CN102189096A - 一种修复矿山土壤中铅污染的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铅污染土壤的生物修复方法，具体为一种修复矿山土壤中铅污染的方法。一种修复矿山土壤中铅污染的方法，其特征在于：在铅污染的矿山土壤中种植华中蹄盖蕨；将所述的华中蹄盖蕨进行直接栽植或将其种子直播生长；对栽种的华中蹄盖蕨进行定期留茬收割植物的地上部分，或种植一定年限后，将整株植物回收，再播种或扦插幼苗。本发明利用华中蹄盖蕨根部对铅的富集特征，将其种植于铅污染土壤中，吸收并固定矿山土壤中的铅，已达到稳定修复矿区铅污染土壤的目的。由于华中蹄盖蕨生命力旺盛，易成活，在其生长过程中不需特殊管理，因而成本很低、可操作性强。同时，华中蹄盖蕨还可以恢复尾矿区生态植被、美化环境。

Description

一种修复矿山土壤中铅污染的方法

技术领域

本发明涉及铅污染土壤的生物修复方法，具体为一种修复矿山土壤中铅污染的方法。

背景技术

我国铅污染主要来源于蓄电池的生产、原生铅冶炼过程和再生铅行业。含铅的污染物通过污水灌溉、污泥利用、农药和化肥的施用、大气沉降等途径进入到土壤环境中，造成了严重的土壤污染。特别是对于含Pb的采矿区或尾矿库，由于其复垦机率小、再利用困难，对其周边环境的农作物产量和质量产生影响，甚至通过食物链危害人类的健康。因此，找到经济、高效的铅污染土壤修复技术已经成为学者们关注和研究的热点问题。

传统的工程措施主要是通过去除受污染的表层土壤后，将下层土壤耕作活化，或用未被污染活性土壤覆盖的方法，但是这些方法并不适用于矿区土壤的污染修复，且价格昂贵容易引起二次污染。已有的改良措施中，大多数采用不同含磷改良剂固定土壤中的铅，如利用合成或天然的磷石灰和羟基磷石灰、磷矿粉或者其他磷酸盐、磷酸及他们的组合来改良铅污染土壤。含磷改良剂加入至铅污染土壤后，通过离子交换、形成磷氯铅矿类矿物，降低铅的有效性。为保证磷氯铅矿类矿物的形成，唯一的办法是增加含磷化合物的使用量。但是由于磷也是重要的面源污染物，高量磷的施用也可能产生其他方面的环境问题。

目前，针对重金属污染应用较为广泛的主要是植物修复技术，其具有安全、成本低、生态协调及环境美化功能等优点，因此受到有关方面的高度重视。植物对重金属污染土壤修复有植物稳定、植物挥发和植物吸收等方式。许多研究主要集中在筛选并运用超富集植物高效吸收土壤中的重金属，但是由于土壤中的铅不易被植物吸收，铅的超富集植物被发现的并不多，且生物量小、生长缓慢、分布范围小等缺点，应用于实际的铅污染土壤修复方面的研究较为缺乏。

华中蹄盖蕨(Athyrium wardii)为蹄盖蕨科植物，多年生、生命力旺盛、根系发达且生物量大。可以通过直接移栽、扦插或者孢子繁殖生长，在自然条件下即可成活，整个生长过程中不需要进行特殊的管理。

发明内容

本发明正是针对以上技术问题，提供一种成本低、可操作性强的一种修复矿山土壤铅污染的方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种修复矿山土壤铅污染的方法，在铅污染的矿山土壤中种植华中蹄盖蕨，再将所述的华中蹄盖蕨进行直接栽植或将其种子直播生长，然后对栽种的华中蹄盖蕨进行定期留茬收割植物的地上部分，或种植一定年限后，将整株植物回收，再播种或扦插幼苗。

可通过对栽种的华中蹄盖蕨进行定期留茬收割植物的地上部分，或种植一定年限后，将整株植物回收，再播种或扦插幼苗，每年栽种，简化操作，降低矿山土壤中铅的含量。

本发明的技术效果表现在：本发明利用华中蹄盖蕨根部对铅的富集特征，将其种植于铅污染土壤中，吸收并固定矿山土壤中的铅，已达到稳定修复矿区铅污染土壤的目的。由于华中蹄盖蕨生命力旺盛，易成活，在其生长过程中不需特殊管理，因而成本很低、可操作性强。同时，华中蹄盖蕨还可以恢复尾矿区生态植被、美化环境。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对发明作进一步说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，根据本领域普通技术和惯用手段作出的替换和变更，均包含在本发明的范围内。

