CN109622603A - 一种植物修复砷污染土壤的方法 - Google Patents

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王成
周亚男
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    • B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
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    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
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Abstract

本发明提供了一种植物修复砷污染土壤的方法。该方法包括如下步骤：将寸草苔移栽至砷污染过的土壤上。其中，所述土壤中砷的浓度低于100mg/kg。本发明使用寸草苔进行砷污染土壤的修复，寸草苔根茎发达、分蘖力强、生长讯速、耐旱、耐土壤贫瘠，而且其耐反复收割，只需栽种一次即可通过地下部不断的长出根茎而繁殖出许多新植株；寸草苔耐砷，可以将土壤中的砷通过根系吸收转移到地上部，可通过收割地上部以控制土壤中砷含量在安全水平。

Description

一种植物修复砷污染土壤的方法
技术领域
本发明土壤修复技术领域，更具体地，涉及一种植物修复砷污染土壤的方法。
背景技术
我国砷污染主要源于金属冶炼、大气沉降、矿产开采、玻璃生产脱色、农药和化肥不合理使用等，有研究表明砷在土壤中的存在时间可达1000-3000年，砷可以通过饮用水、食物摄取而进入人体，在毛发、皮肤、脏器中积累，破坏人体免疫功能，打乱人体代谢平衡，导致中枢神经系统紊乱，此外，砷还导致人体畸形和智力障碍，严重可导致死亡。据世卫组织公布，我国湖南、内蒙、台湾、山西局部地区受高砷污染危害。
目前修复砷污染的物理方法主要采用热处理方法，通过热处理将土壤中的砷挥发出来，但是此方法投资大、费用高，并不适合大面积砷修复。
发明内容
本发明的目的在于提供一种植物修复砷污染土壤的方法。该方法包括如下步骤：将寸草苔移栽至砷污染过的土壤上。
寸草苔(carex duriuscula)为多年生草本植物，广泛分布于黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山西、陕西、甘肃、宁夏和新疆等省(区)，其根茎发达、分蘖力强、生长讯速、耐旱、耐土壤贫瘠，而且其耐反复收割，申请人研究发现，寸草苔对砷污染土壤具有耐性，因此，在砷污染的土壤上栽种寸草苔，通过反复收割可以移除土壤中的重金属砷，以控制土壤中砷含量在安全水平。
通过在污染土壤上种植砷耐受和富集植物，可以实现土壤植物修复，具有技术简单、成本低廉、实用性强的有点，可以实现大面积砷污染土壤的同时修复。
将寸草苔移载后，植株可继续生长，同时地下部长出新根茎，根茎长出土壤后，继续发育而长成新的寸草苔植株，因此，在本发明中，只需栽种一次，寸草苔即可通过地下部不断的长出根茎而繁殖出许多新植株。
本发明的方法不会形成二次污染，高效且成本低。
在本发明一个优选实施方式中，土壤中砷的浓度小于100mg/kg，进一步优选不高于50mg/kg。移栽后，寸草苔表现较强的砷吸收能力，也有较好的生物量，可以优选为20mg/kg～50mg/kg。在本发明中，砷优选以As2O3形式计。
在本发明一个优选实施方式中，为了便于在重金属污染后的土壤中存活，所述寸草苔为5～6cm长的寸草苔。
在本发明一个优选实施方式中，所述寸草苔的种植方法包括如下步骤：
向杀菌后的土壤上每亩施用30～40kg钙镁磷肥，每亩播种0.4～1.0kg寸草苔种子，播种后在土壤表层覆盖1～2cm厚度土壤，得寸草苔。
其中，寸草苔的种植方法优选包括如下步骤：
在4月初，向杀菌后的土壤上每亩施用30～40kg钙镁磷肥，每亩播种0.5～0.6kg寸草苔种子，播种后在土壤表层覆盖1～2cm厚度土壤，得寸草苔。
其中，杀菌可以使用本领域中常用的杀菌方法，优选使用50％多菌灵800倍溶液喷施土壤。
在本发明一个优选实施方式中，为了保证移栽效果、分蘖空间以及修复效果，所述移栽的株距为3～10cm，优选为5～7cm。
在本发明一个优选实施方式中，还包括如下步骤：向移栽了寸草苔的砷污染土壤上每平方米施用0.045～0.06kg含有钙镁磷的复合肥。
在本发明一个优选实施方式中，上述植物修复砷污染土壤的方法包括如下步骤：
向杀菌后的土壤上每亩施用30～40kg钙镁磷肥，每亩播种0.4～1.0kg寸草苔种子，播种后在土壤表层覆盖1～2cm厚度土壤，待寸草苔长至5～6cm，将其移栽至重金属污染过的土壤上，移栽的株距为3～10cm，每平方米施用0.045～0.06kg钙镁磷肥。其中，土壤中砷的浓度低于100mg/kg
其中，移栽的株距优选为5～7cm。
在本发明中，优选当寸草苔长至15cm即可开始收割。由于寸草苔为多年生草本植物，因此地下根部保留，继续反复培养、收割，对收割后的地上部进行灰化处理，回收重金属砷。
本发明创新地使用寸草苔进行砷污染土壤的修复，寸草苔根茎发达、分蘖力强、生长讯速、耐旱、耐土壤贫瘠，而且其耐反复收割，只需栽种一次，寸草苔即可通过地下部不断的长出根茎而繁殖出许多新植株，每年可反复收割多次，将土壤中的重金属有效转移，较之其它植物，使用寸草苔更加节约资源、方便和高效。相比于其它植物，本发明的方法可以更快地将土壤中重金属砷含量控制在安全水平。寸草苔耐重金属砷，可以将土壤中的砷通过根系吸收转移到地上部，可通过收割地上部减少土壤重金属砷的目的，实现土壤中最大限度重金属清除目的，以控制土壤中重金属含量在安全水平。本发明提供的方法无需特殊管理，即可很好生长，栽培成本低，砷转移效率高，尤其是丰富了北方土壤重金属砷污染清除植物新品种。
附图说明
