一種利用超富集植物牛筋草治理銻污染土壤和水體的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及治理環(huán)境污染的植物修復(fù)技術(shù)，特別涉及利用超富集植物治理重金屬污染土壤和水體的方法，具體的說(shuō)是一種利用超富集植物牛筋草（Eleusineindica）治理銻污染土壤和水體的方法。本發(fā)明通過(guò)在含銻污染的土壤或水體中種植牛筋草，利用其在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)銻的超富集能力，將土壤或水體中的銻向其地上部分轉(zhuǎn)移，當(dāng)牛筋草植株長(zhǎng)到成熟時(shí)期，將整個(gè)植株或其地上部分收割并從污染土壤或水體中移走，再在銻污染土壤或水體中重復(fù)上述種植及收割并移走牛筋草的操作過(guò)程，直至土壤或水體銻含量達(dá)到環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到去除土壤或水體中銻污染的目的。
【專利說(shuō)明】一種利用超富集植物牛筋草治理銻污染土壤和水體的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及治理污染環(huán)境的植物修復(fù)技術(shù)，特別涉及利用超富集植物治理重金屬污染土壤和水體的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展，重金屬污染通過(guò)各種途徑進(jìn)入環(huán)境，使污染日益加劇。各種重金屬污染進(jìn)入水體和土壤環(huán)境后，被植物吸收，從而進(jìn)入食物鏈，危害人體健康。重金屬污染治理已成為了當(dāng)前刻不容緩的任務(wù)。
[0003]銻是一種分布廣泛的有毒有害重金屬元素，巴塞爾公約將銻列為危險(xiǎn)廢物。銻對(duì)人體及生物的危害巨大，其毒性作用同砷相似，為巰基毒物，吸收后可與體內(nèi)某些酶的巰基相結(jié)合，以致破壞組織新陳代謝，損害心、肝、腎及神經(jīng)系統(tǒng)。銻的粉塵及煙霧對(duì)皮膚粘膜有刺激作用，臨床上可以新奇皮炎及口腔、鼻粘膜的炎癥。
[0004]銻的主要存在形式是三氧化二銻和三硫化二銻兩種。銻及其化合物用途廣泛，主要用于生產(chǎn)陶瓷，玻璃，電磁，油漆，煙火材料，合金，驅(qū)蟲劑，阻燃劑等。中國(guó)式銻儲(chǔ)量大國(guó)，據(jù)美國(guó)地址調(diào)查局2011年發(fā)布的世界礦產(chǎn)資源綜述表面，全球探明儲(chǔ)量約180萬(wàn)噸，而中國(guó)占95萬(wàn)噸，居全球首位。銻的廣泛開采及使用，導(dǎo)致其污染問題日益嚴(yán)重，銻污染治理已逐級(jí)成為環(huán)境污染治理領(lǐng)域的重要研究方向。
[0005]經(jīng)過(guò)近年來(lái)的不斷探索，污染土壤的修復(fù)技術(shù)得到了較快的發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)主要包括物理修復(fù)技術(shù)，化學(xué)修復(fù)技術(shù)，生物修復(fù)技術(shù)。生物修復(fù)技術(shù)主要有職務(wù)修復(fù)技術(shù)和微生物修復(fù)技術(shù)。
[0006]植物修復(fù)技術(shù)就是利用植物來(lái)治理污染了的環(huán)境，即利用植物及其根際圈微生物體系的吸收、揮發(fā)和轉(zhuǎn)化及降解等作用機(jī)理來(lái)清除污染環(huán)境中的污染物質(zhì)。廣義的植物修復(fù)包括利用植物凈化空氣，利用植物及其根際圈微生物凈化污水和治理污染土壤，主要包括重金屬、放射性核素及有機(jī)污染物等。狹義的植物修復(fù)主要指利用植物及根際圈微生物體系清潔污染土壤，包括無(wú)機(jī)和有機(jī)污染物。而通常所說(shuō)的植物修復(fù)主要指利用超富集植物的提取作用出去污染土壤中的重金屬，即通過(guò)重復(fù)種植和收獲超富集植物將污染土壤中的重金屬濃度降到可接受水平。植物修復(fù)技術(shù)具有費(fèi)用低、效果好、可操作性強(qiáng)、不破壞土壤和水體基本結(jié)構(gòu)與功能、不引起二次污染、保持水體、美化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有潛力的污染治理技術(shù)。
