一种提高铜污染土壤的植物修复效率的方法技术

本发明专利技术属于重金属污染土壤的植物修复领域，结合现有的重金属污染土壤的植物修复方法，公开了一种提高铜污染土壤的植物修复效率的方法。该方法是在被铜污染的土壤中施加含硫粉、乙二胺二琥珀酸的化学强化剂，种植海州香薷后，定期喷洒含外源植物激素玉米素Z的营养液，生长季结束后，收割海州香薷地上部分从而达到修复重金属铜污染土壤的目的。该方法促进了海州香薷的生长，解决了以铜矿区土壤为代表的高铜含量土壤抑制海州香薷生长而引起的植株矮小、生物量小、生长缓慢等问题，具有吸收效率高、富集程度高、修复效果明显的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于重金属污染土壤的植物修复领域，特别涉及一种在被重金属铜污染的土壤中种植海州香薷，并施加化学强化剂和含有外源植物激素的营养液来提高植物修复效率的方法。
技术介绍
改革开放以来，随着城市化和工业化进程的加剧，土壤重金属污染已成为人们高度关注的环境问题之一。有调查表明，从2005年至今，重金属污染事件在我国频繁发生。在过去50年中，全球排放到环境中的重金属铜约9.39×105吨。目前，全世界平均每年排放340万吨铜，其主要来源于各种工业（采矿、冶炼、金属加工、机械制造、钢铁等）以及煤燃烧过程排放的含铜“三废”（废水、废气、废渣）。因此，铜成为了一种主要的土壤重金属污染物。传统的重金属污染土壤的修复技术包括客土法、化学稳定化/固化、电动修复、土壤淋洗等，这些技术不仅处理难彻底，成本高，而且会导致土壤结构破坏、土壤生物活性降低和土壤肥力退化等诸多缺点。植物修复是新近发展起来的一种针对土壤重金属污染，且被业内人士称为“绿色修复”的土壤修复技术。植物修复的基本原理是利用植物（特别是超积累植物）吸收土壤中的重金属污染物，并将其输送转移到植物的地上部分，通过收割植物地上部分达到去除重金属污染物的目的。植物修复属于原位修复技术，不仅成本低廉，操作简便，而且可以保持水土，改善生态环境，是一种修复彻底，不存在安全隐患的修复技术。因海州香薷能在土壤瘠薄，岩石裸露的生境及铜矿区茂盛生长，其生物量可达9t/hm2，并且其植株体内铜含量较高，从而为铜矿区生态重建与铜污染土壤修复提供了物种资源。海州香薷是一种典型的铜超积累植物，在含铜较高的土壤中有较广分布，而在其他含铜低的土壤中几乎不易存活。但是，和其他植物一样，过高的含铜量也会抑制海州香薷的生长。田科生等人通过实验研究发现，低浓度铜处理（<50μmol/L）对海州香薷的生长有一定的促进作用，植株生物量、总根长、根表面积、根体积和根尖数均略有升高；但随着铜浓度（100-500μmol/L）增加，植株生物量、总根长、根表面积、根体积和根尖数明显减少，受到抑制[文献1：田生科，李廷轩，彭红云，杨肖娥，李廷强，Ejaz.铜胁迫对海州香薷和紫花香薷根系形态及铜富集的影响[J].水土保持学报，2005，19(3):97-100]。大量研究也发现，虽然海州香薷地上部分铜含量较高，叶片中的铜含量约200μg/g，高于其他植物，但其浓度远不及地下部，生长在铜矿区的海州香薷其根部的铜积累量达到了700～800μg/g。所以，海州香薷根部吸收的铜难以向地上部迁移，其修复铜的效率有待提高。土壤重金属污染土壤植物修复的效果通常以单位面积单位时间内植物所萃取的重金属总量来表征，即：重金属修复效果==重金属含量*植物平均生物量根据公式，有两条途径可提高植物修复效果，一是设法提高植物体内重金属的蓄积量(浓度)而不使植物中毒死亡；二是设法增加植物的生物量，尤其是地上部分的生物量[文献2：陈玉成.表面活性剂对植物吸收土壤重金属的影响:[D].武汉：武汉大学，2005]。因此，化学强化植物修复重金属污染土壤的原理涉及土壤和植物两个方面。从土壤入手，通过向土壤施用化学物质，改变土壤中目标重金属的赋存形态，使其从土壤结合态向水溶态、交换态转换，从而提高重金属的生物有效性[文献3：Emst WHO.Bioavailability of heavy metals and decontamination of soil by plants.Applied Geochemistry,1996,11:163-167]。从植物入手，在保证植物不出现毒害的前提下，一方面根据植物吸收、转运重金属的机制，提高植物地上部分对目标重金属的牵引力，促使土壤重金属顺利完成从土壤→植物根际→植物根系→植物茎叶的传输过程；另一方面通过化学手段调控植物的生长发育，除了可以获得较高生物产量外，还可直接促进土壤重金属活性的提高[文献4：Zhu D，Schwab AP，Banks Mk.Heavy metal leaching from mine tailings as affected by plants.Environ.Qual.,1999,28:1727-1732]。向土壤中施加化学强化剂的目的是提高铜的水溶性和迁移性，向植物施加营养液的目的是提高植物的生物量及其对铜的吸收。利用乙二胺四乙酸(EDTA)作化学强化剂来强化重金属污染土壤植物修复的方法已获专利授权（200510032683.X）。虽然用EDTA可以提高海州香薷对铜污染土壤的修复效果，但同时EDTA也使植物萎蔫，生物量减少[文献5：李锋民,熊治廷,胡洪营.海州香薷对铜的蓄积及铜的毒性效应[J].环境科学,2003,24(3):30-34]。与EDTA相比，乙二胺二琥珀酸（乙二胺二琥珀酸）不仅更有利于土壤中铜、Zn的溶解，而且还可以增加植物地上部分铜、Zn的累积量[文献6：钱猛,沈振国,魏岚.螯合剂乙二胺二琥珀酸和EDTA诱导海州香薷积累土壤重金属的比较研究[J].农业环境科学学报,2006,25(1):113-118]。田间盆栽试验表明，乙二胺二琥珀酸在显著提高可浸提态重金属浓度的同时，并未对地下水造成污染，水质符合地下饮用水质标准[文献7：裘希雅，孙小峰，何旭华，蒋玉根，吴龙华，胡宁静，骆永明，戴学龙.施用乙二胺二琥珀酸对海州香薷铜锌吸收的强化作用及淋溶风险[J].浙江农业学报，2006，18(2):86-89]。玉米素（Zeatin，Z）是一种典型的细胞分裂素，可以高效促进植物生长。玉米素主要是增强植物的光合作用，加快植物细胞分裂，促进植物生长发育，延缓植物叶片衰老，并减少植物落花、落果，是一种最为有效的促生长、抗病害的植物调节剂，能明显提高作物的生物量[文献8：潘瑞炽.植物生长调节剂:原理与应用[M].广东高等教育出版社,2007]。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高铜污染土壤的植物修复效率的方法，解决了以铜矿区土壤为代表的高铜含量土壤抑制海州香薷生长而引起的植株矮小、生物量小、生长缓慢等问题。该方法具有吸附效率高、富集程度高、修复效果明显的优点。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实施。一种提高铜污染土壤的植物修复效率的方法，包括以下步骤：首先在被铜污染土壤中施加含硫粉、乙二胺二琥珀酸的化学强化剂，再种植海州香薷，同时结合相应的农艺措施、对海州香薷进行管理，种植后定期对海州香薷叶片喷...

