一種利用野生觀賞植物婆婆納修復(fù)石油烴污染土壤的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油污染土壤的環(huán)境修復(fù)技術(shù)，具體地說是一種利用野生觀賞植物婆婆納修復(fù)石油污染土壤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤是人類賴以生存最基本的環(huán)境要素之一，也是微生物、植物和動物的重要活動場所。土壤在為人類的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市發(fā)展提供資源基礎(chǔ)的同時，也不得不承載人類排放的各類污染物(參考文獻(xiàn)1:周啟星.2006.土壤環(huán)境污染化學(xué)與化學(xué)修復(fù)研究最新進(jìn)展.環(huán)境化學(xué)，03:257-265)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，過去四十多年中，全世界至少有數(shù)十億噸有害物質(zhì)被釋放到土壤中，僅我國農(nóng)田遭受的工業(yè)“三廢”污染已有I億多畝(參考文獻(xiàn)2周啟星，宋玉芳.2001.植物修復(fù)的技術(shù)內(nèi)涵及展望.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，03:48-53)。針對石油污染來說，其不僅污染程度嚴(yán)重，毒性也很大。石油烴組組分中的苯系物(如苯、酚類等污染物質(zhì))、芳香烴類物質(zhì)等經(jīng)人體較長時間接觸并暴露后，會引起身體不適如頭痛、暈眩、惡心，有些甚至具有強(qiáng)烈的三致(致癌、致畸、致突變)作用(參考文獻(xiàn)3:Bell T.H.Joly S.,Pitre F.E.etal.2014.1ncreasing phytoremediat1n efficiency and reliability using novelomics approaches.Trends in B1technology.32(5): 271-280)。石油經(jīng)疏水性比較強(qiáng)，在土壤中會破壞土壤結(jié)構(gòu)，毒害植物根系，導(dǎo)致土壤中微生物群落的多樣性減少，土壤中的原生動物銷聲匿跡。介于土壤資源的有限性及石油污染日益嚴(yán)重化、普遍化的現(xiàn)狀，對石油污染土壤的修復(fù)、治理已引起相當(dāng)?shù)闹匾?，污染土壤的修?fù)技術(shù)也成為當(dāng)前環(huán)境領(lǐng)域日益活躍的研究方向之一(參考文獻(xiàn)4:Alkorta 1.and Garbisu C.2001.Phytoremediat1n oforganic contaminants in soils.B1resource Technology.79:273-276)。
[0003]經(jīng)過近年來的不斷探索，污染土壤的修復(fù)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)等各項(xiàng)措施都發(fā)揮了非常重要的實(shí)踐意義(參考文獻(xiàn)5:曲向榮，孫約兵，周啟星.2008.污染土壤植物修復(fù)技術(shù)及尚待解決的問題.環(huán)境保護(hù)，12:45-47)。相對而言，換土法、化學(xué)淋洗法、溶劑浸提法等傳統(tǒng)的物理、化學(xué)修復(fù)方法成本仍然較高，易導(dǎo)致二次污染，并且破壞土壤的基本理化性質(zhì)和相關(guān)生態(tài)過程;微生物修復(fù)技術(shù)則受環(huán)境因素的影響較大，不適于污染物含量過高或過低的環(huán)境，特定類群的微生物往往也只能修復(fù)某一類型的污染物，并且可能會給土壤和地下水帶來生物性污染(參考文獻(xiàn)6:Zhuang X.,Han Z.,BaiZ.et al.2010.Progress in decontaminat1n by halophiIic microorganisms insaline wastewater and soil.Environmental Pollut1n.158(5): 1119-1126)。而植物修復(fù)技術(shù)具有成本低、不破壞土壤結(jié)構(gòu)、可進(jìn)行大面積原位操作、無二次污染等特點(diǎn)，因此作為一項(xiàng)綠色、經(jīng)濟(jì)的修復(fù)技術(shù)，逐漸成為污染土壤修復(fù)最有效而可行的方法之一(參考文獻(xiàn)7:苗欣宇，周啟星.2015.污染土壤植物修復(fù)效率影響因素研究進(jìn)展.生態(tài)學(xué)雜志，03:870-877) ο