[0007]植物修復(fù)技術(shù)的前提是找到對(duì)某種或某些重金屬具有特殊吸收富集能力的超富集植物。超富集植物也叫超積累植物，這一定義最初是由Books提出的，當(dāng)時(shí)是用來(lái)命名莖中鎳的含量大于1000 mg/kg的植物?，F(xiàn)在超富集植物的概念已經(jīng)擴(kuò)大到植物多所有金屬元素的超富集現(xiàn)象，即能超富集一種金屬元素或同時(shí)能富集幾種金屬元素的植物，超富集通常指對(duì)重金屬的吸收累積量超過(guò)一般植物的100倍。目前國(guó)際上有關(guān)衡量超富集植物的常用標(biāo)準(zhǔn)為:一是臨界含量特征，即植物地上部分(主要指莖或葉)富集的重金屬量是普通植物在同一生長(zhǎng)條件下的100倍以上，銻的臨界濃度為1000 mg/kg ;二是轉(zhuǎn)移特征，即植物地上部分(主要指莖或葉)重金屬含量大于其根部重金屬含量。三是耐性特征，是指植物對(duì)重金屬具有較強(qiáng)的耐性，植物能正常生長(zhǎng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種利用超富集植物牛筋草治理銻污染土壤和水體的方法。該方法具有費(fèi)用低、效果好、可操作性強(qiáng)、不破壞土壤或水體基本結(jié)構(gòu)與功能、不引起二次污染、保持水體、美化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明通過(guò)在含銻污染的土壤或水體中種植牛筋草，利用其在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)銻的超富集能力，將土壤或水體中的銻向植物地上部分轉(zhuǎn)移，當(dāng)牛筋草種植到植株成熟時(shí)期，將整個(gè)植株或其地上部分收割并從污染土壤或水體中移走，再在銻污染土壤或水體中重復(fù)上述種植及收割并移走牛筋草的操作過(guò)程，直至土壤或水體中銻含量達(dá)到環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到去除土壤或水體中的銻的目的。
[0010]本發(fā)明所用植物為禾本科糝屬植物牛筋草,英文名為Eleusine indica。
[0011]牛筋草，一年生草本。根系極發(fā)達(dá)。桿叢生，基部?jī)A斜，高10-90 cm。葉鞘兩側(cè)壓扁而具脊，松弛，無(wú)毛或疏生撫毛；葉舌長(zhǎng)約1mm，葉片平展，線形，長(zhǎng)10-15cm,寬3-5 mm,無(wú)毛或上面被疣基柔毛。穗狀花序2-7個(gè)，指狀著生于桿頂，很少單生，長(zhǎng)3-10 cm，寬3-5mm;小穗長(zhǎng)4-7 mm,寬2-3 mm,含3-6小花；穎披針形,具脊,脊粗糙,第一穎長(zhǎng)1.5-2 mm,第二穎長(zhǎng)2-3 mm，第一外稃3-4 mm，卵形，膜質(zhì)，脊上有狹翼，內(nèi)稃短于外稃，具2脊，脊上具狹翼。囊果卵形，長(zhǎng)約1.5 _，基部下凹，具有明顯的波狀皺紋。鱗被2，折疊，具5脈。染色體2n=18.花果期6-10月。
[0012]牛筋草對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，容易種植，可廣泛產(chǎn)于我國(guó)南北各省區(qū)，多生于荒蕪之地及道路旁。分布于全世界溫帶和熱帶地區(qū)。
[0013]牛筋草生長(zhǎng)范圍廣泛，其生態(tài)特點(diǎn)隨生長(zhǎng)環(huán)境不同而有所變化，在我國(guó)東南部的生態(tài)特點(diǎn)為:4月中下旬出苗，4月上中旬進(jìn)入發(fā)生高峰，6-8月發(fā)生少，部分種子一年內(nèi)可生兩代，秋季成熟的種子在土壤中休眠3個(gè)多月，在0-1 cm 土壤中發(fā)芽率高，深3 cm以上不發(fā)芽。發(fā)芽需在5-40 °C變溫條件下，且需有光照。恒溫條件下發(fā)芽率低，無(wú)光照發(fā)芽率不良。
[0014]牛筋草作為超富集銻植物在我國(guó)尚屬首次發(fā)現(xiàn)，在國(guó)際上亦未見過(guò)相關(guān)報(bào)道。采集于我國(guó)某銻污染區(qū)的牛筋草所含銻的量符合國(guó)際上有關(guān)超富集植物的衡量標(biāo)準(zhǔn)；其地上部分銻含量高達(dá)2120 mg/kg，超過(guò)其臨界濃度；根部銻含量為430 mg/kg，小于其地上部分，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于I ;對(duì)銻有較強(qiáng)的耐性，植物能夠正常生長(zhǎng)。
[0015]本發(fā)明所述的種植牛筋草是指可采用土培和水培兩種栽培方式。土培方式即采用土壤作為植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的環(huán)境介質(zhì)的栽培方式，將植物種子直接播種或?qū)⒅参镉酌缰苯釉耘嘣谕寥乐?，并在種植過(guò)程中提供植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所需的光照、溫度、水分等條件及其生長(zhǎng)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以保證植物能正常生長(zhǎng)發(fā)育；植物生長(zhǎng)發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由土壤環(huán)境所含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)直接提供，或通過(guò)人工施肥添加外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式提供，氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的添加量為0.01-0.5 g/kg ;植物生長(zhǎng)發(fā)育所需水分由自然降水方式提供，或通過(guò)人工灌溉方式提供，水分在20%-100%田間持水量范圍內(nèi)；植物生長(zhǎng)發(fā)育所需光照和溫度由室外自然條件提供，溫度在5-40 °C范圍內(nèi)。