图1为实验例中不同砷浓度As2O3污染土壤处理后寸草苔地上部和地下部生物量图；
图2为实验例中不同浓度As2O3污染土壤处理后寸草苔地上部和地下部砷的含量图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1
本实施例提供了一种植物修复砷污染土壤的方法，包括如下步骤：
1)寸草苔的幼苗培育
寸草苔于4月初种植，亩用种量0.5kg，播种前采用50％多菌灵800倍溶液喷施土壤消毒杀菌，每亩施用40公斤钙镁磷底肥，播种后土壤表层覆盖1cm厚度土壤，控制土壤湿度，促进种子萌发，待寸草苔长至5cm即可移栽至重金属砷污染土壤上。
2)砷污染土壤准备：
基本土壤取自黑龙江省绥化市、无重金属砷污染土壤，土壤105℃烘干8小时，取10kg装入方形塑料培养盆内，尺寸为40cm*40cm，然后喷施As2O3溶液，人工制作砷污染土壤20mg/kg，做3次重复实验。
3)在上述含有As2O3溶液污染土壤上，栽种寸草苔幼苗，每平方米施用0.06公斤钙镁磷底肥，栽种株距5cm，当寸草苔植株长至15cm时，收割寸草苔的地上部。
实施例2～3
实施例2和3中步骤与实施例1中均相同，不同在于步骤2中砷污染土壤的浓度分别为50mg/kg、100mg/kg。
实验例
对照例
对照例中步骤与实施例1中均相同，不同在于步骤2中砷污染土壤的浓度为0mg/kg。
寸草苔生物量和砷含量检测
当寸草苔长至15cm时，收割地上部叶片，小心挖出根，用自来水冲洗掉培养基质，再用0.01mol/L EDTA溶液清洗一遍，最后用去离子水冲洗3遍，用吸水纸吸干水分，称重并记录数据。将材料放入烘箱中110℃杀青10min，温度调整为80℃继续烘干至恒重，称重并记录数据。
采用氢化物-原子吸收光度法测量砷含量，称取0.5g烘干研磨后的组织粉末，放入100ml三角瓶中，加入20ml浓硝酸、2.5ml浓硫酸、1.25ml高氯酸消化过夜，在电驴上160℃加热消解至冒白烟后停止加热，冷却后加入5ml去离子水，再蒸发至冒白烟，将剩余的算全部挥发，采用国家标准物质研究中心1mg/ml砷标准溶液作为标准工作液，采用5％硫脲+5％抗坏血酸作为预还原剂，转移至50ml容量瓶中，加入10ml预还原剂，用5％HCl定容后，测量砷含量，每个处理重复3次，取平均值。
生物量检测结果：
实验结果表明，如图1所示，低浓度的20mg/kg As2O3污染土壤中，与对照材料0mg/kg As2O3相比(地上部干重为0.20mg，地下部为0.14mg)，寸草苔地上部和地下部生物量达到最高，地上部干重为0.27mg，地下部0.2mg；当土壤中As2O3浓度达到50mg/kg时，地上部干重为0.25，地下部为0.15mg，也较对照材料高；而土壤中As2O3含量达到100mg/kg时，地上部干重为0.14mg，地下部干重为0.11mg，均比对照材料低，寸草苔生长受到明显抑制，由此可见，寸草苔在20mg/kg和50mg/kg As2O3污染土壤中，地下部和地上部能保持较对照高的生物量，因此在20mg/kg和50mg/kg As2O3污染土壤适合寸草苔正常生长，且生长良好。
砷含量检测结果
如图2所示，低浓度的20mg/kg砷污染土壤中，地上部砷含量24.61mg/kg，地下部砷含量为23.6mg/kg；当土壤中的砷含量为50mg/kg时，地上部砷含量为20.70mg/kg，地下部砷含量为18.70mg/kg；当土壤中的砷含量在100mg/kg时，寸草苔地上部的砷含量为7.86mg/kg，地下部砷砷含量为7.47mg/kg，已经表现出明显的富集量下降。
在不同浓度砷处理的土壤中，寸草苔表现了不一样的生物量积累特征和富集砷能力：寸草苔在20mg/kg和50mg/kg砷污染土壤中能表现出较高的生物量和较强的砷富集能力，寸草苔适合修复含量在0-50mg/kg的低浓度砷污染土壤，在实施过程中通过不断的收割地上部，可以富集土壤中的砷，经过后续灰化处理可回收砷，从而对达到土壤修复的目的。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种植物修复砷污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将寸草苔移栽至砷污染过的土壤上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述土壤中砷的浓度低于100mg/kg。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述土壤中砷的浓度不高于50mg/kg。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述土壤中砷的浓度为20～50mg/kg。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述移栽的株距为3～10cm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述移栽的株距优选为5～7cm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述寸草苔为5～6cm长的寸草苔。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
向杀菌后的土壤上每亩施用30～40kg钙镁磷肥，每亩播种0.4～1.0kg寸草苔种子，播种后在土壤表层覆盖1～2cm厚度土壤，待寸草苔长至5～6cm，将其移栽至砷污染过的土壤上，移栽的株距为3～10cm；所述土壤中砷的浓度低于100mg/kg。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，还包括，当所述寸草苔长至15cm时，即可收割寸草苔的地上部。
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