CN107889840A - 一种强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂及其应用，所述强化剂由大白菜提取物、球果蔊菜提取物和水按照质量比（0.01‑1）：（1‑20）：（200‑2000）混合，其中，球果蔊菜提取物是通过以下方法提取得到的：（1）将球果蔊菜风干至水分含量为8%‑10%，粉碎，得到球果蔊菜粉末；（2）按照料液比1g：100mL，取球果蔊菜粉末与超纯水混合，在25‑110℃下，3000‑10000rpm的转速下浸提10‑200h，过滤，得到滤渣；（3）将滤渣烘干，即可。本发明提供的强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，环保安全，不会对土壤造成二次污染，能增强超富集植物对土壤中镉的吸附和富集效果。

Description

一种强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂及其应用
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂及其应用。
背景技术
目前，重金属污染土壤的修复方法，通常有物理方法如换土法、化学方法如淋洗法等。但是，这些方法对于小面积且污染程度较高的重金属污染土壤的修复来说效果较好。但对于面积巨大且污染程度较高的农田重金属污染土壤来说，这些物理或化学方法就难以实施。
超富集植物在重金属污染土壤上生长后，能够从污染土壤中超量富集重金属。将超富集植物不断地从污染土壤上去除之后，污染土壤中的重金属就会逐渐地减少。通过多轮次的种植与去除超富集植物，重金属污染土壤最终将会被修复。这种方法能常叫植物修复方法。然而，超富集植物对污染土壤中的重金属的富集量毕竟有限。球果蔊菜是一种镉的超富集植物，但这种植物当种植在清洁的土壤上时，其体内镉的含量并不高。许多螯合剂如EDTA等被用来提高超富集植物对污染土壤中重金属的富集。但这些螯合剂因毒性较大往往对土壤环境造成二次污染。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂及其应用，该强化剂能加强超富集植物对镉污染土壤中镉的富集，减少土壤的污染程度。
一种强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，所述强化剂由大白菜提取物、球果蔊菜提取物和水按照质量比（0.01-1）：（1-20）：（200-2000）混合，其中，所述球果蔊菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将球果蔊菜风干至水分含量为8%-10%，然后粉碎，过50-200目筛，得到球果蔊菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取球果蔊菜粉末与超纯水混合，然后在25-110℃下，在3000-10000rpm的转速下浸提10-200h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到球果蔊菜提取物。
优选地，所述大白菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将大白菜风干至水分含量为6%-8%，然后粉碎，过100目筛，得到大白菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取大白菜粉末与超纯水混合，然后在90-110℃下，在5000-10000rpm的转速下浸提60-90h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到大白菜提取物。
优选地，所述球果蔊菜为球果蔊菜根、球果蔊菜叶或者球果蔊菜茎。
优选地，所述大白菜为大白菜根、大白菜茎或者大白菜叶。
优选地，所述强化剂由大白菜提取物、球果蔊菜提取物和水按照质量比0.08：1：100混合。
优选地，所述球果蔊菜提取物的提取方法中步骤（2）为：按照料液比1g：100mL，取球果蔊菜粉末与超纯水混合，然后在75℃下，在7000rpm的转速下浸提75h，然后过滤，得到滤渣。
上述强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂的应用，所述应用为：在超富集植物开花期，将所述强化剂喷洒在种植超富集植物的土壤上。
优选地，所述超富集植物为龙葵或者球果蔊菜。
优选地，所述强化剂的喷洒量为每平方米土壤喷洒5-300mL。
本发明的优点：
本发明提供的强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，从植物中提取得到，环保安全，不会对土壤造成二次污染，在超富集植物的开花期喷洒在土壤上，能增强超富集植物对土壤中镉的吸附和富集效果，球果蔊菜提取物和大白菜提取起到了协同的作用。
具体实施方式
实施例1
1. 一种强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，所述强化剂由大白菜提取物、球果蔊菜提取物和水按照质量比0.01：1：200混合，其中，所述球果蔊菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将球果蔊菜根风干至水分含量为8%，然后粉碎，过50目筛，得到球果蔊菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取球果蔊菜粉末与超纯水混合，然后在25℃下，在3000rpm的转速下浸提10h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到球果蔊菜提取物；
所述大白菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将大白菜根风干至水分含量为6%，然后粉碎，过100目筛，得到大白菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取大白菜粉末与超纯水混合，然后在90℃下，在5000rpm的转速下浸提60h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到大白菜提取物。
