CN109482632A - 一种利用钻叶紫菀修复镉污染土壤及污泥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤及污泥污染修复领域，具体为一种利用钻叶紫菀修复镉污染土壤及污泥的方法。所述方法包括以下步骤：(1)将钻叶紫菀幼苗移栽至被镉污染的土壤及污泥，或将钻叶紫菀种子直播至被镉污染的土壤及污泥；(2)钻叶紫菀植株生长旺盛期过后收割地上部分，收割的钻叶紫菀移出集中处理；(3)重复步骤(2)直到钻叶紫菀生长季结束，连根拔出钻叶紫菀集中处理。所述方法能有效降低污染土壤或污泥中的Cd含量，从而达到修复污染土壤或污泥中Cd含量的目的，操作简单，成本低，适合大面积推广应用。

Description

一种利用钻叶紫菀修复镉污染土壤及污泥的方法

【技术领域】

本发明涉及土壤及污泥污染修复领域，具体涉及一种利用钻叶紫菀修复镉污染土壤及污泥的方法。

【背景技术】

随着经济全球化迅速发展，由此带来的环境污染和生态破坏问题日益严峻，严重威胁着人类的健康和生存，其中重金属对土壤的污染和破坏尤为严重。土壤重金属污染中镉(Cd)污染最为严重，据相关统计，我国重金属污染农田的面积已扩大到1.4×107hm2,其中Cd污染面积1.3×104hm2。农田Cd污染来源广泛，包括矿山开采，工矿企业排放的废澄、废水、废气、污水灌概施、用污泥等固体垃圾、磷肥等农用化学品以及大气沉降物等。由于重金属很难被土壤微生物所降解，且重金属污染具有长期性、累积性、隐蔽性、不可逆性的特点，导致重金属污染治理相当困难。

目前，重金属污染土壤的修复方法主要有物理、化学和生物学修复。物理化学修复工程量大，价格昂贵，难以大规模加以利用，还有可能造成二次污染，并且对土壤肥力、土壤结构以及土壤微生物均会造成不利影响。植物修复是将自然生长或遗传培育的富集植物种植于污染土壤上吸收重金属，从而降低土壤重金属含量以达到治理的目的。它具有高效低耗、无二次污染、能减少土壤侵蚀、美化环境等优点，可达到对污染土壤永久清洁修复，因而被公认为环境友好型原位绿色修复技术，已经成为国际学术界的研究热点。

修复解决日益严重的重金属污染问题，迫需开发寻找筛选新的植物品种资源，用于土壤重金属污染土壤的生物修复。尽管地球上植物品种资源丰富多样，但要确定某种植物是否具有重金属富集或超富集特性，却是一件耗时耗力的工程，即使花费大量人力、物力和财力，也未必能如愿筛选出理想的植物品种。

目前已开发出可用于修复土壤重金属污染的植物主要包括球果蔊菜、野茼蒿、印度芥菜、宝山堇菜、蒲公英、伴矿景天、龙葵等，但尚未有将钻叶紫菀应用于修复镉污染土壤及污泥的报道。

【发明内容】

本发明的发明目的在于：提供一种利用钻叶紫菀修复镉污染土壤及污泥的方法。所述方法操作简单，成本低，可以有效降低土壤及污泥中的镉污染。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用钻叶紫菀修复镉污染土壤及污泥的方法，包括以下步骤：

(1)将钻叶紫菀幼苗移栽至被镉污染的土壤或污泥中，或将钻叶紫菀种子直播至被镉污染的土壤或污泥中；

(2)钻叶紫菀植株生长旺盛期过后收割地上部分，收割的钻叶紫菀移出集中处理；

(3)重复步骤(2)直到钻叶紫菀生长季结束，连根拔出钻叶紫菀集中处理。

进一步地，所述钻叶紫菀为菊科紫苑属植物钻叶紫菀Aster subulatus Michx.。

进一步地，步骤(1)中，所述钻叶紫菀幼苗苗高为7-10cm。

进一步地，步骤(1)中，所述钻叶紫菀幼苗移栽在土壤或污泥的株行距为20-30厘米×20-30厘米。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明中的钻叶紫菀(Aster subulatus Michx.)，又名剪刀菜、白菊花、土柴胡、九龙箭、钻形紫菀，属菊科紫菀属植物的一种。原产北美洲，生于潮湿圭壤等地，广泛分布于广西、广东、江苏、浙江、江西、湖南、福建等地，钻叶紫菀是生长速度快、生物量大、抗逆性强，易于成活，可进行直接移栽或将种子直播生长，其整个生长过程中不需要进行特殊管理。

发明人多年来一直从事环境中重金属污染修复调控研究工作，经试验研究发现菊科紫苑属植物钻叶紫菀(拉丁名为Aster subulatus Michx.)，对土壤和污泥等环境中的重金属Cd具有一定的吸收累积富集特性。

