促进重金属污染植物修复效率的方法技术

一种促进重金属污染植物修复效率的方法，通过在重金属污染土壤或水体上种植对重金属具有富集或超富集能力的植物，当植物主茎出叶后，对叶片喷洒重金属污染修复促进剂，并在植物生长季节中通过收割植物的枯老叶实现重金属污染的移除。本发明专利技术不仅能够提高植物对重金属污染的修复效率，而且能够降低或去除重金属对植物的毒害，扩大植物对重金属污染修复的适用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于重金属环境污染的修复
，具体涉及一种促进重金属污染土壤 和水体的植物修复效率的方法。
技术介绍
土壤和水体的重金属污染已成为非常严重的环境问题，据不完全统计，2009年以 来，中国已发生了 30多起重大的重金属污染事件，并造成了无法计量的巨大损失。重金属 污染修复的主要方法有：客土法、化学淋洗法、化学氧化法、植物修复法等。与其他修复方法 相比，植物修复法具有更经济、更安全、更环保、且不会对土壤和水体产生任何负面影响的 明显优势，已成为重金属污染修复技术中最具潜力和前景的方法之一。 重金属污染的植物修复技术主要依靠对各种重金属具有富集或超富集能力的植 物，利用植物根系来吸收土壤或水体中的重金属污染物，并转运到地上部分的茎叶中，通过 植物的收割来达到移除土壤或水体中重金属污染物的目的，因此，植物修复的效率基本上 取决于植物对各种重金属污染物的吸收和体内转运能力。 经过对现有技术的检索发现，丁凌云等，在〃不同改良剂对重金属污染农田水稻 产量和重金属吸收的影响〃（生态环境，2006年06期）中探讨了石灰、过磷酸钙和有机物 等改良剂的应用对水稻（Oryzasativa)产量和重金属吸收的影响。通过土壤中施入石灰、 过磷酸钙、有机物和叶面喷施1〇12?0 4等方法来降低水稻体内的重金属含量，结果显示石灰+ 过磷酸钙对降低水稻体内的重金属含量效果最好，与对照相比，米中的Pb、Zn和Cd分别下 降了 61. 8%、14. 1%和45. 1%，水稻茎叶中的Pb和Zn分别比对照下降8. 1%和4.3% ;叶 面喷施KH2PO4溶液将水稻的产量从0. 61kg/m2提高到0. 68kg/m2,并且这种喷施措施也能有 效地降低水稻中的重金属含量。 中国专利文献号0附04003815六，公开（公告）日2014.08.27，公开了一种蔬菜重 金属Cd污染的叶面控制剂，包括2. 5mmol/L正娃酸乙醋、2. 5mmol/L娃酸钠、0. 1~0. 3wt% 磷酸二氢钾、100~400ymol/L硫酸锌和100~200ymol/L硫酸铁中的一种或多种，以及 0? 1~0? 2wt%的甘氨酸、0? 1~0? 2wt%丙氨酸和0? 5%WtEM菌剂，来阻遏Cd的吸收和转 运入蔬菜可食部位，降低重金属Cd对蔬菜生长的毒害的功效，提高蔬菜的产量和品质。上 述技术都是通过抑制作物对重金属的吸收或转运，来降低作物中的重金属含量，达到粮食 安全的目的。无法解决土壤重金属污染修复的本质问题。 目前大多数植物修复技术都集中在对各种重金属具有富集或超富集能力的植物 筛选与利用方面，但由于植物对各种重金属污染的耐受能力、吸收和体内转运能力均存在 明显的局限性，重金属污染的植物修复技术存在效率低、修复年限过长的明显缺陷。提高植 物对重金属污染修复的效率是该技术能够大面积生产应用的关键。现有用于提高植物修复 效率的技术基本上都是通过在土壤中添加重金属螯合剂、土壤微生物等来活化土壤中的重 金属离子，提高植物对重金属的吸收效率，增加植物对重金属的富集量来实现的。 然而，对土壤重金属的活化也会带来较严重的负面效应：1) 土壤重金属活化后更 容易通过淋溶等途径扩散，污染周边水体或农田，增加二次污染的风险；2)活化后的重金 属对植物的毒性更大，会导致植物的中毒死亡，缩小可用于植物修复的理金属污染适用范 围。另外，这些活化土壤重金属的技术主要是依赖于增加植物根系对重金属的吸收效率，并 不是直接增加植物地上茎叶对重金属的富集量，还要受到植物体内对吸收的重金属向地上 茎叶转运效率、重金属毒害增加后植物生长受到抑制等方面的限制。