专利名称：受柴油污染的湿地的茈菰修复方法
技术领域：
本发明涉及一种受柴油污染的湿地的植物修复方法，特别是一种受柴油污染的湿地的茈菰修复方法。
背景技术：
随着我国对外开放和海洋经济的迅速发展、海洋石油勘探开发规模不断加大、海上石油、燃料油运输日益繁忙，加之我国未来对石油需求的不断增加、油运市场的不断壮大，我国的海域可能是未来溢油事故的多发区和重灾区。据不完全统计，1976 2006年，我国沿海平均每4天发生一起溢油事故，这期间溢油量在50吨以上的溢油事故60多起；近年频发的溢油事件导致每年都有大量的油污进入海洋生态环境中，岸边脆弱的湿地生态环境极易受到影响，而这些有毒的有机污染物会通过物质迁移对大气等其他环境产生不利影响；油类污染物进入土壤后，会改变土壤有机质的组成和机构，使得土壤中碳/氮比严重失调，也影响到土壤微生物的生长繁殖，对微生物群落的结构和种类都造成不同程度的影响。 并且油类污染物由于粘度较大，可以堵塞土壤的空隙，增大土壤的氧化还原电位，使其处于缺氧状态，从而对微生物产生抑制作用，还会影响到植物的根系分泌物以及土壤植物根际的酶类物质，油类污染物会抑制这些酶类的活性。油类污染物还可以随食物链进入人体，对人类的健康构成严重威胁。因此，岸边沉积物中油污的处理处置与油污环境修复日益受到重视。现有的油污沉积物修复方法有物理修复、化学修复和生物修复等，传统的物理化学修复方法成本高且容易带来二次污染，微生物修复的方法可能会导致细菌等微生物对土壤和地下水的生物性污染。植物修复是继微生物修复之后提出的一种绿色原位修复技术， 所收获的植株可以进行集中处理，不会造成二次污染，同时植物修复进程不仅不会破坏土壤生态环境，还有助于改善因油污染而引起的土壤退化和生产力下降，恢复并提高其生物多样性。利用植物来修复油污土正逐步成为未来油污治理研究的一个重要方向，所以关于可富集油污植物的筛选及其修复方法是该领域面临的重要课题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种受柴油污染的湿地的茈菰修复方法。为实现上述目的，本发明的技术方案为
一种受柴油污染的湿地岸边沉积物的茈菰修复方法，其特征在于该方法的具体步骤为在受柴油污染的湿地中种植野茈菰幼苗，或将野茈菰的球茎在室内催芽后，点播于受柴油污染的湿地中，其种植密度控制在10(Γ250株/m2范围；当野茈菰长到果实期的时候，将其地上部分刈割移出，并通过反复刈割过程，连续减少污染沉积物中的过量油污，直到污染物的含量达到环境安全标准。上述的受柴油污染的湿地的柴油浓度在20000mg/kg以内。在含柴油的湿润沉积物中种植野茈菰，通过茈菰的吸收与代谢，及植物根际的分泌物、酶的化学作用和微生物摄入，实现降解消除土壤中油污的目的。收获的茈菰地上部分，可以进行集中处理，或者卫生填埋，焚烧等，也可以作为沼气发酵及生产生物柴油等的生物质原料实现资源循环利用，还可以降低二次污染的可能性。本发明所采用的野茈菰为茈菰的变种，为多年生挺水植物，高达5(Γ100厘米，根状茎横生，较粗壮，顶膨大呈球茎，长2、厘米，径约1厘米，土黄色。基生叶簇生，叶形变化极大。多数为狭箭形，通常顶裂片短于侧裂片，顶端裂片长4、厘米，宽广2厘米，基部裂片长Γ18厘米，宽6 11毫米。顶裂片与侧裂片之间缢缩，叶柄粗壮，长2(Γ40厘米，基部扩大成鞘状，边缘膜质。7^10月开花，花梗直立，高2(Γ70厘米，粗壮，总状花序或圆锥形花序，花白色，雌雄同株。l(Tll月结果实，同时形成地下球茎。种子褐色。霜冻后地上部分枯死。 多年生草本，泥地生或水生，具有地下匍匐茎，匍匐茎的末端为小球茎，圆球形。叶基生，叶片箭形，先端尖锐；花序总状，花茎长约3(Γ70厘米，花3飞朵轮生，雌花在下，萼片形花被片反卷，花瓣长于萼，白色，心皮多，聚合成球形；雄花在上，雄蕊多数。瘦果斜倒卵形，扁平，背腹均有翅。