水培方式即采用水體作為植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的環(huán)境介質(zhì)的栽培方式，將植物幼苗栽培于水體中，植物通過(guò)根部與水體接觸，通過(guò)支撐介質(zhì)穩(wěn)固在水體上，并在種植過(guò)程中提供植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所需光照、溫度、水分等條件及生長(zhǎng)發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以保證植物能正常生長(zhǎng)發(fā)育；利用浮床作為植物固定在水體中的支撐介質(zhì)，植物根部通過(guò)浮床上鉆的小孔直接與水體接觸；植物生長(zhǎng)發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由水體環(huán)境所含營(yíng)養(yǎng)植物直接提供，或通過(guò)人工施肥添加外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式提供，氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的添加量為0.01-0.5 g/kg ;植物生長(zhǎng)發(fā)育所需水分由水體自身提供；植物生長(zhǎng)發(fā)育所需光照和溫度由室外自然條件提供，溫度在5-40 °C范圍內(nèi)。
[0016]本發(fā)明所述的土壤和水體是指含有銻污染的土壤和水體。
[0017]本發(fā)明所述牛筋草來(lái)源于我國(guó)某銻污染區(qū)，利用其種子進(jìn)行繁殖或利用自然生長(zhǎng)在銻污染區(qū)的牛筋草幼苗進(jìn)行栽培。牛筋草種子的繁殖溫度要求在5-40 °C范圍內(nèi)，水分要求在20%-100%田間持水量范圍內(nèi)，播種深度要求為0-2 cm范圍內(nèi)。將牛筋草種子直接播種在銻污染土壤中，或?qū)⒂酌缙诘呐＝畈菰耘嘣阡R污染土壤或有浮床為固定支撐介質(zhì)的水體中。
[0018]本發(fā)明所述收割并移走牛筋草是指將牛筋草種植到植株成熟時(shí)期，將其整個(gè)植株或其地上部分收割，并從污染土壤或水體中移走；再在銻污染土壤或水體中重復(fù)上述種植及收割并移走牛筋草的操作過(guò)程，直至土壤中銻含量達(dá)到環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到將土壤或水體中的銻污染去除的目的。
[0019]本發(fā)明有以下顯著優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明所采用的植物牛筋草是一種超富集銻植物，在我國(guó)尚屬首次發(fā)現(xiàn)，在國(guó)際上亦未見過(guò)相關(guān)報(bào)道。該植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，生長(zhǎng)范圍廣，容易種植，為研究銻污染植物修復(fù)提供了寶貴的植物資源。
[0020]2.本發(fā)明所述的一種利用超富集植物牛筋草治理銻污染土壤和水體的方法，具有費(fèi)用低、效果好、可操作性強(qiáng)、不破壞水體或土壤基本結(jié)構(gòu)與功能、不引起二次污染、保持水土、美化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。
[0021]3.本發(fā)明所述的一種利用超富集植物牛筋草治理銻污染土壤和水體的方法，可大面積推廣應(yīng)用。

【具體實(shí)施方式】
[0022]在某提污染區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)研究，該污染區(qū)土壤中銻的平均含量為110 mg/kg，利用該銻污染區(qū)自然生長(zhǎng)的牛筋草進(jìn)行種植，溫度在5-40 °C范圍內(nèi)，水分在20%-100%田間持水量范圍內(nèi)；當(dāng)牛筋草植株長(zhǎng)到成熟時(shí)期，將其整個(gè)植株收割，并從污染土壤中移走。經(jīng)分析測(cè)定，牛筋草地上部分銻的平均含量達(dá)2120 mg/kg，根部銻平均含量為430 mg/kg。植物對(duì)銻有較強(qiáng)的耐性，植物生長(zhǎng)正常，株高達(dá)30-40 cm。該試驗(yàn)表明，牛筋草為超富集銻植物，可用于治理銻污染土壤和水體。
【權(quán)利要求】
