CN103551370A

CN103551370A - 一种利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法

Info

Publication number: CN103551370A
Application number: CN201310508116.1A
Authority: CN
Inventors: 杨远祥; 朱雪梅; 邵继荣; 杨占彪; 黄金龙; 宁博; 刘静; 金倩; 刘英杰; 李金洋; 涂培; 罗江
Original assignee: 杨远祥
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-10-25
Also published as: CN103551370B

Abstract

本发明公开了一种利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法，将苔草属植物直接种植到铅锌矿山土壤中，定期浇营养液，在苔草属植物生长3个月或株高到30cm～40cm之后，留茬收割地上部分，保留地下部分，收割的地上部分在指定地方进行集中无害化处理，之后重复上述过程，修复铅锌矿山土壤。利用苔草属植物存活能力强，繁殖能力强，生长周期快，不需要特别的管理，将其应用到恶劣的矿山环境中进行铅锌矿山治理，为铅锌矿山的治理与修复提供了一种新的超富集植物，达到了修复铅锌矿山环境的目的，解决了现阶段针对铅锌矿区重金属污染常用的超富集植物往往植株矮小、生物量小，环境修复效果较差，限制了植物修复技术的推广和应用的问题。

Description

一种利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法

技术领域

本发明属于铅锌矿山环境修复技术领域，尤其涉及一种利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法。

背景技术

铅锌矿是我国的优势矿种，近年来由于铅锌矿开采规模扩大和冶炼产量急剧增加致使矿区及其周边环境重金属铅锌污染日益严重，对人类健康和环境有着巨大的威胁。

现阶段针对铅锌矿区重金属污染常用的修复治理方法有：电动修复法、含磷物质修复法和植物修复法等。而植物修复以其具有绿色、廉价和潜在经济效益等优点，并且更适应环境保护要求而迅速成为研究应用热点。植物修复的关键是超积累植物的寻找、开发和应用。目前，具有我国自主知识产权的超积累植物数量较少，如Pb超富集植物土荆芥和小鳞苔草、Zn超积累植物东南景天、As超积累植物蜈蚣草、Cd超积累植物油菜和宝山堇菜以及Mn超积累植物商陆等。而所发现的超富集植物往往植株矮小、生物量小，限制了植物修复技术的推广和应用。

莎草科苔草属(Carex)是世界上分布最广的属之一。中国苔草属植物有488种，24个亚种和50个变种，是中国植物区系组成的主要大属之一。由于其适应性强、无性繁殖能力强、根茎发达、良好的抗逆性，是良好的环境修复材料种质资源。

发明内容

本发明提供了一种利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法，旨在解决现阶段针对铅锌矿区重金属污染常用的超富集植物往往植株矮小、生物量小，环境修复效果较差，限制了植物修复技术的推广和应用的问题。

本发明的目的在于提供一种利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法，该利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法包括：将苔草属植物直接种植到铅锌矿山土壤中，定期浇营养液，在苔草属植物生长3个月或株高到30cm～40cm之后，留茬收割地上部分，保留地下部分，收割的地上部分在指定地方进行集中无害化处理，之后重复上述过程，修复铅锌矿山土壤。

进一步，种植苔草属植物是指将已发出两片真叶的苔草属植物幼苗移植在铅锌矿山土壤中。

进一步，在铅锌矿山土壤上种植苔草属植物，采用完全露天栽培方式，每七天浇一次营养液，根据矿山土壤水分情况，浇水，使土壤含水量保持在田间持水量的45％以上。

进一步，营养液包括：KNO₃、Ca（NO₃)₂.4H₂O、KH₂PO₄、MgSO₄.7H₂O、H₃BO₃、MnCl₂.4H₂O、CuSO₄.5H₂O、H₂MoO₄、ZnSO₄.7H₂O、FeSO₄.7H₂O、Na₂EDTA。

本发明提供的利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法，利用苔草属植物存活能力强，繁殖能力强，生长周期快，不需要特别的管理，将其应用到恶劣的矿山环境中进行铅锌矿山治理，为铅矿山的治理与修复提供了一种新的超富集植物，达到了修复铅锌矿山环境的目的，解决了现阶段针对铅锌矿区重金属污染常用的超富集植物往往植株矮小、生物量小，环境修复效果较差，限制了植物修复技术的推广和应用的问题，实用性强，具有较强的推广与应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附表及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

