CN101670359B - 火炭母草在修复矿山土壤及污泥的重金属镉污染中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火炭母草在修复矿山土壤及污泥的重金属镉污染中的应用，将火炭母草种植于重金属镉污染的矿山土壤或污泥中即可。利用火炭母草对重金属镉的富集特性，将其种植于矿山土壤或污泥中，可吸收积累重金属镉，并将其大部分转运到地上部分，以达到修复矿山土壤和污泥重金属镉污染的目的。在其生长过程中不需要进行特殊管理，因而成本较低、可操作性强；同时也为矿山土壤及污泥中重金属污染的植物修复开发了新的植物资源品种。

Description

火炭母草在修复矿山土壤及污泥的重金属镉污染中的应用

技术领域

本发明涉及环境中重金属污染的修复技术领域，尤其是一种植物火炭母草在修复矿山土壤及污泥的重金属镉污染中的应用。

背景技术

环境中重金属镉(Cd)是相对稀有的重金属元素，是典型的分散元素，地壳中的丰度仅为0.2mg/kg，平均含量为0.5mg/kg，主要以硫化物的形式存在于铜、铅、锌等有色金属矿藏中，我国约95％的土壤(表层)Cd背景值为0.017～0.333mg/kg。然而，人类活动可使Cd以各种途径进入土壤，其污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点，而Cd迁移转化的最大特点是不能或不易被生物体分解转化后排出体外，在介质中移动性差，不易随水移动，滞留时间长，不能被微生物降解，只能沿食物链逐级往上传递，在生物体内浓缩放大，当累积到较高含量时就会对生物体产生毒性效应，引起致畸、致突变和致癌作用，从而危害人类健康，影响人类正常发育和代谢平衡，造成不可估量的影响。

Cd的环境污染问题自上世纪20年代就已开始出现，但直到60年代日本的富山县神通川流域出现了″骨痛病″之后，有关Cd污染及其生物有效性问题才真正得以引起全世界的关注。

目前修复重金属Cd污染的方法主要包括工程修复、物理化学修复、生物修复(植物修复和微生物修复)以及农业生态修复等。这些方法都具有各自的特点，能在一定程度上降低重金属的污染程度。然而，采用工程、物理化学方法修复重金属具有一定的局限性，通常难以大规模处理污染的大片土壤和污泥，成本均较为昂贵，并且可导致土壤和污泥的肥力退化以及生物活性下降，也容易引起摱挝廴緮；而农业生态措施存在周期长的缺点。在土壤Cd污染的治理修复方面，大都热衷于植物富集提取手段，其原理是利用某些对Cd具有富集能力的植物将土壤中的Cd大量地转移到植株体内(特别是地上部)从而达到修复土壤的目的。这种生物修复特别是植物修复具有投资少、效率高、且不造成二次污染等多种特性，修复潜力大，而且可维持土壤肥力，保持土壤结构和区系生物群落免遭破坏，还能营造良好的生态环境，在修复矿山土壤和污泥等环境的重金属污染中显示了极大的潜力，成为近年来备受关注的研究热点。

目前已开发出可用于修复土壤重金属Cd污染的植物主要包括印度芥菜、宝山堇菜、蒲公英、龙葵、小白酒花、东南景天等。此外，本发明人在多年的专项研究中曾发现了罂粟科秃疮花属植物秃疮花及菊科野茼蒿属植物野茼蒿等对Cd等重金属具有富集特性从而可用于对土壤重金属污染的修复过程(见中国专利ZL 20061002266 9.6及中国专利申请200810045743.5)。

尽管如此，适用于土壤重金属Cd污染生物修复的植物品种仍然极为有限；尤其是随着现代工业的快速发展，重金属Cd污染也日益严重。面对日益严重的重金属Cd污染问题，目前可用于土壤重金属Cd污染生物修复的植物品种资源更是难以满足实际需要，急待进一步研究和扩大可用资源。但众所周知的是，由于地球上植物资源的丰富程度，要确定哪些植物是否具有某些相应的特性，却不是一件容易的工作，即使花费大量人力、物力和财力，也未必就能筛选出符合需要的植物品种。

火炭母草(拉丁名为Polygonum chinense L.)为蓼科蓼属植物，多年生直立或半攀援状草本，常生长于田野、林下溪边、路边和湿地等；野生，无人栽培。其根状茎供药用，清热解毒、散瘀消肿。

