專利名稱：利用圓錐南芥治理土壤和水體鉛、鋅、鎘污染的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用圓錐南芥(Arabis Paniculata)修復土壤和水體鉛、鋅、鎘單一或復合污染方法。
背景技術：
土壤和水體毒性重金屬(鉛、鋅、鎘等)污染引起了一個主要的環(huán)境和人類健康問題。我國有著豐富的鉛、鋅、鎘礦產(chǎn)資源，由于富含鉛、鋅、鎘礦體的自然風化和相應的露天開采、冶煉等礦業(yè)活動，以及大量施用化肥、農(nóng)藥等化工產(chǎn)品，導致了我國大面積的土壤和水體鉛、鋅、鎘等重金屬污染，礦山及冶煉廠周邊地帶尤為嚴重。過量暴露的鉛、鋅、鎘直接威脅人居環(huán)境及食品安全，通過飲水和食品，大量攝入的上述三種金屬，具致癌致畸致突變以及干擾激素內(nèi)分泌等作用，危及居民健康和家畜安全。
當前，可供治理土壤或水體重金屬污染的方法主要理化修復法和生物修復法理化法有客土(換土)法、沉淀法、淋洗法、電化法、磁化法。這些物理或化學方法各有其優(yōu)點，但一般都存在花費高、工程量較大、易造成二次污染等問題。
生物法有微生物和植物修復方法，微生物生物修復的局部成功僅局限于一些有機污染物的降解，在處理金屬污染物，特別是在土壤中并非有效。植物修復(phytoremediation)是一種新興的重金屬污染原位(in situ)綠色修復技術，作為其核心技術之一的植物提取技術(phytoextraction)，已發(fā)展成為環(huán)境科學領域的研究與應用熱點，并引起政府、學術界和企業(yè)界的高度重視。
從當前國內(nèi)外植物提取技術研究與實踐進展來看，尚存在并需解決以下問題(1)可供選擇的能富集重金屬鉛、鋅和鎘的植物品種較少，特別是能同時富集兩種以上金屬的植物極少；(2)被推薦優(yōu)先使用的超富集植物(hyperaccumulator)，普遍生物量偏低，重金屬的總體去除效率較低，同時還存在異地氣候適應等問題；(3)污染土壤中重金屬生物有效性(bioavailability)有待提高；(4)從應用來看，發(fā)達國家的植物修復技術部分已投入實際應用，并獲得了較好的環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益，而我國尚處于起步階段，相關技術還處于實驗室或中試階段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用圓錐南芥(Arabis Paniculata)修復土壤或水體鉛、鋅、鎘污染的方法。
本發(fā)明通過種植圓錐南芥，持續(xù)提取并活化土壤或水體中的鉛、鋅、鎘，同時向上轉運到達地上部，待地上部形成一定的生物量，定期收割地上部，保留地下部，則可進行持續(xù)提取，持續(xù)轉移土壤或水體中大量的鉛、鋅、鎘，從而經(jīng)過一定的提取周期清除土壤或水體鉛、鋅、鎘污染。
本發(fā)明的方法的具體步驟包括(1)選用自然生長在我國云南省蘭坪縣金頂鉛鋅礦區(qū)的圓錐南芥(ArabisPaniculata)，采集其種子進行常規(guī)育苗；用種子育苗時，種子萌發(fā)及幼苗培育的條件一般為將圓錐南芥種子浸于Hoagland營養(yǎng)液中吸脹2-3小時，放置暗處發(fā)芽3-5天后，在溫室正常土壤中育苗，空氣相對濕度50-60％，溫度22-25℃；(2)控制土壤或水體pH于5～7之間；可視生長介質實際酸堿度，通過施用酸性或堿性肥料(或石灰)加以調(diào)節(jié)；(3)將生長至3～5cm(或生長4～5周)的由種子培育的上述圓錐南芥幼苗，移栽入已按前述要求調(diào)節(jié)pH的鉛、鋅、鎘單一或復合污染的土壤或水體中；對圓錐南芥在水體生長支撐的處理為將圓錐南芥植入浮床，根部通過浮床上鉆制的小孔直接與污染水體接觸，生長前期加海綿或脫脂棉于小孔中穩(wěn)固植株；(4)定期收割地上部，土壤中一年兩次，水體中一年三次，或當圓錐南芥長到20-30cm高度時收割一次；收割地上部時留茬3～5cm；讓圓錐南芥持續(xù)生長，持續(xù)收割圓錐南芥地上部，直到土壤或水體鉛、鋅、鎘達到安全標準。收割的圓錐南芥地上部可進行統(tǒng)一處理，如在垃圾填埋區(qū)安全填埋或焚燒。
本發(fā)明所用的鉛、鋅和鎘超富集植物圓錐南芥(Arabis Paniculata)，為十字花科南芥屬植物，在我國云南省蘭坪縣金頂鉛鋅礦區(qū)自然生長，常年可采集到，其種子也較易發(fā)芽繁殖。
自然條件下其多金屬富集特征如下圓錐南芥地上部鉛、鋅、鎘的平均含量分別為2484，20749和457mg/kg(干重，下同)，地下部鉛、鋅、鎘的平均含量分別為1578，18149，452mg/kg.地上部含量均大于地下部，富集指標達到超富集水平。