[0004]從修復(fù)植物來看，常用的修復(fù)植物包括喬木、草類、作物、水生植物等。近年來，花卉植物開始應(yīng)用于土壤修復(fù)，并顯現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。狹義的花卉概念中，“花”單指植物的繁殖器官，“奔”則是草本植物的總稱，因此狹義的花卉僅指草本的觀花植物和觀葉植物(參考文獻(xiàn)8:劉家女，周啟星，孫挺，等.2007.花卉植物應(yīng)用于污染土壤修復(fù)的可行性研究.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，07:1617-1623)。廣義的花卉是指具有一定觀賞價值的植物的總稱，如觀花、觀葉、觀芽、觀莖植物，草本、木本、喬木、灌木，水生、陸生植物等等，種類繁多，不可勝計(jì)。相對于一般植物，花卉植物應(yīng)用于土壤修復(fù)能夠進(jìn)一步美化環(huán)境，減少進(jìn)入食物鏈和對人體產(chǎn)生危害的風(fēng)險(xiǎn);此外，人類在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中積累了豐富的品種選育、花卉栽培以及病蟲害防治等經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用花卉植物將更利于工程管理和人工養(yǎng)護(hù)。因此，花卉植物在污染土壤的修復(fù)應(yīng)用中具備巨大的市場和潛力。
[0005]迄今為止，國內(nèi)外已經(jīng)有不少植物修復(fù)石油烴污染土壤的研究報(bào)道，但發(fā)現(xiàn)的高效修復(fù)植物多為牧草類和作物類，少見花卉植物來修復(fù)石油污染土壤的報(bào)道。并且，植物生長受到氣候條件、地形地貌、土壤性質(zhì)等的深刻影響(參考文獻(xiàn)9:Li X.,Feng Y.andSawatsky N.1997.1mportance of soi1-water relat1ns in assessing the endpointof b1remediated soils: 1.Plant growth.PLANT AND SOIL.192(2): 219-226)，具有良好修復(fù)效果的植物進(jìn)入到另一個環(huán)境未必能得到同樣理想的修復(fù)效果，所以更好地適應(yīng)于污染環(huán)境的本土物種的篩選成為植物修復(fù)的首選工作。然而，利用野生觀賞植物修復(fù)石油污染土壤的研究處于起步階段，并且鹽堿脅迫下的野生觀賞植物修復(fù)研究也是未見報(bào)道。所以，針對石油烴污染土壤的花卉修復(fù)植物的篩選仍有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對上述技術(shù)分析和存在問題，提供一種利用野生觀賞植物婆婆納[Veronica polita Fries]修復(fù)石油經(jīng)污染土壤的方法，該方法費(fèi)用低、對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染;利用野生觀賞植物品種，適宜大面積工程操作，管理粗放簡單，同時又可以美化環(huán)境。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0008]一種利用野生觀賞植物婆婆納修復(fù)石油烴污染土壤的方法，利用植株及根際圈微生物的吸收、降解作用來實(shí)現(xiàn)降解土壤中的石油烴，詳細(xì)步驟如下:
[0009]I)采用播種種植或土培育苗-幼苗移植的方法，將婆婆納分別種植于污染比重為I %w/w一4%w/w濃度的石油經(jīng)污染土壤中，測定土壤的最大持水量，并按照最大持水量的60 %每日澆水一次;當(dāng)婆婆納長到成熟期或開花期時，將其整體移走；
[0010]2)重復(fù)在上述土壤中種植婆婆納，連續(xù)降低土壤中的石油烴污染濃度，直至土壤中的石油烴含量達(dá)到國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)或生態(tài)安全指標(biāo)為止。
