CN102125928B

CN102125928B - 赤胫散在修复土壤重金属镉锌铅铜污染中的应用

Info

Publication number: CN102125928B
Application number: CN 201110025543
Authority: CN
Inventors: 张世熔; 万天凤; 陈强; 叶文; 贾永霞; 徐小逊; 李婷; 龚国淑; 李云
Original assignee: Sichuan Agricultural University
Current assignee: Sichuan Agricultural University
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2031-01-24
Also published as: CN102125928A

Abstract

本发明公开了一种蓼科植物，具体为赤胫散在修复土壤重金属镉锌铅铜污染中的应用，将赤胫散种植于重金属镉、锌、铅和铜污染的土壤中方可。利用赤胫散对重金属镉、锌、铅和铜的富集特性，将其种植于污染土壤中，可吸收积累重金属镉、锌、铅和铜，并将其大部分转运到地上部分，以达到修复土壤重金属镉、锌、铅和铜污染的目的。赤胫散喜光亦耐荫，耐寒、耐瘠薄，生长速度快，管理粗放，因而成本较低、可操作性强；与此同时，赤胫散对污染土壤还有绿化覆盖,减少水土流失和重金属污染扩散的功能，为重金属污染土壤的植物修复开发了新的植物资源品种。

Description

赤胫散在修复土壤重金属镉锌铅铜污染中的应用

技术领域

本发明涉及环境中重金属污染的修复技术领域，具体为赤胫散在修复土壤重金属镉锌铅铜污染中的应用。

背景技术

随着人类活动的不断增加，全球土地重金属污染越来越严重。我国土壤重金属污染主要由采矿、冶炼、电镀、化工等工业产生的“三废”，以及污灌、农药化肥的不合理施用等农业措施造成的。很多冶炼厂在长期生产过程中造成了严重的重金属污染，特别是镉、锌、铅和铜。土壤重金属污染是影响人类健康和环境质量的主要问题之一，它不仅影响农作物生产，而且也影响大气和水环境质量，甚至通过食物链危害人类的健康。因此，土壤重金属镉、锌、铅和铜的污染急需治理。

植物修复技术作为一种新兴的、高效的生物修复途径现已被科学界和政府部门认可和选用。它具有投资少、效率高，且不造成二次污染等多种特性，在修复重金属土壤污染中显示了极大的潜力。耐重金属植物与富集重金属植物大都以群落方式聚集于野外，主要在矿山区、成矿作用带、富含金属元素岩石风化而成土壤上。因此，对废弃的矿山或金属矿露头上自然生长的植物进行调查是寻找耐重金属植物与富集重金属植物的有效途径之一。

目前发现富集重金属植物绝大多数属于镍、铜、锌、硒、锰、砷等的富集植物，而镉的富集植物较少。与此同时，富集重金属植物对重金属具有一定的选择性，即一般只对一种重金属具有耐性和富集能力，而土壤重金属污染多为几种重金属复合污染，用只对一种重金属富集的植物难以全面清除土壤中的多种污染物。因此，寻找对土壤重金属镉、锌、铅和铜污染具有广谱的重金属耐性和积累特性的植物，是多种重金属污染土壤植物修复技术亟待解决的问题。

随着工农业生产的发展，土壤重金属污染呈加重的态势，状况令人担忧。而目前可用于镉、锌、铅和铜污染土壤修复的植物品种资源难以满足实际需要，急待进一步研究和扩大可用资源。另外，地球上植物资源相当丰富，要确定哪些植物是否对镉、锌、铅和铜污染具有相应的耐性和富集特性，需要花费大量人力、物力和财力，也未必就能筛选出符合需要的植物品种，从而制约了植物修复的效率及应用。

赤胫散 (拉丁名为Polygonum runcinatum)为蓼科蓼属草本植物，主产于四川、贵州、云南、湖南、湖北、陕西、甘肃及河南西部等地。

发明内容

发明人在从事重金属污染修复的研究工作中，继发现秃疮花、野茼蒿等重金属富集植物之后，再次发现：蓼科蓼属植物赤胫散 (拉丁名为Polygonum runcinatum)，对土壤环境中的镉、锌、铅和铜重金属具有显著的耐性和富集特性。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，为赤胫散在修复土壤重金属镉锌铅铜污染中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

