專(zhuān)利名稱(chēng)：草本植物半邊蓮應(yīng)用于富集提取污染土壤中鎘的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種草本植物半邊蓮的應(yīng)用方法，特別是應(yīng)用于富集提取鎘污染土壤中鎘的方法。
背景技術(shù)：
隨著礦產(chǎn)資源開(kāi)采、冶煉、加工等生產(chǎn)活動(dòng)的發(fā)展，工業(yè)區(qū)周邊的土壤普遍受到多種重金屬?gòu)?fù)合污染，危及周邊居民生產(chǎn)生活，環(huán)境隱患重重。尤其是鎘，污染最為嚴(yán)重。對(duì)生物來(lái)說(shuō)，鎘是最毒的金屬元素，不能被微生物降解，其污染為不可逆的積累過(guò)程。土壤中鎘超過(guò)一定限度不僅嚴(yán)重影響作物的產(chǎn)量、品質(zhì)，而且極易通過(guò)食物鏈在人體內(nèi)積累并危害人體健康。因此，鎘污染土壤的治理一直是環(huán)保領(lǐng)域的重大課題。土壤Cd及其它重金屬污染的治理途徑包括物理及工程措施、化學(xué)修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)等。這些方法中，化學(xué)修復(fù)法在消耗大量的化學(xué)藥劑的同時(shí)還產(chǎn)生二次污染。而物理及工程措施則需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備不僅成本太高而且還不適合大面積污染農(nóng)田的修復(fù)。因此，技術(shù)人員目前需要研發(fā)的是一種鎘污染土壤中的鎘的回收方法，它在凈化土壤的同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的回收利用且不破壞土壤生態(tài)環(huán)境和不造成二次污染。而作為植物半邊蓮屬于桔?？贫嗄晟荼局参铮植加谖覈?guó)華東、華南、西南、中南各地。以往的作用在于，全草入藥，具備利尿消腫，清熱解毒等功效，可用于治療大腹水腫、面足浮腫、癰腫疔瘡、蛇蟲(chóng)咬傷等。現(xiàn)有技術(shù)中從未見(jiàn)有關(guān)的研究報(bào)道，將其應(yīng)用在土壤中污染元素鎘的去除方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種富集鎘的能力強(qiáng)，對(duì)土壤的修復(fù)安全環(huán)保，操作簡(jiǎn)單的生物富集提取污染土壤中重金屬鎘的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是將草本植物半邊蓮應(yīng)用于富集提取污染土壤中鎘的方法。本發(fā)明方法包括將半邊蓮的匍匐莖通過(guò)營(yíng)養(yǎng)繁殖獲得半邊蓮營(yíng)養(yǎng)繁殖苗，移栽于鎘污染土壤，采用種植一次收割多次的方式，連續(xù)富集提取污染土壤中的鎘。半邊蓮營(yíng)養(yǎng)繁殖苗培養(yǎng)過(guò)程包括將半邊蓮匍匐莖扦插于土壤中培養(yǎng)，待匍匐莖上分發(fā)出多支嫩枝后，剪下竦枝，嫩枝上的節(jié)不少于10個(gè)，使嫩枝下端浸入水中，以促進(jìn)不定根生長(zhǎng)；待不定根長(zhǎng)出后，再采用營(yíng)養(yǎng)液(如=Hoagland營(yíng)養(yǎng)液或木村營(yíng)養(yǎng)液)進(jìn)行培養(yǎng)，即可獲得半邊蓮的營(yíng)養(yǎng)繁殖苗，用于移栽。半邊蓮營(yíng)養(yǎng)繁殖苗的培養(yǎng)條件是由日光燈提供的光照，強(qiáng)度為280 400 μ mol光量子m-2S-l，光照時(shí)間10 14小時(shí)，晝/夜溫度為25 /18 20°C，空氣相對(duì)濕度為 60 70% (RH)。本發(fā)明所述的種植一次收割多次的方式是將半邊蓮營(yíng)養(yǎng)繁殖苗移栽至鎘污染土壤，待營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)結(jié)束，花蕾形成時(shí)，收割地上部分；收割后灑水并覆蓋薄膜和遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行保濕和遮陽(yáng)，以促進(jìn)半邊蓮再生苗的生長(zhǎng)，待再生苗生長(zhǎng)到花蕾期再次進(jìn)行收割，如此反復(fù)。
發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)種植一次，至少可收割3次，半邊蓮地上部畝產(chǎn)可以達(dá)到2000kg， 其干重可達(dá)196kg。發(fā)明人通過(guò)多年的研究和分析，其中共采集了 60多科共450多種植物和大量土壤樣品，分析了植物及土壤樣品中Zn、Mn、Cd、Pb、As、Hg和Cu的含量，篩選得到了地上部鎘含量較高的植物——半邊蓮。自然條件下，半邊蓮能在鎘含量高達(dá)455mg/kg的土壤中正常生長(zhǎng)并繁殖，且地上部鎘含量達(dá)到18aiig/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通植物的鎘含量，其鎘的富集系數(shù) (地上部鎘含量與土壤總鎘含量的比值)為2. 