1.一種利用超富集植物牛筋草治理銻污染土壤和水體的方法，其特征在于:在含銻污染的土壤或水體中種植牛筋草，利用其自然生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)銻的超富集能力，將土壤或水體中的銻向植物地上部分轉(zhuǎn)移，當(dāng)牛筋草長(zhǎng)到成熟時(shí)期，將整個(gè)植物或其地上部分收割并從污染土壤或水體中移走，再在銻污染土壤或水體中重復(fù)上述種植及收割并移走牛筋草的操作過(guò)程，直到土壤或水體中銻含量達(dá)到環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到去除土壤或水體中銻污染的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用超積累植物牛筋草治理銻污染和水體的方法，其特征在于:所述種植牛筋草是指可采用土培方式種植，即采用土壤作為植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的環(huán)境介質(zhì)，將植物種子直接播種或?qū)⒅参镉酌缰苯釉耘嘣谕寥乐?，并在種植過(guò)程中提供植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所需光照、溫度、水分等條件及其生長(zhǎng)發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以保證植物能正常生長(zhǎng)發(fā)育；植物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由土壤環(huán)境所含營(yíng)養(yǎng)植物提供，或通過(guò)人工施肥添加外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式提供，氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的添加量為0.01-0.5 g/kg ;植物所需水分由自然降水方式提供，或通過(guò)人工灌溉方式提供，水分在20%-100%田間持水量范圍內(nèi)；植物生長(zhǎng)發(fā)育所需光照和溫度由室外自然條件提供，溫度在5-40 °C范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用超富集植物牛筋草治理銻污染土壤和水體的方法，其特征在于:所述種植牛筋草是指可采用水培方式種植，即采用水體作為植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的環(huán)境介質(zhì)，將植物幼苗直接栽培在水體環(huán)境中，植物通過(guò)根部與水體接觸，通過(guò)支撐介質(zhì)穩(wěn)固在水體上，并在種植過(guò)程中提供植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所需光照、溫度、水分等條件及生長(zhǎng)發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以保證植物能正常生長(zhǎng)發(fā)育；利用浮床作為植物固定在水體中的支撐介質(zhì)，植物根部通過(guò)浮床上鉆的小孔直接與水體接觸；植物所需要營(yíng)養(yǎng)植物由水體環(huán)境所含營(yíng)養(yǎng)植物提供，或通過(guò)人工施肥添加外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式提供，氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的添加量為0.01-0.5 g/kg，植物所需水分由水體自身提供；植物生長(zhǎng)所需光照和溫度由室外自然條件提供，溫度在5-40 °〇范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用超富集植物牛筋草治理銻污染土壤和水體的方法，其特征在于:所述牛筋草來(lái)源于我國(guó)某銻污染區(qū)，利用其種子進(jìn)行繁殖或利用自然生長(zhǎng)在銻污染區(qū)的牛精彩幼苗進(jìn)行栽培，將牛筋草種子直接播種在銻污染土壤中，或?qū)⑴＝畈萦酌缰苯釉耘嘤阡R污染土壤或水體中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用超富集植物牛筋草治理土壤和水體污染的方法，其特征在于:將牛筋草種植到植株成熟時(shí)期，將其整個(gè)植株或其地上部分收割，并從污染土壤或水體中移走；再在銻污染土壤或水體中重復(fù)上述種植及收割并移走牛筋草的操作過(guò)程，直至土壤中銻含量達(dá)到環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到將土壤或水體中的銻污染去除的目的。
【文檔編號(hào)】C02F3/32GK104174637SQ201310189584
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月21日
【發(fā)明者】袁藝寧, 盧明 申請(qǐng)人:袁藝寧, 盧明