[0011]本發(fā)明所采用的婆婆納屬于管狀花目玄參科，是一年至二年生宿根植物，中國各地普遍野生，種植粗放便于管理。婆婆納花有藍(lán)、白、粉三種顏色，具備很好的觀賞價值。婆婆納的植物分類學(xué)特征如下:植株有短柔毛;莖自基部分枝，下部匍匐地面;三角狀圓形或近圓形的葉子在莖下部對生，上部互生，邊緣有圓齒;早春開紫紅色小花，單生于苞腋;果期3 — 5月。婆婆納喜光，耐半陰，忌冬季濕澇。種植中對水肥條件要求不高，但喜肥沃、濕潤、深厚的土壤，生長適溫15-25°C。婆婆納還具有很好的藥用價值，主要成份為:阿魏酸、3-0-乙酰齊墩果酸、3，4-二甲基桂皮酸、胡蘿卜苷、β_谷留醇、甘露醇等，可涼血止血、理氣止痛，常用于吐血、疝氣、睪丸炎、白帶病的治療。
[0012]本方法的優(yōu)點(diǎn)是:婆婆納是一種高效修復(fù)石油烴污染的野生觀賞植物，對土壤中低、高濃度的石油烴污染物均具有較強(qiáng)的忍耐力和一定的降解能力。利用婆婆納修復(fù)石油烴污染土壤，其費(fèi)用低、工程量小;對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染，不破壞土壤結(jié)構(gòu);利用野生觀賞植物品種，適宜大面積工程操作，管理粗放簡單，同時又可以美化環(huán)境。當(dāng)婆婆納長到成熟期或開花期時，可將其整體移走作為觀賞花卉即商品出售。因此，婆婆納修復(fù)石油污染土壤是一種高效、經(jīng)濟(jì)的綠色修復(fù)技術(shù)，充分實(shí)現(xiàn)了生態(tài)效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。
【附圖說明】
圖1為不同石油烴污染濃度下婆婆納及對照組對土壤總石油烴的降解率比較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例:
[0014]一種利用野生觀賞植物婆婆納修復(fù)石油烴污染土壤的方法，利用植株及根際圈微生物的吸收、降解作用來實(shí)現(xiàn)降解土壤中的石油烴，婆婆納對石油烴污染土壤的溫室盆栽修復(fù)實(shí)驗(yàn)如下:
[0015]實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)在天津市南開大學(xué)泰達(dá)學(xué)院溫室中進(jìn)行，地處天津市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，屬溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，年降水量在500-600左右。實(shí)驗(yàn)所用土壤采自于天津市大港油田。
[0016]采集石油污染土壤后，將其置于陰涼處風(fēng)干，去除砂礫、樹葉等雜質(zhì)后過2_篩。測定石油污染土壤的總石油烴含量，然后將其與清潔土壤按照一定比例充分混合，以配制成所需濃度梯度的石油烴污染土壤。試驗(yàn)共設(shè)3個處理組，分別為:CK(清潔土壤)、污染土壤A-總石油經(jīng)濃度為11874mg/kg(污染濃度約為1%)、污染土壤8-總石油經(jīng)濃度為3898611^/1^(污染濃度約為4% )，每個處理設(shè)3個平行組。
[0017]用于盆栽實(shí)驗(yàn)的花盆上口直徑為230mm，高為180mm，每盆裝土三斤。實(shí)驗(yàn)前先將土壤淋水澆透，待平衡超過兩周后，將婆婆納的種子直接播撒或?qū)⒂酌缫圃杂谂柚?，每?株。實(shí)驗(yàn)前期測定土壤的最大持水量，按照最大持水量的60%每日早八點(diǎn)定時澆水一次，以使其生物量生長最大、污染物降解率最高。澆水方式采用頂部噴灑澆水和底部托盤澆水相結(jié)合的方式，以促進(jìn)植株的根部生長。采用異位修復(fù)種植時，先將盆土澆透水，移植時間宜在傍晚，也可通過大田直接種植來進(jìn)行原位修復(fù)。
[0018]待婆婆納生長至成熟期或開花期后將其收獲。將收獲的植株用自來水清洗干凈再用去離子水清洗，瀝去水分，進(jìn)行地上部分鮮重和根部鮮重的稱重。土壤樣品用真空冷凍干燥機(jī)進(jìn)行24小時干燥脫水，然后用索提法測定土壤總石油烴含量，提取劑為分析純二氯甲烷。
[0019]實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