5。發(fā)明人還采用快速繁殖植物半邊蓮的方法，種植一次，收割多次來(lái)連續(xù)提取土壤中的鎘，達(dá)到減少土壤鎘含量、清潔污染土壤的目的。本發(fā)明具體的實(shí)施過(guò)程為將野外采回的半邊蓮的匍匐莖通過(guò)營(yíng)養(yǎng)繁殖，快速獲得半邊蓮營(yíng)養(yǎng)繁殖苗，移栽于鎘污染土壤，種植一次收割多次的方法，連續(xù)提取污染土壤中的鎘。半邊蓮的匍匐莖直接壓條于盛有菜園土花盆中，待匍匐莖分發(fā)出多支具有12 15個(gè)節(jié)的嫩枝后，再剪下嫩枝，剪下的嫩枝的節(jié)數(shù)控制在10 12個(gè)，使嫩枝下端浸入水中，促進(jìn)不定根生長(zhǎng)，然后換成用Hoagland營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)，獲得半邊蓮的營(yíng)養(yǎng)繁殖苗。半邊蓮營(yíng)養(yǎng)繁殖苗的培養(yǎng)條件是由日光燈提供的光照，強(qiáng)度為280 400 μ mol光量子m-2S_l，光照時(shí)間12小時(shí)，晝/夜溫度為25 /18 20°C，空氣相對(duì)濕度為60 70% (RH)。將半邊蓮營(yíng)養(yǎng)繁殖苗移至鎘污染土壤栽培，配合適當(dāng)?shù)乃剩参锷L(zhǎng)到花蕾期，收割其地上部。半邊蓮在鎘污染土壤生長(zhǎng)過(guò)程中，由于其對(duì)鎘的特殊富集能力，使其地上部積累大量的鎘，含量達(dá)到81. 1 205mg/kg，平均富集系數(shù)為1. 63，能有效提取土壤中的鎘約20 40g。半邊蓮地上部收割一次后灑水并覆蓋薄膜和遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行保濕和遮陽(yáng)(郁閉度可以是65% )，以促進(jìn)半邊蓮再生苗的生長(zhǎng)，待再生苗生長(zhǎng)到花蕾期，再次進(jìn)行收割，如此反復(fù)3次。將收割的富集鎘的半邊蓮曬干或烘干，焚燒后獲得生物礦砂，進(jìn)行鎘的回收。也可以直接通過(guò)熱解的方法回收鎘。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果(一 )為鎘污染土壤的修復(fù)提供了一項(xiàng)安全環(huán)保的新方法本發(fā)明所述的桔梗科植物半邊蓮，基于其對(duì)土壤中鎘的吸收和富集能力，可以利用其提取土壤中的鎘，這種植物提取的土壤修復(fù)方法相比其它物理、化學(xué)修復(fù)方法而言不破壞環(huán)境、不存在二次污染，具有安全環(huán)保且適應(yīng)范圍廣泛的特點(diǎn)。(二)富集能力強(qiáng)在同一樣區(qū)內(nèi)，半邊蓮地上部的平均鎘含量高于其它植物的平均鎘含量。多點(diǎn)單株調(diào)查采樣中，10個(gè)樣點(diǎn)的所有半邊蓮樣品鎘含量都超過(guò)50mg/kg，平均含量達(dá)141mg/kg。 半邊蓮對(duì)鎘的富集系數(shù)平均為3，最高可達(dá)4，有60%的樣品富集系數(shù)大于1。溫室水培條件下，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液的鎘濃度為200 μ M時(shí)，半邊蓮地上部的鎘含量可達(dá)350mg/kg，而污染區(qū)普通植物鎘平均含量?jī)H為16. Omg/kg。半邊蓮對(duì)鎘的富集能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于礦區(qū)的其它常見(jiàn)植物。(三)回收土壤中的鎘半邊蓮在鎘污染土壤生長(zhǎng)的過(guò)程中，由于其對(duì)鎘的特殊富集能力，使其地上部積累大量的鎘，能有效提取土壤中的鎘，將收割的半邊蓮地上部，然后曬干或烘干，焚燒后可獲得生物礦砂，進(jìn)行鎘的回收，也可以直接通過(guò)熱解的方法進(jìn)行回收。(四)操作簡(jiǎn)單全過(guò)程不需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，只需普通的農(nóng)作物栽培技術(shù)，而且栽培一次可收獲多次，從而達(dá)到對(duì)土壤中鎘進(jìn)行連續(xù)提取的目的。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例旨在說(shuō)明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。實(shí)施例1發(fā)明人于自然條件下，分別于夏季和秋季在鉛鋅礦區(qū)采用多點(diǎn)單株采樣法采集不同地點(diǎn)的半邊蓮地上部及其對(duì)應(yīng)土壤的樣品。分析半邊蓮地上部和土壤的鎘含量，計(jì)算出半邊蓮對(duì)鎘的富集系數(shù)(富集系數(shù)=植物地上部鎘含量/ 土壤鎘含量)。結(jié)果表明，夏季半邊蓮地上部的鎘含量平均為IMmg/kg，平均富集系數(shù)為1.21 ；秋季半邊蓮地上部的鎘含量平均為137mg/kg，平均富集系數(shù)為2. 05。實(shí)施例2將野外采回的半邊蓮匍匐莖扦插于土盆里(采用普通菜園土)培養(yǎng)，待匍匐莖上分發(fā)出足夠的嫩枝后，剪下具有10 12個(gè)節(jié)的小枝，使枝條下端浸入水中，以促進(jìn)不定根生長(zhǎng)。