赤胫散在修复土壤重金属镉锌铅铜污染中的应用，在重金属镉、锌、铅和铜污染的土壤中栽种的赤胫散，定期收割植物的地上部分，并进行灰化处理，提取重金属。

所述的赤胫散的种植方法为直接移栽，直接移栽于重金属镉、锌、铅和铜污染的土壤中。

所述的赤胫散的种植方法为播种，将赤胫散种子直播种植于重金属镉、锌、铅和铜污染的土壤中。

赤胫散在修复土壤镉、锌、铅和铜污染中的应用，将赤胫散 (拉丁名为Polygonum runcinatum) 种植于重金属镉、锌、铅和铜污染的土壤中即可。通过赤胫散根系大量吸收污染土壤中的镉、锌、铅和铜，并将其转移至茎和叶等地上部器官，从而实现除去土壤中污染物重金属镉、锌、铅和铜的目的。

赤胫散的生命力非常旺盛，易于成活，可进行播种或分株繁殖；在自然条件下即可存活，生长快速，在其整个生长过程中不需要特殊管理。

作为优选，赤胫散的种植步骤为：

1.幼苗准备：（1）采用直接移栽方式，自然条件下，将采集到的蓼科蓼属植物赤胫散（Polygonum runcinatum)幼苗直接移栽于有重金属污染的土壤当中。

（2）采用扦插移栽方式，自然条件下，扦插蓼科蓼属植物赤胫散（Polygonum runcinatum)枝条，每枝枝长约7-10cm，待枝条长根后，移栽于有重金属污染的土壤当中。

2.日常管理：植物栽培期，根据土壤水分实际情况不定期浇水确保土壤水分保持在田间持水量的80%左右。

3.收割处理：85天后留茬收割植物的地上部分，并对收割的地上部分进行灰化处理。

待地上部分形成一定生物量时可进行定期收割，重金属镉、锌、铅和铜随着地上部分的收割被大量除去。其种子自然繁殖生长快速，留茬部分也可继续生长，不需每年栽种，能有效降低污染土壤中镉、锌、铅和铜的含量，从而修复污染土壤。

本发明中的赤胫散 (拉丁名为Polygonum runcinatum)，为蓼科蓼属一年生或多年生草本植物，经试验研究，证明其对镉、锌、铅和铜重金属均具有富集特性。本发明充分利用了赤胫散对镉、锌、铅和铜重金属的富集特性，将其幼苗移栽或将其种子直播至被重金属镉污染的土壤中，吸收积累污染土壤中的镉、锌、铅和铜重金属，并将其大部分转运到地上部分，降低土壤中镉、锌、铅和铜的含量，待地上部分形成一定生物量时，可留茬收割并进行灰化处理，进行连续提取重金属，从而达到减少污染土壤中镉、锌、铅和铜含量的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

发明人通过试验研究发现，赤胫散对重金属镉、锌、铅和铜具有显著的耐性和富集特性。本发明正是利用赤胫散对重金属镉、锌、铅和铜的这种富集特性，将其种植于镉、锌、铅和铜污染土壤中，可吸收积累重金属镉、锌、铅和铜，并将其大部分转运到地上部分，地上部分植物体经灰化处理提取重金属，以达到修复污染土壤的目的。并且，由于赤胫散的生命力非常旺盛，易于繁殖和成活，生长速度快，管理粗放，因而成本较低、可操作性强；与此同时，赤胫散对污染土壤还有绿化覆盖, 减少水土流失和重金属污染扩散的功能，为重金属污染土壤的植物修复开发了新的植物资源品种。

附图说明

图1为实施例中镉浓度不同的处理条件下赤胫散地上部生物量。

图2为实施例中锌浓度不同的处理条件下赤胫散地上部生物量。

图3为实施例中铅浓度不同的处理条件下赤胫散地上部生物量。

图4为实施例中铜浓度不同的处理条件下赤胫散地上部生物量。

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

本实施例为赤胫散在修复土壤重金属镉、锌、铅和铜污染中的应用：

试验地点设在四川农业大学教学科研农场土壤肥料试验站。

本试验采用盆栽模拟土壤重金属污染的方法，于春天开始，移栽蓼科蓼属植物赤胫散(拉丁名为Polygonum runcinatum)幼苗为采自四川省汉源县富泉联合铅锌矿区的隔代遗传种苗。将赤胫散种植于投加梯度浓度重金属镉、锌、铅和铜污染过的盆栽土壤中，每盆6棵，3次重复。于网室内栽培，根据土壤水分实际情况不定期浇水确保土壤水分保持在田间持水量的80%左右，85天后待植株成熟后，进行留茬收割植物收割和灰化处理，测定其中的重金属镉、锌、铅和铜含量。