下面结合附表及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例的利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法包括以下步骤：

S101：移栽苔草属植物幼苗于矿山土壤中；

S102：浇水，使土壤田间持水量保持在45％以上；

S103：七天浇一次营养液；

S104：生长3个月或株高到30-40cm左右，留茬收割地上部分，集中处理地上部分；

S105：地下根继续存活，地下走茎无性繁殖；

铅矿山土壤厚度小，养分含量低、多为成土母质，生境苛刻。试验采用砂培实验，更好地模拟了植物生长的苛刻生境。试验用砂为市售建筑用砂，过2mm筛，用2％HNO₃溶液浸泡过夜，用去离子水洗干净，凉干之后每盆装砂500g，盆口径13cm，高12cm。使用Pb、Zn两种重金属对苔草属植物进行培养处理，重金属试剂采用醋酸铅和硫酸锌。

将已长出2片真叶，长势良好、大小一致的苔草属植物幼苗移栽至塑料盆(盆口径13cm，高12cm)中进行砂培，每盆均匀栽3株，每处理栽3盆，然后移入四川农业大学第三教学楼顶楼露天培养。培养期间，每隔7天浇一次营养液(浇透为止，营养液具体配制见表1)，每隔2天浇一次去离子水(浇透为止)，并不定期的交换盆与盆的位置以减弱边际效应。预培养14天后再进行铅锌处理(具体铅锌处理见实例一、实例二)，每隔5天浇一次重金属溶液(浇透为止)。植株培养90天后整株拔出进行重金属铅和锌含量的测定。

实例一：

Pb浓度设置分别为：0(P0)、200(P1)、400(P2)、600(P3)四个浓度水平；Zn浓度设置分别为：0(Z0)、50(Z1)、125(Z2)、250(Z3)、400(Z4)、550(Z5)、850(Z6)mg/L七个浓度水平；对照为CK。具体试验按表2进行处理，每个处理重复3次，实验测定结果见表3。

表1营养液配制

表2重金属铅锌处理表

表3实例一铅锌处理下苔草属植物株高、干重、铅锌含量

(注：当施加重金属锌溶液浓度为Z3，即锌浓度为250mg/L时，植株叶片大部分发黄，开始死亡，为致死浓度。当锌浓度大于250mg/L，为400(Z4)、550(Z5)、850(Z6)mg/L时，苔草属植物全部死亡，植株死去的部分没有进行相关指标测定)

由表3可见，在单一铅处理下(处理编号P1～P3)，苔草属植物株高、干重表现出随着铅处理浓度的增大而增加的趋势，株高最大值为56.4cm，干重最大值为15.69(g/盆)；而在单一锌处理下(处理编号Z1～Z3)，苔草属植物株高、干重变化规律与铅处理下的变化规律相反，即苔草属植物株高、干重随着锌处理浓度的增大而减少。且当锌浓度为250mg/L(Z3)，苔草属植物长势差，叶片大部开始发黄枯萎，株高最低，值为11.4，干重最小，值为2.77，死亡迹象明显，该浓度即为苔草属植物的致死浓度。

在单一铅处理下(处理编号P1～P3)，苔草属植物超富集铅的能力随着铅处理浓度增大而提升，在铅浓度为600mg/L(P3)，苔草属植物地上部分铅富集量为1761.15mg/kg，地下部分铅富集量为6311.76mg/kg；在单一锌处理下(处理编号Z1～Z3)，苔草属植物富集锌的能力也随着锌处理浓度增大而提升，在锌浓度为250mg/L(Z3)时，苔草属植物地上部分锌富集量1546.38mg/kg，地下部分锌富集量为1622.77mg/kg，转运系数达到0.95。

在铅-锌复合处理下，当锌处理水平一定，苔草属植物株高、干重总体表现出随着铅浓度的增加而降低的规律。但是和单一锌处理相比，苔草属植物株高、干重有一定的程度增加，表明铅-锌的拮抗作用能在一定程度上缓解锌对苔草属植物生长毒害作用。当处理浓度为P1Z1时(铅浓度为200mg/L，锌浓度为50mg/L)，苔草属植物的株高、干重达到最大值，分别为57.6cm、18.21g/盆，较对照CK分别提高了24.1％、78.5％。