实施例2
1. 一种强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，所述强化剂由大白菜提取物、球果蔊菜提取物和水按照质量比1：20：2000混合，其中，所述球果蔊菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将球果蔊菜叶风干至水分含量为10%，然后粉碎，过200目筛，得到球果蔊菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取球果蔊菜粉末与超纯水混合，然后在110℃下，在10000rpm的转速下浸提200h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到球果蔊菜提取物；
所述大白菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将大白菜叶风干至水分含量为8%，然后粉碎，过100目筛，得到大白菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取大白菜粉末与超纯水混合，然后在110℃下，在10000rpm的转速下浸提90h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到大白菜提取物。
实施例3
1. 一种强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，所述强化剂由大白菜提取物、球果蔊菜提取物和水按照质量比0.01：20：200混合，其中，所述球果蔊菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将球果蔊菜茎风干至水分含量为9%，然后粉碎，过100目筛，得到球果蔊菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取球果蔊菜粉末与超纯水混合，然后在50℃下，在3000rpm的转速下浸提155h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到球果蔊菜提取物；
所述大白菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将大白菜茎风干至水分含量为7%，然后粉碎，过100目筛，得到大白菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取大白菜粉末与超纯水混合，然后在100℃下，在6000rpm的转速下浸提80h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到大白菜提取物。
实施例4
1. 一种强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，所述强化剂由大白菜提取物、球果蔊菜提取物和水按照质量比1：1：2000混合，其中，所述球果蔊菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将球果蔊菜茎风干至水分含量为8%，然后粉碎，过60目筛，得到球果蔊菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取球果蔊菜粉末与超纯水混合，然后在95℃下，在3000rpm的转速下浸提35h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到球果蔊菜提取物;
所述大白菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将大白菜茎风干至水分含量为8%，然后粉碎，过100目筛，得到大白菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取大白菜粉末与超纯水混合，然后在105℃下，在7000rpm的转速下浸提75h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到大白菜提取物。
实施例5
1. 一种强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，所述强化剂由大白菜提取物、球果蔊菜提取物和水按照质量比0.008：1：100混合，其中，所述球果蔊菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将球果蔊菜茎风干至水分含量为8%，然后粉碎，过100目筛，得到球果蔊菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取球果蔊菜粉末与超纯水混合，然后在75℃下，在7000rpm的转速下浸提75h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h烘干，即得到球果蔊菜提取物;
所述大白菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将大白菜茎风干至水分含量为7%，然后粉碎，过100目筛，得到大白菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取大白菜粉末与超纯水混合，然后在95℃下，在7000rpm的转速下浸提75h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到大白菜提取物。
实施例6
实施例1-5制备得到的强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂的应用，所述应用为：在龙葵或者球果蔊菜的开花期，将强化剂喷洒在种植龙葵或者球果蔊菜的土壤上，喷洒量为每平方米土壤喷洒5-300mL。
对比例1
对比强化剂1，由大白菜提取物和水按照质量比0.08:100混合，其中，所述大白菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将大白菜茎风干至水分含量为7%，然后粉碎，过100目筛，得到大白菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取大白菜粉末与超纯水混合，然后在95℃下，在7000rpm的转速下浸提75h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到大白菜提取物。
