本發(fā)明屬于環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用艾草修復(fù)重金屬鎘污染土壤的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

2、近年來，隨著工業(yè)“三廢”排放、礦區(qū)開采冶煉以及農(nóng)用化學(xué)品的過度使用等，土壤重金屬污染問題日益嚴(yán)重。其中，農(nóng)田鎘(cd)污染情況最為嚴(yán)重。cd是一種有毒的非必需元素，其在大氣-土壤-植物系統(tǒng)中具有較強的遷移能力，且易被植物吸收、富集，并可通過食物鏈進入人體，最終危害人體健康。

3、由于重金屬cd的毒性較強，其在土壤中無法自我分解而長期存在，目前常采用物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)(如化學(xué)穩(wěn)定技術(shù)、隔離包埋技術(shù)、固化穩(wěn)定技術(shù)等)治理重金屬污染的土壤。但從實際角度來看，上述方法并沒有達到治理污染土壤的目的，只是將cd轉(zhuǎn)移或固定在土壤中，減少重金屬cd進入植物生態(tài)系統(tǒng)的量。此外使用該技術(shù)的經(jīng)濟成本較高，且易造成二次污染。因此，如何便捷、高效修復(fù)重金屬cd污染的土壤成為目前研究的熱點。

4、重金屬cd超富集植物是指能夠從土壤中超量富集cd，并將其轉(zhuǎn)移至地上部的植物。一般而言，超富集植物的地上部或葉片中cd含量可高于普通植物的100倍以上(即cd含量超過100mg/kg)，實現(xiàn)了對土壤中cd的有效去除及環(huán)境修復(fù)。近年來，將超富集植物用于修復(fù)cd污染的土壤已成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究熱點，但目前已發(fā)現(xiàn)的cd超富集植物大多存在生物量低、生長緩慢、地域性較強及土壤修復(fù)時間較長等缺點。因此，尋找一種多年生，生長快速、生物量大、一年可采收多次且環(huán)境適應(yīng)力強的植物對今后推廣植物修復(fù)技術(shù)具有重要意義。

5、艾(artemisia?argyilévl.et?van)為菊科蒿屬多年生草本或半灌木植物，具有生長快速、生物量大、萌發(fā)能力強、環(huán)境適應(yīng)能力強、地域分布廣泛以及一年多次收割等優(yōu)點，現(xiàn)有技術(shù)雖然記載了艾具有吸收和富集重金屬鎘的功能，但往往用于處理低濃度鎘污染的土壤，沒有記載艾能夠在高濃度鎘污染土壤存活甚至富集的作用，如專利cn101386018a公開了艾能夠處理鎘濃度100mg/kg以內(nèi)的污染土壤；專利cn117139353a艾草和葉芽鼠耳芥套作聯(lián)合修復(fù)鎘濃度3.0mg/kg的鎘污染土壤。

6、因此本發(fā)明選擇合適的植物來提高富集植物的修復(fù)效率，提供了一種修復(fù)重金屬鎘污染土壤的方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種利用艾草修復(fù)重金屬鎘污染土壤的方法及系統(tǒng)，本發(fā)明針對高濃度的鎘污染，能夠有效地從水土環(huán)境中吸收并富集鎘，為重金屬鎘污染土壤的生態(tài)修復(fù)提供了潛在的新工具，在鎘污染土壤修復(fù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種利用艾草修復(fù)水土環(huán)境中重金屬鎘污染的方法，包括：

4、將艾苗種植于鎘污染的水或土壤中生長，間隔設(shè)定的時間對艾草的莖葉進行收割，對收割的艾草處理以回收鎘。

5、在一些實施方式中，所述艾苗為蘄艾苗。

6、在一些實施方式中，向艾苗根部施加鞘脂桿菌(sphingobium?sp.)，優(yōu)選為鞘脂桿菌afp-15。

7、在一些實施方式中，每年收割艾草1-7次，優(yōu)選為5-7次。

8、在一些實施方式中，將艾苗種植于含鎘的土壤中生長，間隔設(shè)定的時間對艾草的莖葉進行收割，對收割的艾草處理以回收鎘。

9、在一些實施方式中，土壤中鎘的濃度為200-1000mg/kg，優(yōu)選為400-1000mg/kg，進一步優(yōu)選為500-1000mg/kg，更進一步優(yōu)選為800-1000mg/kg。

10、在一些實施方式中，將艾苗種植于含鎘的水中生長，間隔設(shè)定的時間對艾草的莖葉進行收割，對收割的艾草處理以回收鎘。

11、在一些實施方式中，將艾苗種植于蓄水容器中，蓄水容器中鎘污染的水，將艾苗栽植于鎘污染的水中，通過艾苗生長富集鎘元素除去水中的鎘元素。

12、在一些實施方式中，水中鎘的濃度為50-200mg/l，進一步優(yōu)選為100-200mg/l，更進一步優(yōu)選為150-200mg/l。

13、一種處理重金屬鎘污染的系統(tǒng)，包括：

14、蓄水容器，蓄水容器內(nèi)容納鎘污染水；

15、艾，艾植株栽植在蓄水容器，艾的根部浸沒在鎘污染水內(nèi)。

16、本發(fā)明的有益效果為：

17、1、本發(fā)明提供了一種利用艾草修復(fù)水土環(huán)境中重金屬鎘污染的方法，該方法利用艾草生長中對水土環(huán)境中鎘元素具有較好的富集效果和富集效率，能夠?qū)λ镰h(huán)境中殘留的鎘元素進行富集，對艾草進行收割后除去土壤中的鎘元素，且對水土環(huán)境中cd的富集效果和單株cd的積累量明顯優(yōu)于其他的植物。