整体上来看，在铅-锌复合处理下，苔草属植物对铅、锌的富集能力强于铅、锌单一处理，表现出随着铅-锌复合浓度的增加而提升。当处理浓度为P3Z2(铅浓度为600mg/L，锌浓度为125mg/L)、P3Z3(铅浓度为600mg/L，锌处理浓度为250mg/L)，苔草属植物地上部分对铅的超富集量分别为5393.40mg/kg、5317.27mg/kg，铅转运系数分别为1.14、1.50(都大于1)，且地上部分对锌的富集量分别达到1067.09mg/kg、1459.69mg/kg，锌转运系数分别为0.52、0.50。当处理浓度为P3Z1时(铅浓度为600mg/L，锌浓度为50mg/L)，苔草属植物地下部分对铅的超富集量达到最大值，为10811.26mg/kg。由表3分析来看，苔草属植物易超富集环境中的铅，超富集量大。

实例二

对苔草属植物的培养同实例一，只是重金属处理浓度不同。浇的重金属铅溶液浓度有所增加，单一Pb浓度设置分别为800(P4)、1200(P5)、1600(P6)、2000(P7)mg/L四个浓度水平；对照为CK。具体试验按表4进行处理，每个处理重复3次。实验测定结果见表5。

表4单一铅处理

表5实例二铅处理下苔草属植物株高、干重、铅锌含量

由表5分析得出，苔草属植物的株高、干重随着铅处理浓度的增加而降低，当处理浓度为P4(铅浓度为800mg/L)，苔草属植物的株高、干重都达到最大值，分别为60.5cm、10.78g/盆，较对照CK增加了30.4％、5.7％。

苔草属植物对铅的超富集量随着铅处理浓度的增加而增加，当处理浓度为P7(铅浓度为2000mg/L)，苔草属植物地上部分、地下部分对铅超富集量都达到最大值，分别为2154.64mg/kg、9088.65mg/kg。

从以上实施例看出，苔草属植物在重金属铅、锌胁迫下能够较好生长，尤其是在高浓度铅环境中依然生长较好证明其具有对铅有极强的耐性和抗性；其地上和地下部分铅、锌含量很高，特别是地上部分的铅含量大于1000mg/kg，且转运系数大于1，表明苔草属植物能将地下部分吸收富集的铅转移到地上部分存储起来，具有明显的铅超富集植物基本特征。

实例三

采用直接移栽方式，自然条件下，在四川省雅安市汉源县普陀山铅锌矿山上种植苔草属植物。

3个月后进行留茬收割苔草属植物的地上部分，测得其中的Pn、Zn重金属含量分别为960.85mg/kg，245.52mg/kg。

因此，本发明为铅锌矿山、铅矿山的治理与修复提供了一种新的材料，且苔草属植物存活能力强，繁殖能力强，生长周期快，不需要特别的管理，可将其应用到恶劣的矿山环境中进行铅锌矿山治理，达到修复矿山的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法，其特征在于，该利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法包括：将苔草属植物直接种植到铅锌矿山土壤中，定期浇营养液，在苔草属植物生长3个月或株高到30cm～40cm之后，留茬收割地上部分，保留地下部分，收割的地上部分在指定地方进行集中无害化处理，之后重复上述过程，修复铅锌矿山土壤。

2.根据权利要求1所述利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法，其特征在于，种植苔草属植物是指将已发出两片真叶的苔草属植物幼苗移植在铅锌矿山土壤中。

3.根据权利要求1所述利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法，其特征在于，在铅锌矿山土壤上种植苔草属植物，采用完全露天栽培方式，每七天浇一次营养液，根据矿山土壤水分情况，浇水，使土壤含水量保持在田间持水量的45％以上。

4.根据权利要求3所述利用莎草科苔草属植物修复铅锌矿山的方法，其特征在于，营养液包括：KNO₃、Ca(NO₃)₂.4H₂O、KH₂PO₄、MgSO₄.7H₂O、H₃BO₃、MnCl₂.4H₂O、CuSO₄.5H₂O、H₂MoO₄、ZnSO₄.7H₂O、FeSO₄.7H₂O、Na₂EDTA。