【技术保护点】
一种提高铜污染土壤的植物修复效率的方法，其特征在于包括以下步骤：首先在被铜污染的土壤中施加含硫粉、乙二胺二琥珀酸的化学强化剂，再种植海州香薷,同时结合相应的农艺措施对海州香薷进行管理，种植后定期对海州香薷叶片喷洒含外源植物激素玉米素Z的营养液，海州香薷成熟后进行收割，收割后的海州香薷转移到其他地方进行集中处理或进行资源化加工处理；所述农艺措施具体指松土、浇水和光照。

【技术特征摘要】
1.一种提高铜污染土壤的植物修复效率的方法，其特征在于包括以下步骤：首先在被铜污
染的土壤中施加含硫粉、乙二胺二琥珀酸的化学强化剂，再种植海州香薷,同时结合相应
的农艺措施对海州香薷进行管理，种植后定期对海州香薷叶片喷洒含外源植物激素玉米素
Z的营养液，海州香薷成熟后进行收割，收割后的海州香薷转移到其他地方进行集中处理
或进行资源化加工处理；
所述农艺措施具体指松土、浇水和光照。
2.根据权利要求1所述的一种提高铜污染土壤的植物修复效率的方法，其特征在于：所述
含硫粉、乙二胺二琥珀酸的化学强化剂为硫粉、乙二胺二琥珀酸的混合物，其中硫粉的用
量为60～120mmol·kg-1，乙二胺二琥珀酸的用量为2～5mmol·kg-1。
3.根据权利要求2所述的一种提高铜污染土壤的植物修复效率的方法，其特征在于所述硫
粉的用量优选80mmol·kg-1，乙二胺二琥珀酸的用量优选3mmol·kg-1。
4.根据权利要求1所述的一种提高铜污染土壤的植物修复效率的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲，胡波，周芬，冯双剑，
申请(专利权)人：江苏上田环境修复有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32