CN102580989B - Apam在加强籽粒苋修复重金属镉污染土壤中的应用 - Google Patents

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张世熔
罗艳
徐小逊
李婷
李云
贾永霞
龚国淑
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四川农业大学
张世熔
罗艳
徐小逊
李婷
李云
贾永霞
龚国淑
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本发明涉及重金属镉污染土壤的螯合诱导植物修复技术,公开了螯合剂阴离子聚丙烯酰胺(APAM)在加强籽粒苋修复重金属镉污染土壤中的应用。具体为将籽粒苋种植于重金属镉污染土壤中,于收割前15~25天向每亩镉污染土壤施加8.33~33.33kg螯合剂APAM,其具体方式为将APAM溶解于水中,以土表喷施的方式施入来提高其生物有效性,促进植物对重金属镉的吸收,从而达到提高植物重金属镉的累积量和提取效率的目的。籽粒苋具有生物量大,对镉胁迫耐性和富集特性均强等特点,而且螯合剂APAM具有活化重金属镉的功能且成本较低,两者的结合可显著提高籽粒苋的修复效率,增强对重金属镉污染土壤的修复能力。

Description

APAM在加强好粒宽修复重金属镉污染土壤中的应用

技术领域

[0001] 本发明涉及环境中重金属污染的修复技术领域,具体为APAM在加强籽粒苋修复重金属镉污染土壤中的应用。

背景技术

[0002] 土壤重金属污染是当今全球面临的严重环境问题之一。镉是低浓度就对植物和动物产生高度毒性的非必需营养元素,常通过食物链传递而引起人体多种严重疾病。20世纪以来,由于开矿、冶炼、施肥等人类活动导致土壤中Cd含量明显上升。在我国,随着工农业生产发展和乡村的城市化,土壤中重金属Cd污染蔓延程度也逐渐加深。因此,Cd污染土壤的修复已成为全球范围内亟待解决的问题。

[0003] 环境中镉重金属污染具有长期性、隐蔽性和不可逆性等特点,其污染物在介质中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解,还可经食物链传递等途径影响环境质量,危害人体健康。并且随着冶炼、电镀、皮革、肥料、养殖等工农业生产的发展,土壤镉污染日趋严重。因此,研究新的镉污染土壤修复技术具有重要的现实意义。

[0004] 近年来,植物修复技术在重金属污染修复方面已成为研究热点之一,相对于其它修复技术,它具有费用低、易于操作管理、不产生二次污染等特点,但是目前发现的大多数镉富集植物繁殖能力弱、生长缓慢、地上部生物量小等,在实际应用中受到限制;加之土壤中大部分重金属呈与固相结合且难于被修复植物吸收利用的状态,造成修复效率的低下以及修复时间较长。而施加螯合剂可以将土壤重金属从难利用状态转化成易于吸收状态,同时增加土壤溶液中的重金属浓度供植物吸收并转运到地上部器官,从而提高植物的修复效率。因此,筛选合适的螯合剂与某种已知有潜力的修复植物组合成为研究的热点。专利号200810010350.0,名称为《一种利用螯合剂促进金盏菊积累重金属镉的方法》中国发明专利申请公开了一种螯合剂促进金盏菊积累重金属镉的方法,其特征是用金盏菊和螯合剂乙二醇双四乙酸搭配,螯合剂施加时间是金盏菊栽种之前且用量是0.5^2mmol kg'

[0005] 阴离子聚丙烯酰胺,也称APAM,外观为白色粉粒,分子量从600万到2500万,水溶解性好,能以任意比例溶解于水且不溶于有机溶剂。有效的PH值范围为7到14,在中性碱性介质中呈高聚合物电解质的特性,与盐类电解质敏感,与高价金属离子能交联成不溶性凝胶体,促进土壤胶体上的重金属离子进入土壤溶液,有利于根系吸收。

发明内容

[0006] 为了加强植物对重金属镉的提取效率,充分发挥该植物的修复潜力,达到增强修复重金属镉污染土壤能力,提供一种采用螯合剂运用于植物来实现修复重金属镉污染土壤的方法,具体为聚丙烯酰胺在加强籽粒苋修复重金属镉污染土壤中的应用。

[0007] 为了实现上述发明目的,本发明采用的技 术方案如下:

[0008] APAM在加强籽粒苋修复重金属镉污染土壤中的应用,APAM为螯合剂阴离子聚丙烯酰胺,其特征在于:将籽粒苋种植于重金属镉污染土壤中,在籽粒苋收获前15〜25天,向每亩镉污染土壤施加8.33^33.33kg螯合剂APAM,提高其修复镉污染土壤的效率,在籽粒苋栽种100天后,对其收割地上部分。

[0009] 所述的螯合剂阴离子聚丙烯酰胺加入土壤的形式为喷施,具体为先将APAM溶解于水中,然后以土表喷施的形式施入。

[0010] 将籽粒苋种植于重金属镉污染土壤中,其具体步骤包括:

[0011] ①幼苗准备:每年四月中旬将育好的苋科苋属植物籽粒苋幼苗,高4-6cm,直接移栽于有镉重金属污染的土壤当中,株距30cm,行距40cm,为了提高其对镉污染土壤的修复效率,移栽前每亩土壤可按如下用量作为底肥:纯氮8〜10kg,五氧化二磷8〜9kg,氧化钾6〜7kg ;由于籽粒苋后 期生长高大的需要,于生长60天后进行追肥:纯氮Γ5 kg。

