复技术的特点是成本低，对环境影响少，无二次污染。芦竹对湿地重金属污染的修复技术，一是植物材料易得，栽种简单，成活率高，二是成本低，繁殖快，种、管、收省工，既不用灌水也无须除草，收益高，效果好，充分显示出了发明的实用性。
6、技术领域  本发明是一种植物修复技术(Phytoremediation)，属环境修复领域，也是环境产业中的一大类别。利用芦竹植物修复湿地重金属污染，尤其是修复湿地汞和镉污染，它既符合植物修复技术中生物量大的要求，也符合植物修复技术中对重金属具有耐性这一特点，同时也具备了吸收和积累汞、镉重金属之能力，是一项值得大力推广的实用技术。
参考文献：
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[10]薛生国，陈英旭，林琦.中国首次发现的锰超积累植物——商陆.生态学报.2003，23(5)：935-937
[11]刘文祥.人工湿地在农业面源污染控制中的应用研究.环境科学研究.1997，10(4)：15-19
[12]唐述虞.铁矿酸性排水的人工湿地处理.环境工程，1996，14(4)：3-7
[13]胡焕斌，周化民，王桂珍等.人工湿地处理矿山***污水.环境科学与技术，1997，78(3)：17-18
[14]阳承胜，蓝崇钰，敕圣.宽叶香蒲人工湿地对铅/锌矿废水净化效能的研究.深圳大学学报(理工版)2000.17(2)
[15]张甲耀，夏盛林，邱克明，熊凯.潜流型人工湿地污水处理***氮去除及氮转化细菌的研究.环境科学学报。1999，19(3)：323-327

Claims (1)

  1. 芦竹(Arundo donax Linn)植物修复湿地重金属污染技术，是一项新颖的植物修复技术(Phytoremediation)。芦竹植物是我国南部地区的一大经济和生态资源，本发明的申请旨在倡导更好地挖掘芦竹植物的应用潜力，最大程度地发挥芦竹植物的生态效益和经济效益，推动芦竹植物的开发和利用。
    权利要求：“芦竹(Arundo donax Linn)植物修复湿地重金属污染技术”的知识产权。
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