发明内容

发明人在多年从事重金属污染修复的研究工作中，在发现秃疮花、野茼蒿等植物对Cd、Cu、Pb、Zn等重金属具有富集特性之后，再次发现蓼科蓼属植物火炭母草(拉丁名为Polygonum chinense L.)，对矿山土壤及污泥等环境中的Cd这种重金属具有显著的富集特性。因此，本发明的目的就是针对上述可用于土壤重金属污染生物修复的植物品种资源不足的问题，提供一种新的植物品种火炭母草在修复矿山土壤及污泥的重金属镉污染中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

火炭母草在修复矿山土壤及污泥的重金属镉污染中的应用，在含重金属Cd污染物的矿山土壤及污泥中中种植火炭母草(Polygonum chinense L.)，通过火炭母草根系大量吸收污染矿山土壤及污泥中的Cd，并将其转移至茎和叶等地上部器官，从而实现除去矿山土壤及污泥中污染物重金属Cd的目的。

火炭母草的生命力非常旺盛，易于成活，可进行直接移栽、扦插或将种子直播生长；在自然条件下即可存活，在其整个生长过程中不需要进行特殊管理。

待地上部分形成一定生物量时可进行定期收割，重金属Cd随着地上部分的收割被大量除去。火炭母草斜卧地面或依附而生，下部质坚实，多分枝，匍地者节处生根，成活率高，自然生长快速，可通过定期收割的方式连续提取环境中的重金属镉，不需每年栽种，能有效降低污染矿山土壤及污泥中重金属Cd的含量，从而修复污染矿山土壤及污泥。

本发明中的火炭母草，为蓼科蓼属多年生直立或半攀援状草本植物(拉丁名为Polygonumchinense L.)，经试验研究，证明其主要对Cd重金属具有富集特性。本发明充分利用了火炭母草对Cd重金属的富集特性，将其幼苗移栽或将其种子直播至被重金属污染的矿山土壤及污泥中，吸收积累污染矿山土壤及污泥中的重金属Cd，并将其大部分转运到地上部分，降低污染矿山土壤及污泥中Cd的含量，待地上部分形成一定生物量时，可留茬收割进行连续提取，从而达到减少污染矿山土壤及污泥中Cd含量的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

发明人通过多年试验研究发现，火炭母草对重金属Cd具有显著的富集特性。本发明正是利用火炭母草对重金属Cd的这种富集特性，将其种植于污染矿山土壤或污泥中，可吸收积累Cd等重金属，并将其大部分转运到地上部分，以达到修复矿山土壤或污泥重金属镉污染的目的。并且，由于火炭母草的生命力非常旺盛，易于成活，在其整个生长过程中均不需要进行特殊管理，因而成本较低、可操作性强；同时也为重金属污染矿山土壤及污泥的植物修复开发了新的植物资源品种。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

实施例1

本实施例为火炭母草在修复矿山土壤的重金属镉污染中的应用，其具体作法为：

采用直接移栽方式，自然条件下，在四川省会理白草矿区重金属镉污染的土壤中种植蓼科蓼属植物火炭母草(拉丁名为Polygonum chinense L.)；根据植物生长情况不定期浇水，不进行特殊管理。

3个月后收割植物的地上部分，测得其中重金属Cd的重量百分含量为：71.49mg kg^-1。留茬部分继续生长、收割，如此连续提取，即可有效修复土壤中的重金属镉污染。

实施例2

本实施例为火炭母草在修复污泥的重金属镉污染中的应用，其具体作法为：

采用自然条件下种子直播方式，在四川省会理拉拉矿区重金属镉污染的污泥中种植蓼科蓼属植物火炭母草(拉丁名为Polygonum chinense L.)；根据植物生长情况不定期浇水，不进行特殊管理。

80天后收割植物的地上部分，测得其中Cd重金属的重量百分含量分别为：61.02mgkg^-1。留茬部分继续生长、收割，如此连续提取，即可有效修复土壤中的重金属镉污染。

通过上述实施例1和2可见，本发明通过在重金属镉污染的矿山土壤或污泥中种植火炭母草，可明显地吸收污染的矿山土壤及污泥中的重金属Cd，从而达到有效修复矿山土壤和污泥重金属镉污染的目的。

Claims (2)

1.火炭母草在修复矿山土壤及污泥的重金属镉污染中的应用，其特征在于：将火炭母草种植于重金属镉污染的矿山土壤或污泥中，对栽种的火炭母草进行定期收割植物的地上部分。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：将所述的火炭母草进行直接移栽、或扦插、或将火炭母草种子直播种植于重金属镉污染的矿山土壤或污泥中。