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种促进重金属污染植物修复效率的 方法，不仅消除了污染土壤中重金属的活化所带来的环境风险，而且能够降低或去除重金 属对植物的毒害，扩大植物对重金属污染修复的适用范围，提高植物修复的效率。 本专利技术是通过以下技术方案实现的： 本专利技术通过在重金属污染土壤或水体上种植对重金属具有富集或超富集能力的 植物，当植物主茎出叶后，对叶片喷洒重金属污染修复促进剂，促使植物将重金属污染大量 富集在枯老叶中，通过收获植物的枯老叶实现重金属污染的移除，多年生植物种植一次后 可连续收获多年直至修复完成。 由于叶面喷洒植物修复促进剂后，磷酸根离子能够快速渗透进入植物叶片组织 中，并与植物从污染土壤中吸收的重金属离子或重金属螯合物发生化学反应，产生不溶性 的重金属磷酸盐，不断地沉积在植物叶片的细胞壁、细胞质、液泡中或者叶片的角质层中， 降低叶片中活性重金属的浓度，并通过茎叶与根系中活性重金属的浓度差拉力来促进根系 对重金属污染的吸收和向茎叶中的转运效率，从而较大幅度地提高植物对重金属污染土壤 或水体的修复效率。 所述的植物包括但不限于：草地早熟禾、高羊茅、遏蓝菜、水萌芦等。 所述的污染土壤是指，满足重金属镉含量范围在0. 25~200mg/kg、铅含量范围在 50~4000mg/kg、铜含量范围在50~4000mg/kg、络含量范围在90~4000mg/kg、锌含量范 围在200~4000mg/kg中的至少一个条件。 所述的主茎出叶是指：植物的主茎上长出第六片叶片。 所述的收割是指：针对多年生植物，定时收获植物的枯老叶；针对一年生植物，在 植物接近成熟时，收获全株植物；随着叶片的生长，叶片的累积的重金属越来越多，枯叶、老 叶中积累了大量的重金属，而新生叶、功能叶中的重金属则相对较少，叶片正常的光合、蒸 腾功能和生长并不受到明显的影响。 所述的重金属污染植物修复促进剂中含有：0. 1~2.Owt%的磷酸根离子（PO广、 HPO42 -、H2PCV)以及0. 02~0. 05wt%的渗透剂JFC(8碳辛醇聚氧乙烯醚）。 所述的磷酸根离子（P043 _、HPO42、H2PO4J的来源包括但不限于：磷酸二氢钾、磷 酸铵、过磷酸钙等。 技术效果 与现有技术相比，本专利技术采用的植物修复促进剂能够促进内含的磷酸根离子通过 植物叶面吸收快速进入叶片体内，与植物体内的毒性重金属离子或重金属螯合物发生化学 反应，形成重金属磷酸盐，如：磷酸镉、磷酸铅、磷酸铜、磷酸铬、磷酸锌等。这些重金属磷酸 盐的化学形态不活跃，不溶或难溶于水，对植物细胞不再具有毒或者毒性极低，并不断地沉 积在植物茎叶的细胞壁、细胞质、液泡中或者叶片的角质层中，从而去除或降低了重金属对 植物的毒性作用。同时还能够有效提高植物对重金属污染的耐受能力，提高可用于植物修 复的重金属污染的浓度阈值。 由于地上叶片中的重金属与外源喷洒促进剂中的磷酸根不断发生化学反应形成 磷酸盐的沉淀，降低了茎叶中活性重金属浓度，而叶片中活性重金属浓度的降低能够进一 步促进根系对土壤或水体中重金属的吸收及其向地上部分茎叶的转运效率，从而显著提高 植物对重金属的修复效率。 本专利技术技术效果进一步包括： 1)使用方法简单、安全，莖叶中反应产生的重金属磷酸盐不溶或难溶于水，沉积在 植物体内，通过植物收获移除土壤或水体中的重金属，产生二次污染的风险极小。 2)植物修复的效率显著提高，磷酸化反应把茎叶中的重金属从可溶态转化为不溶 态，不仅直接增加地上茎叶中重金属的富集量，而且还能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进重金属污染植物修复效率的方法，其特征在于，通过在重金属污染土壤或水体上种植对重金属具有富集或超富集能力的植物，当植物主茎出叶后，对叶片喷洒重金属污染修复促进剂，并在植物生长季节中通过收割植物的枯老叶实现重金属污染的移除。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆龙，王恺，孟德鹏，王舒婷，董沁，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31