试验共设4个处理，分别为CK（不投加重金属）和3个不同投加重金属浓度试验，投加的重金属形态分别为CdCl₂·2.5H₂O、ZnSo₄·7H₂O、Pb(NO₃)₂和CuSO₄·5H₂O，均为分析纯试剂，以固态加入到土壤中，充分混匀，平衡四周后待用。投加重金属浓度如下表1：

表1. 重金属镉、锌、铅和铜的试验处理浓度

处理	镉（mg kg^-1）	锌（mg kg^-1）	铅（mg kg^-1）	铜（mg kg^-1）
					CK	0	0	0	0
T1	5	500	600	100
					T2	60	1500	1200	600
T3	180	2500	1800	1200

试验结果如下：

图1为不同镉、锌、铅和铜浓度处理条件下赤胫散地上部生物量。经统计分析表明：

（1）镉投加浓度为5 mg kg-1的处理中，地上部生物量比对照高出了38.51%，表现出了赤胫散的强耐性；而镉浓度为60和180 mg kg^-1的处理之间，地上部分仅相差22.02%，说明赤胫散有很强的耐性。

（2）锌投加浓度为500、1500和2500 mg kg^-1的处理中，地上部生物量与对照相相差不大，说明赤胫散对锌有出较强的耐性。

（3）铅投加浓度为600、1200和1800 mg kg^-1的处理中，虽然随处理浓度的升高，地上部生物量有减少的趋势，但是其地上部生物量均高于对照，表现出赤胫散很强的耐性。

（4）铜投加浓度为100 mg kg^-1的处理中，地上部生物量与对照相差不大，仅5.76%，说明赤胫散有出较强的耐性；而铜浓度为1200 mg kg-1的处理之后，地上部生物量与对照相差71.72%，说明赤胫散耐性虽然较强，但还是有一定限度，植物的生长会受到抑制。

植物体内镉、锌、铅和铜含量测定结果见下述表2：

表2.不同处理浓度下赤胫散对镉、锌、铅和铜的富集特征

TF为转移系数，BCF为富集系数

表2结果表明，土壤中镉投加浓度在T2浓度时，赤胫散地上部迁移系数大于1，在土壤中投加浓度为180 mg kg^-1时，植株地上部含量大于100 mg kg^-1 ，达到了超富集植物含量的临界标准；而土壤中锌、铅和铜投加浓度分别在T3（2500、1500和1800 mg kg^-1）时，赤胫散仍能生长，并且植株地上部含量分别达到732.00、55.57和126.81mg kg^-1，因而，赤胫散具有很强的耐性；与此同时，植株体内镉、锌、铅和铜的含量均随投加浓度的增高而增高。

综合赤胫散对镉、锌、铅和铜的耐性和富集特征来看，赤胫散为镉、锌、铅和铜的强耐性和较强富集特征的植物，对镉、锌、铅和铜污染土壤具有较强的修复能力。

Claims

1.赤胫散在修复土壤重金属镉锌铅铜污染中的应用，其特征在于：在重金属镉、锌、铅和铜污染的土壤中栽种的赤胫散，定期收割植物的地上部分，并进行灰化处理，提取重金属；当重金属镉污染的浓度为5mg·kg^-1、60 mg·kg^-1和180 mg·kg^-1之间时，赤胫散对镉有很强的耐性；当锌污染的浓度为500mg·kg^-1、1500 mg·kg^-1和2500 mg·kg^-1时，赤胫散对锌有较强的耐性；当铅污染的浓度为600mg·kg^-1、1200 mg·kg^-1和1800 mg·kg^-1时，赤胫散对铅很强的耐性；当铜污染的浓度为100 mg·kg^-1时，赤胫散对铜有较强的耐性，但是铜污染的浓度为1200mg·kg^-1时，植物的生长会受到抑制。

2.根据权利要求1所述的赤胫散在修复土壤重金属镉锌铅铜污染中的应用，其特征在于：所述的赤胫散的种植方法为直接移栽，直接移栽于重金属镉、锌、铅和铜污染的土壤中。

3.根据权利要求1所述的赤胫散在修复土壤重金属镉锌铅铜污染中的应用，其特征在于：所述的赤胫散的种植方法为播种，将赤胫散种子直播种植于重金属镉、锌、铅和铜污染的土壤中。