本发明充分利用了钻叶紫菀对重金属Cd的富集特性，将其幼苗移栽或将其种子直播至被重金属污染的土壤或污泥，菊科紫菀属钻叶紫菀利用其根系将Cd吸附至其根部，然后通过生长作用，将根部的重金属再转移至植物地上部分，待地上部分形成一定生物量时进行定期留茬收割或连根一起整株收获后再种植，其种子随风扩散能力强，自然繁殖生长快速，年生长周期长，能有效降低污染土壤或污泥中的Cd含量，从而达到修复污染土壤或污泥中Cd含量的目的，所述方法操作简单，成本低，可以有效净化水质，适合大面积推广应用。

【附图说明】

图1为不同Cd梯度浓度处理下钻叶紫苑地上部生物量，a、b为差异显著性标注。

【具体实施方式】

实施例1

本实验设在广西农业科学院科研试验核心区网室大棚中进行

试验采用桶栽模拟方式进行，土壤取自广西农科院试验田耕层土壤，施加梯度浓度重金属Cd于土壤中，采用直接移栽方式将菊科紫苑属植物钻叶紫菀种植于Cd污染的土壤中。污染土壤共设5个处理。施加浓度为0mg/kg(T0)、5mg/kg(T1)、10mg/kg(T2)、15mg/kg(T3)、20mg/kg(T4)。施加的重金属形态为分析纯的CdCl₂·2.5H₂O，以固态形式加入土壤，充分拌匀后浇水浸泡，使添加的重金属与土壤进行充分平衡老化，1个月后移栽钻叶紫菀，每个处理设置4次重复，每桶3株，种植3个月后收割并测定重金属Cd的含量。

不同处理钻叶紫苑地上部生物量如图1所示，a、b、c、d为差异显著性标注。与T0处理相比，只有T1处理钻叶紫苑地上部生物量有所增加，增加幅度为5.16％；T2、T3和T4处理受Cd影响钻叶紫苑地上部生物量均有一定幅度降低，分别降低12.56％、24.86％和32.61％。与T1处理相比，钻叶紫苑地上部生物量随着Cd浓度的增加呈逐渐减少趋势。当Cd浓度为20mg/kg时，钻叶紫苑地上部生物量下降明显(p<0.05)，钻叶紫苑的生长会受到一定程度的抑制。说明钻叶紫苑虽然对Cd耐性较强但还是有一定的限度。

表1.不同Cd浓度处理条件下钻叶紫菀对Cd的富集特征

备注：IF为转移系数，BCF为富集系数。

表1结果表明，土壤Cd施加浓度在T1-T4浓度时，钻叶紫菀地上部富集系数为2.64-7.44，转移系数分别在0.34-0.63。在土壤施加Cd浓度为20mg/kg时，其茎叶含Cd量均超过100mg/kg，且其根、茎、叶组织含Cd量随施加浓度的增加而增高。

实施例2

2018年4月上旬，采用自然条件下种子直播方式，在重金属Cd污染浓度为14.33mg/kg的土壤中种植菊科紫苑属植物钻叶紫菀(Aster subulatus Michx.)；直播株行距为25厘米×25厘米，4个月后收割植物的地上部分，测得其地上部重金属Cd含量为98.1mg/kg。对从土壤中收割的钻叶紫菀进行集中灰化处理，然后将灰烬安全填埋或者作为原料进行Cd的提取。

实施例3

2017年6月下旬，采用直接移栽方式，自然条件下，在重金属Cd污染浓度为19.51mg/kg的污泥中种植菊科紫苑属植物钻叶紫菀(Aster subulatus Michx.)；移栽的钻叶紫菀幼苗苗高为7-10cm，株行距为20厘米×30厘米，95天后收割植物的地上部分，测得其地上部重金属Cd含量为119.6mg/kg。对从土壤中收割的钻叶紫菀进行集中灰化处理，然后将灰烬安全填埋或者作为原料进行Cd的提取。

综合钻叶紫苑对Cd的耐性及富集能力来看，钻叶紫苑对Cd具有吸收累积富集特性，对Cd污染土壤或污泥具有修复能力。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (4)

1.一种利用钻叶紫菀修复镉污染土壤及污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将钻叶紫菀幼苗移栽至被镉污染的土壤或污泥中，或将钻叶紫菀种子直播至被镉污染的土壤或污泥中；

(2)钻叶紫菀植株生长旺盛期过后收割地上部分，收割的钻叶紫菀移出集中处理；

(3)重复步骤(2)直到钻叶紫菀生长季结束，连根拔出钻叶紫菀集中处理。

2.根据权利要求1所述的一种利用钻叶紫菀修复镉污染土壤及污泥的方法，其特征在于，所述钻叶紫菀为菊科紫苑属植物钻叶紫菀Aster subulatus Michx.。

3.根据权利要求1所述的一种利用钻叶紫菀修复镉污染土壤及污泥的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钻叶紫菀幼苗苗高为7-10cm。

4.根据权利要求1所述的一种利用钻叶紫菀修复镉污染土壤及污泥的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钻叶紫菀幼苗移栽在土壤或污泥的株行距为20-30厘米×20-30厘米。