本發(fā)明具以下突出效果1.本發(fā)明所選用的圓錐南芥，可超富集重金屬鉛、鋅和鎘，應用于植物修復污染土壤或水體中的鉛、鋅和鎘，成本低，對環(huán)境友好，修復效率高，潛在經(jīng)濟效益可觀；2.本發(fā)明所選用的圓錐南芥，具有易繁殖、能同時耐受并富集多種重金屬(主要為鉛、鋅、鎘)、抗病蟲害、多年生長等特點，適合于污染土壤或水體的鉛、鋅、鎘植物提??；3.按照本發(fā)明方法的持續(xù)提取模式，簡化了修復土壤或水體鉛、鋅、鎘污染的程序，適合于推廣應用；4.本發(fā)明建立的修復模式系綠色原位修復，所收獲的地上部進行集中安全填埋或焚燒，不會造成二次污染，同時修復進程不會破壞土壤或水體生態(tài)環(huán)境，并有助于改善土壤因重金屬污染而引起的土壤退化和生產(chǎn)力下降，恢復并提高土壤生物多樣性，對水體的修復可明顯改善水質。
具體實施例方式
以下通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1土壤修復圓錐南芥種子，于Hoagland營養(yǎng)液中吸脹3小時，放置暗處4天發(fā)芽后，于溫室正常土壤中培育，空氣相對濕度60％，溫度25℃。待圓錐南芥幼苗生長至3～5cm，移栽入重金屬污染土壤，土壤重金屬本底含量鉛＞500mg/kg，鋅＞1000mg/kg，鎘＞10mg/kg，施石灰調(diào)節(jié)pH至6～7，行距15cm，株距10cm。生長6個月收獲地上部，留茬4～5cm。第一次收獲的圓錐南芥，測定地上部干重中各重金屬含量為Pb＞100mg/kg，鋅＞3000mg/kg，鎘＞100mg/kg；圓錐南芥持續(xù)生長、持續(xù)提取土壤鉛、鋅、鎘，持續(xù)收割圓錐南芥地上部，土壤中的鉛、鋅、鎘含量不斷減少，直到污染土壤鉛、鋅、鎘含量減少到正常土壤水平，土壤鉛、鋅、鎘污染消除。
實施例2水體修復野外移栽的幼苗于溫室正常土壤中培育，空氣相對濕度60％，溫度25℃，待幼苗生長至3～5cm，移栽入設置于重金屬污染水體的浮床，根部通過在浮床上鉆制的小孔，直接與污染水體接觸，生長前期加海綿于小孔中穩(wěn)固植株；水體重金屬本底含量鉛＞20mg/L，鋅＞100mg/L，鎘＞10mg/L，加石灰調(diào)節(jié)pH至6～7；行距15cm，株距15cm。生長四個月收獲地上部，留茬3～4cm。經(jīng)測定，收獲的圓錐南芥地上部干重中各重金屬含量鉛＞2000mg/kg，鋅＞5000mg/kg，鎘＞100mg/kg；圓錐南芥持續(xù)提取鉛、鋅、鎘，持續(xù)收割其地上部，水體中的鉛、鋅、鎘含量不斷減少，直到污染水體中的鉛、鋅、鎘含量減少到正常水體水平，水體鉛、鋅、鎘污染消除。
權利要求
1.一種利用圓錐南芥修復土壤或水體鉛、鋅、鎘污染的方法，其特征是該方法的步驟包括(1)選用自然生長在我國云南省蘭坪縣金頂鉛鋅礦區(qū)的圓錐南芥，采集其種子進行常規(guī)育苗；(2)控制土壤或水體pH于5～7之間；(3)將生長至3～5cm或生長4～5周的由種子培育的圓錐南芥幼苗，移栽入已按步驟(2)要求調(diào)節(jié)pH的鉛、鋅、鎘單一或復合污染的土壤或水體中；對圓錐南芥在水體中生長的支撐處理為將圓錐南芥植入浮床，根部通過浮床上鉆制的小孔直接與污染水體接觸，生長前期加海綿或脫脂棉于小孔中穩(wěn)固植株；(4)定期收割地上部，土壤中一年兩次，水體中一年三次，或當圓錐南芥長到20-30cm高度時收割一次；收割地上部時留茬3～5cm；讓圓錐南芥持續(xù)生長，持續(xù)收割圓錐南芥地上部，直到土壤或水體鉛、鋅、鎘達到安全標準。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征是步驟(1)中用種子育苗時，種子萌發(fā)及幼苗溫室培育條件為將圓錐南芥種子于Hoagland營養(yǎng)液中吸脹2-3小時，放置暗處發(fā)芽3-5天后，在溫室正常土壤中育苗，空氣相對濕度50-60％，溫度22-25℃。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特征是步驟(2)中通過施用酸性或堿性肥料或石灰調(diào)節(jié)土壤或水體的pH。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用多金屬超富集植物圓錐南芥(Arabis Paniculata)修復土壤和水體鉛、鋅、鎘單一或復合污染方法。本方法主要利用鉛、鋅、鎘多金屬超富集植物圓錐南芥，富集污染土壤或水體中的鉛、鋅、鎘，同時向上轉運到達地上部，待圓錐南芥地上部形成一定的生物量，定期收割地上部(土壤中一年收割兩次，水體中一年收割三次，或當圓錐南芥長到20－30cm高度時收割一次)，保留地下部，收割地上部時留茬3～5cm，則可進行持續(xù)提取。本發(fā)明建立了一種持續(xù)提取模式，可持續(xù)轉移污染土壤或水體中大量的鉛、鋅、鎘，直到土壤或水體中的鉛、鋅、鎘含量達環(huán)境安全標準。
文檔編號B09C1/10GK1623933SQ20041005210
公開日2005年6月8日 申請日期2004年11月9日 優(yōu)先權日2004年11月9日
發(fā)明者仇榮亮, 湯葉濤, 曾曉雯, 方曉航, 杜鎖軍 申請人:中山大學