[0012] 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,其灌水量为50〜IOOm3 hm_2,并在收获前15〜25天施加向每亩镉污染土壤施加8.33^33.33kg的螯合剂阴离子聚丙烯酰胺;

[0013] ③收割处理:待植物生长100天后进行收割,并将茎轧成3〜4cm的短节,晒干后用粉碎机磨成粉末进行灰化处理,提取重金属镉。

[0014] 螯合剂阴离子聚丙烯酰胺(APAM)是通过以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为单体,采用氧化-还原引发体系,通过水溶液共聚合法研制而成,其分子质量为1.8X 107。

[0015] 土壤中大部分重金属呈与固相结合且难于被植物吸收的状态,而螯合剂的施入可以将土壤重金属从难利用状态转化成易于吸收状态,促进植物对重金属的吸收。

[0016] 本发明中的APAM为水溶性的高分子聚合物,其分子链中含有一定数量的极性基团,它能吸附水溶液中的Cd,打破Cd在土壤水溶液和土壤胶体间的重金属动态平衡,促进土壤胶体上的重金属离子进入土壤溶液,有利于根系吸收从而增加易于吸收状态的Cd供籽粒苋吸收。

[0017] 除此之外,APAM无毒;成本低廉;具有保水作用,可以改善土壤基质,促进植物生长。

[0018] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:

[0019] 由于重金属在土壤中呈难溶性状态并且目前多数富集或超富集植物生长周期长,生物量低造成了植物修复效率的低下。而本发明通过试验研究发现螯合剂APAM可促进土壤中的重金属镉活化,提高其生物有效性,加强籽粒苋对重金属镉的吸收,从而达到提高植物重金属镉累积量和提取效率的目的。因此,本发明充分发挥了该植物的修复潜力,提高了其修复效率,为植物修复技术开辟了新方向。

具体实施方式

[0020] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

[0021] 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

[0022] 试验地点设在四川农业大学教学科研农场。

[0023] 采用盆栽模拟土壤重金属污染的方法,将苋科苋属植物籽粒苋(拉丁名为Amaranthus hypochondriacus L )幼苗移栽于投加IOOmg kg—1镉污染过的盆栽土壤中。本试验于4月20日开始,移栽的籽粒苋为采自四川农业大学大棚内重金属土壤中的幼苗,每盆4棵4次重复。每盆土壤重8 kg,每盆施入纯氮0.52g,磷的含量以P2O5计0.40g,钾的含量以K2O计0.36g,并于生长60天后进行追肥:纯氮0.3g。试验共设5个处理,见表I。

[0024] 表I实施例不同处理

[0025]

Figure CN102580989BD00051

[0026] 投加的重金属形态为CdCl2.2.5Η20,为分析纯试剂,浓度为IOOmg kg—1,以固态加入到土壤中,充分混匀,平衡四周后待用。植物于网室内栽培,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。在收割前15和25天施加0.07、.14g kg—1的APAM,移栽后待植物生长100天时收割植物,测定成熟籽粒苋地上部各器官中的含量,并计算出各器官中重金属Cd的累积量、提取效率、相对提高率(见表2)。

[0027] 表2不同处理下籽粒苋对镉的累积量、提取效率和相对提高率

Figure CN102580989BD00052

[0029] 由表2可以看出,在收获前15天和25天,0.07和0.14 g kg—1两个浓度的APAM施入都对提高籽粒苋积累重金属镉起到了作用。但综合来看,在收获前15天,0.14 g kg—1的螯合剂APAM的效果最好,其提取效率和相对提高率分别达到了 0.23%和57.86%,显著促进了籽粒苋积累重金属镉,提高了籽粒苋的修复效率,增强了对重金属镉污染土壤的修复能力;并且成本较低、可操作性强,同时也为植物修复技术开辟了新方向。

Claims (3)

1.APAM在加强籽粒苋修复重金属镉污染土壤中的应用,APAM为螯合剂阴离子聚丙烯酰胺,其特征在于:将籽粒苋种植于重金属镉污染土壤中,在籽粒苋收获前15〜25天,向每亩镉污染土壤施加8.33〜33.33kg螯合剂APAM,提高其修复镉污染土壤的效率,在籽粒苋栽种100天后,对其收割地上部分。
2.根据权利要求1所述的APAM在加强籽粒苋修复重金属镉污染土壤中的应用,其特征在于:所述的螯合剂阴离子聚丙烯酰胺加入土壤的形式为喷施,具体为先将APAM溶解于水中,然后以土表喷施的形式施入。
3.根据权利要求1所述的APAM在加强籽粒苋修复重金属镉污染土壤中的应用,其特征在于:所述的将籽粒苋种植于重金属镉污染土壤中,其具体步骤包括: ①幼苗准备:每年四月中旬将育好的苋科苋属植物籽粒苋幼苗,高4-6cm,直接移栽于有镉重金属污染的土壤当中,株距30cm,行距40 cm,为了提高其对镉污染土壤的修复效率,移栽前每亩土壤按如下用量作为底肥:纯氮8〜10kg,五氧化二磷8〜9kg,氧化钾6〜7kg ;由于籽粒苋后期生长高大的需要,于生长60天后进行追肥:纯氮4〜5 kg ; ②日常管理:植物栽培期,根据土壤水分实际情况进行灌水,其灌水量为50〜IOOm3.hm_2,并在收获前15〜25天向每亩镉污染土壤施加8.33〜33.33kg螯合剂APAM ; ③收割处理:待植物生长100天后进行收割,并将茎轧成3〜4cm的短节,晒干后用粉碎机磨成粉末进行灰化处理,提取重金属镉。
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