对比例2
对比强化剂2，用大白菜茎代替大白菜根，其他同对比例1。
对比例3
对比强化剂3，用大白菜叶代替大白菜根，其他同对比例1。
对比例4
对比强化剂4，由球果蔊菜提取物和水按照质量比1:100混合，其中，所述球果蔊菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将球果蔊菜茎风干至水分含量为8%，然后粉碎，过100目筛，得到球果蔊菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取球果蔊菜粉末与超纯水混合，然后在75℃下，在7000rpm的转速下浸提75h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h烘干，即得到球果蔊菜提取物。
对比例5
对比强化剂5，用球果蔊菜根代替球果蔊菜茎，其他同对比例4。
对比例6
对比强化剂5，用球果蔊菜叶代替球果蔊菜茎，其他同对比例4。
性能检测
1. 试验
取清洁土壤（不含镉），粉碎后过孔径为1 mm的筛，向其中加入分析纯CdSO4·8H2O药剂，混合搅拌，使土壤中总镉含量为3.17 mg/kg，然后分别装入盆中，每盆5 kg,平衡3个月。
向平衡了3个月的土壤中，播入龙葵种子，待各盆苗高均5cm左右时每盆定苗10棵。
在龙葵的开花期，按照200mL/m2的喷洒量，向土壤中喷洒实施例1-5以及对比例1-6制备的强化剂。试验在大棚中进行，各实施例和对比例的浇水条件都相同，使土壤含水量保持在50-80%。为防止处理所浇的水和喷洒的强化剂渗漏损失，在盆下放置塑料托盘并及时将渗漏液倒回盆中。在待龙葵成熟时，同时收获龙葵和相应的土壤样品。
以不添加任何强化剂的土壤作为空白对照。
2. 分析检测
将龙葵收获后，风干，粉碎，采用HNO3-HClO4法消解（二者体积比为3:1），原子吸收分光光度计法测定Cd的含量和生物量。所获数据用Microsoft Excel和SPSS16.0进行统计分析，利用Duncan新复极差检验进行差异显著性检验（p<0.05）。
表1 龙葵的生物量和对镉的提取量
超富集植物龙葵的种植土壤上喷洒强化剂后，龙葵的生物量及对镉的提取量（富集量）见表1。由表1可以看出，喷洒本发明提供的强化剂，龙葵的生物量没有明显变化，但其对镉的提取量（富集量）的提高效果显著，能达到45.9%-92.3%。而喷洒对比例1-3的强化剂（非富集植物大白菜的浸提物），龙葵对镉的富集量与没有施加浸提液的处理相比，没有显著变化（p<0.05）；在单独使用球果蔊菜的提取物时，虽然对镉的富集具有一定的作用，但是效果较小，提高量只有10%左右。只有大白菜提取物和球果蔊菜提取物共同作用时，才能发挥超富集植物提取镉的加强强化作用，镉提取的提高量能达到45.9%-92.3%。

Claims (9)

1.一种强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，其特征在于：所述强化剂由大白菜提取物、球果蔊菜提取物和水按照质量比（0.01-1）：（1-20）：（200-2000）混合，其中，所述球果蔊菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将球果蔊菜风干至水分含量为8%-10%，然后粉碎，过50-200目筛，得到球果蔊菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取球果蔊菜粉末与超纯水混合，然后在25-110℃下，在3000-10000rpm的转速下浸提10-200h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到球果蔊菜提取物。
2.根据权利要求1所述的强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，其特征在于：所述大白菜提取物是通过以下方法提取得到的：
（1）将大白菜风干至水分含量为6%-8%，然后粉碎，过100目筛，得到大白菜粉末；
（2）按照料液比1g：100mL，取大白菜粉末与超纯水混合，然后在90-110℃下，在5000-10000rpm的转速下浸提60-90h，然后过滤，得到滤渣；
（3）将得到的滤渣在80℃下烘干24h，即得到大白菜提取物。
3.根据权利要求1所述的强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，其特征在于：所述球果蔊菜为球果蔊菜根、球果蔊菜叶或者球果蔊菜茎。
4.根据权利要求1或2所述的强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，其特征在于：所述大白菜为大白菜根、大白菜茎或者大白菜叶。
5.根据权利要求1所述的强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，其特征在于：所述强化剂由大白菜提取物、球果蔊菜提取物和水按照质量比0.08：1：100混合。
6.根据权利要求1所述的强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂，其特征在于：步骤（2）中为：按照料液比1g：100mL，取球果蔊菜粉末与超纯水混合，然后在75℃下，在7000rpm的转速下浸提75h，然后过滤，得到滤渣。
7.权利要求1所述强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂的应用，其特征在于：所述应用为：在超富集植物开花期，将所述强化剂喷洒在种植超富集植物的土壤上。
8.根据权利要求7所述强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂的应用，其特征在于：所述超富集植物为龙葵或者球果蔊菜。
9.根据权利要求8所述强化超富集植物修复镉污染土壤的强化剂的应用，其特征在于：所述强化剂的喷洒量为每平方米土壤喷洒5-300mL。
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