待不定根長(zhǎng)出后，再換成用Hoagland營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)，獲得半邊蓮的營(yíng)養(yǎng)繁殖苗。將半邊蓮營(yíng)養(yǎng)繁殖苗移至添加鎘的營(yíng)養(yǎng)液中培養(yǎng)。表1顯示了鎘處理15天對(duì)半邊蓮生物量及鎘含量的影響?？梢?jiàn)，當(dāng)鎘處理濃度為5 50 μ M時(shí)，對(duì)半邊蓮生長(zhǎng)沒(méi)有影響，地上部干重跟對(duì)照相比沒(méi)有明顯差異，鎘處理濃度彡100 μ M時(shí)，生長(zhǎng)開(kāi)始減弱。鎘處理濃度為5μΜ， 半邊蓮地上部鎘含量為62. lmg/kg，根為3030mg/kg，地上部鎘的提取量為4. 59 μ g/株；隨著鎘處理濃度增加，地上部的鎘含量增加，當(dāng)鎘處理濃度達(dá)到500 μ M時(shí)，地上部鎘含量達(dá) 4Hmg/kg，根為6320mg/kg，地上部鎘的提取量為11. 1 μ g/株。表1水培條件下半邊蓮的生物量和鎘含量
權(quán)利要求
1.將草本植物半邊蓮應(yīng)用于富集提取污染土壤中鎘的方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括將半邊蓮的匍匐莖通過(guò)營(yíng)養(yǎng)繁殖獲得半邊蓮營(yíng)養(yǎng)繁殖苗，移栽于鎘污染土壤，采用種植一次收割多次的方式，連續(xù)富集提取污染土壤中的鎘。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，半邊蓮營(yíng)養(yǎng)繁殖苗培養(yǎng)過(guò)程包括將半邊蓮匍匐莖扦插于土壤中培養(yǎng)，待匍匐莖上分發(fā)出多支嫩枝后，剪下嫩枝，嫩枝上的節(jié)不少于10個(gè)，使嫩支下端浸入水中，以促進(jìn)不定根生長(zhǎng)；待不定根長(zhǎng)出后，再采用營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)，獲得半邊蓮的營(yíng)養(yǎng)繁殖苗，用于移栽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，半邊蓮營(yíng)養(yǎng)繁殖苗的培養(yǎng)條件是由日光燈提供的光照，強(qiáng)度為280 400μπιΟ1光量子m-2S-l，光照時(shí)間10 14小時(shí)，晝/夜溫度為25 280C /18 20°C，空氣相對(duì)濕度為60 70% RH。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所述的種植一次收割多次的方式是將半邊蓮營(yíng)養(yǎng)繁殖苗移栽至鎘污染土壤，待營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)結(jié)束，花蕾形成時(shí)，收割地上部分；收割后灑水并覆蓋薄膜和遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行保濕和遮陽(yáng)，以促進(jìn)半邊蓮再生苗的生長(zhǎng)，待再生苗生長(zhǎng)到花蕾期再次進(jìn)行收割，如此反復(fù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述的種植一次收割多次的方式是將半邊蓮營(yíng)養(yǎng)繁殖苗移栽至鎘污染土壤，待營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)結(jié)束，花蕾形成時(shí)，收割地上部分；收割后灑水并覆蓋薄膜和遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行保濕和遮陽(yáng)，以促進(jìn)半邊蓮再生苗的生長(zhǎng)，待再生苗生長(zhǎng)到花蕾期再次進(jìn)行收割，如此反復(fù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的的方法，其特征在于收割的富集有鎘的半邊蓮曬干或烘干，焚燒后獲得生物礦砂，進(jìn)行鎘的回收；或者是直接通過(guò)熱解回收鎘。
全文摘要
草本植物半邊蓮應(yīng)用于富集提取污染土壤中鎘的方法，通過(guò)本發(fā)明的應(yīng)用方法能在鎘污染嚴(yán)重的土壤上生長(zhǎng)，不僅能富集大量的鎘于其地上部，還能通過(guò)收割其地上部提取和回收土壤中的鎘，在不改變土壤使用性質(zhì)及土壤質(zhì)地的條件下，對(duì)鎘污染土壤進(jìn)行原位植物修復(fù)。該方法可用于冶煉廠(chǎng)周?chē)骀k的多重金屬?gòu)?fù)合污染土壤以及用含重金屬污水灌溉而導(dǎo)致鎘含量超標(biāo)的農(nóng)田土壤的植物修復(fù)。
文檔編號(hào)A01G1/00GK102277502SQ20111010829
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者彭克儉, 馬超 申請(qǐng)人:彭克儉