[0020]待婆婆納生長至成熟期或開花期時將其收獲，此時婆婆納生長狀況良好，無落葉、枯萎、倒伏等明顯的中毒癥狀。石油污染土壤中婆婆納的生物量收到了抑制作用，但是相對于無污染組并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的降低。
[0021]圖1所示為不同石油烴污染濃度下婆婆納對土壤總石油烴的降解率。對照組對總石油烴也有一定的去除效果，這說明土壤中存在一定的淋濾、光解、揮發(fā)等自然降解作用。但是當(dāng)土壤石油烴濃度為11874mg/kg (污染比重約為I % w/w)時，種植婆婆納組的總石油烴降解率為45.52%，顯著高于空白對照組的29.44% ;當(dāng)土壤總石油烴濃度為38986mg/kg(污染比重約為4%w/w)時，種植婆婆納組的總石油烴降解率為19.34%，而對照組僅為9.46 %。也就是說，在低、高濃度的石油烴污染土壤中，種植婆婆納后，土壤中的總石油烴去除率相對于對照組都有顯著提高。因此可以推斷:婆婆納對于低(污染比重約l%，w/w)、高(污染比重約4%，w/w)濃度之間的石油烴污染土壤都具備一定的修復(fù)效果。在上述不同污染比重的土壤中重復(fù)種植婆婆納2—5次后，即可使土壤中的石油烴含量達(dá)到國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)或生態(tài)安全指標(biāo)。當(dāng)然，本發(fā)明方法并不局限于土壤總石油烴濃度為1% —4%的范圍內(nèi)的修復(fù)，超出該范圍的污染土壤，本發(fā)明方法同樣對石油烴具有降解效果，只是在上述范圍內(nèi)，其降解效果最佳。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用野生觀賞植物婆婆納修復(fù)石油烴污染土壤的方法，其特征在于:利用植株及根際圈微生物的吸收、降解作用來實(shí)現(xiàn)降解土壤中的石油烴，步驟如下: 1)采用播撒種子或土培育苗-幼苗移植的方法，將婆婆納種植于污染比重為l%w/w—4%w/w濃度的石油烴污染的土壤中，測定土壤的最大持水量，按照最大持水量的60%每日澆水一次，當(dāng)婆婆納長到成熟期或開花期時，將其整體移走； 2)重復(fù)在上述土壤中種植婆婆納，連續(xù)降低土壤中的石油烴污染濃度，直至土壤中的石油烴含量達(dá)到國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)或生態(tài)安全指標(biāo)為止。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用野生觀賞植物婆婆納修復(fù)石油烴污染土壤的方法，其特征在于:每日澆水時間為早晨8點(diǎn)一早晨9點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用野生觀賞植物婆婆納修復(fù)石油烴污染土壤的方法，其特征在于:步驟2)中重復(fù)在土壤中種植婆婆納的次數(shù)為2—5次。
【專利摘要】一種利用野生觀賞植物婆婆納修復(fù)石油烴污染土壤的方法，利用植株及根際圈微生物的吸收、降解作用來實(shí)現(xiàn)降解土壤中的石油烴，詳細(xì)步驟如下：采用播種種植或土培育苗?幼苗移植的方法，將婆婆納分別種植于石油烴污染土壤中，測定土壤的最大持水量，并按照最大持水量的60％每日澆水一次；當(dāng)婆婆納長到成熟期或開花期時，將其整體移走；重復(fù)在上述土壤中種植婆婆納，連續(xù)降低土壤中的石油烴污染濃度，直至土壤中的石油烴含量達(dá)到國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)或生態(tài)安全指標(biāo)為止。本方法的優(yōu)點(diǎn)是：費(fèi)用低、工程量小、對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染、不破壞土壤結(jié)構(gòu)，是一種高效、經(jīng)濟(jì)的綠色修復(fù)技術(shù)，充分實(shí)現(xiàn)了生態(tài)效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。
【IPC分類】B09C1/00
【公開號】CN105710121
【申請?zhí)枴緾N201610237372
【發(fā)明人】程立娟, 王亞男, 周啟星
【申請人】南開大學(xué)