实施例1：

本实施例为修复矿山土壤铅污染的方法，具体作法为：

采样区位于四川省雅安市铅锌矿，该矿已经于2003年停止采矿。尾矿区全铅含量为263-9978mg·kg^-1、有效态铅含量56-274mg·kg^-1、pH值介于5.88-7.55，海拔1358-1445m。区域内土壤类型为黄壤，土壤表面被矿渣覆盖，植物以草本植物为主。

通过2007年-2009年对铅锌尾矿区的调查，分别于植物生长前期、生长旺盛期和生长后期采样，进行分析。结果表明，矿山土壤中的华中蹄盖蕨，在生长前两个时期根部铅含量达到15542mg·kg^-1和10720mg·kg^-1，其地上部含量则较低，转运系数均为0.04，表现出很强的根部铅富集能力，并且华中蹄盖蕨为一种多年生草本植物，生物量大，根系发达，能够使根系积累大量的铅，更有利于原位稳定修复铅污染土壤。

实施例2

本实施例以华中蹄盖蕨为实验材料，通过室内盆栽控制试验进一步验证其稳定修复铅污染土壤的优势及其相应的生理机制，供试土壤取自雅安市雨城区大兴镇潮土(1-10cm)，土壤经剔除石块后过2mm筛备用。试验准确称量7.5kg土壤装入400mm×300mm×140mm的塑料方盒中。外源铅为Pb(NO₃)₂，处理浓度为0、200、400、600、800和1000mg Pb·kg^-1，各个试验处理为随机排列，六次重复，在栽种植物四周前，盆栽土壤按上述浓度施入0-1000mg Pb·kg^-1，混匀平衡4之后土壤中的可交换态铅含量为2.34-35.31mg·kg^-1，全铅含量为35.34-1091.34mg·kg^-1。

生长4周后，华中蹄盖蕨生物量随土壤中铅浓度升高有所下降，地上部生物量在1000mg Pb·kg^-1时较对照下降了55％，但是能够正常生长。华中蹄盖蕨体内铅含量随着铅浓度的增加而呈现先增加后下降的趋势。根部铅含量在土壤铅浓度为0-800mg·kg^-1时上升幅度较大，含量为6089-48110mg·kg^-1(DW)，而后在1000mg·kg^-1时出现下降。其根部含量远超出在矿山自然生长下的含量，说明其在短时期内能够通过人工驯化使其根部吸收更高的铅含量。而在不同处理下地上部铅含量仅为147-430mg·kg^-1(DW)，同样是在800mg·kg^-1时达到最大值，且与自然生长下的矿山生态型浓度较为接近，表明其具有抑制铅向地上部转运的能力。

高浓度铅胁迫下会对植物产生氧化胁迫。超氧阴离子(O₂ ^-)、活性羟基(OH)、过氧化物(H₂O₂)等活性氧物质一方面在叶绿体及线粒体正常电子传递链功能中产生，同时在酶催化作用下的多种氧化还原反应中大量产生，产生的活性氧物质将导致脂质过氧化、酶失活、DNA及细胞膜损伤，CAT、POD、SOD等复杂的抗氧化酶系统在重金属等多种环境胁迫下产生，用来抑制或清除活性氧物质，其在保护植物细胞膜及细胞器官免受伤害的过程中发挥着重要作用，MDA是膜脂过氧化反应的重要产物，MDA能与蛋白质、核酸、氨基酸等活性物质交联，形成不溶性化合物(脂褐素)沉积，干扰细胞正常的生命活动，是对细胞生命活动极有害的基团，故被广泛用作衡量膜脂过氧化的指标。本项研究结果表明，华中蹄盖蕨叶片CAT、POD、SOD酶活性以及MDA含量随着土壤铅浓度增加出现先上升后下降的趋势。在600mg kg^-1是，CAT活性最大；而POD、SOD活性以及MDA含量均是在800mg kg^-1时达到最大值，说明华中蹄盖蕨由于长期生长在铅矿区中，对铅污染的忍耐力较强，具有较强的抗氧化损伤能力和对膜损伤自我修复能力。因此，在高浓度铅污染的土壤中，华中蹄盖蕨具有较强的抗逆机制及稳定修复污染土壤的潜力，在矿山铅污染土壤中具有明显的优势。

Claims (3)

1.一种修复矿山土壤中铅污染的方法，其特征在于：在铅污染的矿山土壤中种植华中蹄盖蕨。

2.根据权利要求1所述的一种修复矿山土壤中铅污染的方法，其特征在于：将所述的华中蹄盖蕨进行直接栽植或将其种子直播生长。

3.根据权利要求1所述的一种修复矿山土壤中铅污染的方法，其特征在于：对栽种的华中蹄盖蕨进行定期留茬收割植物的地上部分，或种植一定年限后，将整株植物回收，再播种或扦插幼苗。