18、2、本發(fā)明提供的重金屬鎘超級富集植物蘄艾，該植株不僅具有多年生、生長快速、生物量大、萌發(fā)能力強(一年可收5-7次)、適應(yīng)性強的特點，無需每年栽種或者收割后再行栽種，定期收割即可實現(xiàn)持續(xù)處理水土環(huán)境中的鎘元素，還能夠耐受高濃度鎘污染以及快速高效富集鎘能力。相較于現(xiàn)有鎘富集植物品種，蘄艾的經(jīng)濟價值高具有良好的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，是一種重金屬鎘污染土壤生態(tài)修復(fù)的潛在新工具，在鎘污染土壤修復(fù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

19、3、本發(fā)明的方法能夠處理低中高甚至超高濃度鎘污染的水土環(huán)境，隨著土壤中cd濃度的增加，艾仍能夠保持正常的生理活動，且高鎘(1000mg/kg?cdcl2·2.5h2o)環(huán)境對植株的生長發(fā)育并未產(chǎn)生較大的影響；在0-200mg/l?cdcl2·2.5h2o水體環(huán)境中，艾也能保持存活狀態(tài)，因此，在高濃度甚至超高濃度鎘的環(huán)境中，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有有效富集和處理鎘污染的效果。

20、4、本發(fā)明采用艾與脂鞘桿菌相結(jié)合，脂鞘桿菌afp-15能夠明顯提高cd脅迫下艾體內(nèi)cd含量的積累效應(yīng)，艾草與生物促生菌結(jié)合，進一步提高了艾草處理鎘污染的能力。

21、5、本發(fā)明采用的蘄艾的地域分布廣泛、環(huán)境適應(yīng)能力強。除極干旱與高寒地區(qū)外，在我國大部分地區(qū)都可以用于受重金屬鎘污染的農(nóng)田、礦區(qū)、工業(yè)廢棄地等的土壤修復(fù)。且蘄艾以根狀莖繁殖的速度較快，其在較短的生長期內(nèi)即可形成良好的地面覆蓋，蓋度幾乎可達100％，且適于收割，收割后的蘄艾植株進行安全處理或資源回收鎘，以減少環(huán)境風(fēng)險。

22、6、艾葉主要有效成分為揮發(fā)油類物質(zhì)，其揮發(fā)油不僅具有抑菌抗炎、抗病毒、平喘、鎮(zhèn)咳、祛痰、止血等功能，而且是香料工業(yè)、食品工業(yè)及化學(xué)品行業(yè)的重要原料，具有較高的經(jīng)濟價值，因此收割后的艾葉可以先用于提取揮發(fā)油，后進行資源回收處理。

技術(shù)特征：

1.一種利用艾草修復(fù)水土環(huán)境中重金屬鎘污染的方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的利用艾草修復(fù)水土環(huán)境中重金屬鎘污染的方法，其特征在于，所述艾苗為蘄艾苗。

3.如權(quán)利要求1所述的利用艾草修復(fù)水土環(huán)境中重金屬鎘污染的方法，其特征在于，向艾苗根部施加鞘脂桿菌(sphingobium?sp.)，優(yōu)選為鞘脂桿菌afp-15。

4.如權(quán)利要求1所述的利用艾草修復(fù)水土環(huán)境中重金屬鎘污染的方法，其特征在于，每年收割艾草1-7次，優(yōu)選為5-7次。

5.如權(quán)利要求1所述的利用艾草修復(fù)水土環(huán)境中重金屬鎘污染的方法，其特征在于，將艾苗種植于含鎘的土壤中生長，間隔設(shè)定的時間對艾草的莖葉進行收割，對收割的艾草處理以回收鎘。

6.如權(quán)利要求5所述的利用艾草修復(fù)水土環(huán)境中重金屬鎘污染的方法，其特征在于，土壤中鎘的濃度為200-1000mg/kg，優(yōu)選為400-1000mg/kg，進一步優(yōu)選為500-1000mg/kg，更進一步優(yōu)選為800-1000mg/kg。

7.如權(quán)利要求1所述的利用艾草修復(fù)水土環(huán)境中重金屬鎘污染的方法，其特征在于，將艾苗種植于含鎘的水中生長，間隔設(shè)定的時間對艾草的莖葉進行收割，對收割的艾草處理以回收鎘。

8.如權(quán)利要求1所述的利用艾草修復(fù)水土環(huán)境中重金屬鎘污染的方法，其特征在于，將艾苗種植于蓄水容器中，蓄水容器中鎘污染的水，將艾苗栽植于鎘污染的水中，通過艾苗生長富集鎘元素除去水中的鎘元素。

9.如權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的利用艾草修復(fù)水土環(huán)境中重金屬鎘污染的方法，其特征在于，水中鎘的濃度為50-200mg/l，進一步優(yōu)選為100-200mg/l，更進一步優(yōu)選為150-200mg/l。

10.一種處理重金屬鎘污染的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，公開了一種利用艾草修復(fù)重金屬鎘污染土壤的方法及系統(tǒng)，包括：將艾苗種植于鎘污染的水或土壤中生長，間隔設(shè)定的時間對艾草的莖葉進行收割，對收割的艾草處理以回收鎘。該方法利用艾草生長中對水土環(huán)境中鎘元素具有較好的富集效果和富集效率，能夠?qū)λ镰h(huán)境中殘留的鎘元素進行富集，對艾草進行收割后除去土壤中的鎘元素，且對水土環(huán)境中Cd的富集效果和單株Cd的積累量明顯優(yōu)于其他的植物。

技術(shù)研發(fā)人員：劉大會,楊小彤,李金鑫,張婧怡,彭賽男,屈凱麗,趙俊哲,張紅楊,雷咪
受保護的技術(shù)使用者：湖北中醫(yī)藥大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14