茈菰一般在春节期间可直接播种，有条件的可以用营养液在室内育苗，成苗后再移植于修复目标地。研究表明，茈菰是一种高效的油污修复植物，对土壤中的柴油污染物具有很强的耐受和降解能力。用植物来修复油污土，与传统方法相比，投资少、工程量小、专业技术要求不高，而且作为一种绿色原位修复技术，所获得的生物量可以集中处理，降低了二次污染的可能性， 同时修复过程不会破坏所修复地点的生态环境，反而有助于改善因污染引起的土壤退化和生产力下降等一系列问题，从而恢复当地的生物多样性，在一定程度上，茈菰还可以提高湿地岸边的景观效应。另外若将茈菰的生物量部分能源再利用，则其资源效益更佳。
图1不同浓度柴油对茈菰的叶绿素含量的影响； 图2不同浓度柴油下茈菰的降解修复效果；
图3不同浓度柴油下茈菰根的活力特征。
具体实施例方式供试柴油
供试柴油为0号柴油上海市宝山区中石化明和加油站购买。实施例野茈菰修复柴油污染沉积物露天盆栽试验
试验研究在2009年 2010年完成，共计50天，试验地点选在上海大学环境与化工学院实验楼内进行。试验所用的野茈菰采自上海市黄浦江下游的吴淞口，清洁土壤取自上海大学校园内，自行配制柴油污染土壤。土壤经自然风干后过40目筛，加入一定比例的沙后按比例配置成所需浓度，平衡一周后使用。研究试验共设5个处理浓度的柴油污染土壤，浓度分别为0mg/kg、1000mg/kg、5000mg/kg、10000mg/kg、15000mg/kg、20000mg/kg，每个处理设三个平行样和一组空白。野茈菰植物样在引种于污染土壤前应缓苗5天，每个盆中种植2颗植物(保持最初的生物量相似)，设3个平行样，露天栽培，无遮雨设施。根据试验盆中的缺水情况，不定期浇水，保持盆内具有一定的水面高度，所用的水为自然晾晒M小时后的自来水。试验初期一周内，采用黑色遮阳网避免太强的阳光辐射，以促使移植的植物更好的适应油污环境。培养50天后，收获植物及土样用于检测分析。植物样用自来水充分冲洗以去除粘附于植物样品上的泥土和污物，然后用去离子水冲洗，用滤纸吸除水分，测定其鲜重后在_80°C的冰箱内保存待分析。实验结果如下
(1) 不同柴油浓度下茈菰的叶绿素含量的变化
叶绿素是一类与光合作用相关的最重要的植物色素。其含量的变化在一定程度上反映了植物光和作用的强弱及生长发育情况。图1显示茈菰植株的叶绿素含量随着柴油浓度的增加而逐渐增加后又逐渐降低，在1000mg/kg的柴油污染浓度下出现了叶绿素a和叶绿素b的最高值。说明低浓度的柴油污染对茈菰的光合作用有一定的促进作用，高浓度的柴油则会抑制茈菰的光合作用。柴油中的有机污染物在低浓度下可以充当植物及其根际微生物的碳源，当柴油浓度增大时，土壤的空隙会被堵塞，降低土壤的透气性，使得植物根部处于缺氧状态，不利于植物和好氧微生物的生长。总之，茈菰叶绿素的含量的变化情况一定程度上反映了茈菰对柴油一定的耐受能力。(2) 不同柴油浓度下茈菰的降解率
盆栽试验结束后，种植野茈菰组的柴油的降解率是空白对照组的1. 5^3. 2倍，尽管土壤中柴油污染物的降解是土壤物理、化学和生物共同作用的结果，但是相同的处理条件下空白的设定排除了光照、挥发、微生物等的影响。图2显示出土壤本身对柴油虽然具有一定的降解作用，但相比较看来，野茈菰的修复效果是更加显而易见的。在1000mg/kg的处理浓度下，柴油的降解百分比高达85%;其次是在5000mg/kg，其降解百分比为65%。实验说明， 野茈菰对柴油污染物有提取和降解的作用，其根系分泌物和酶等可以改善土壤及微生物的结构，提高微生物的活性，促进沉积物土壤中柴油污染物的降解作用。(3) 不同浓度下茈菰根活力的变化特征
图3显示了在不同浓度柴油污染的沉积物土壤中培养50天后，野茈菰根的活力的变化情况。根的活力是一个用于确定植物的生长状况的直观指标，从图3中可以看出茈菰根的活力随柴油浓度的逐渐增加呈现出先增大后减小的变化趋势。具体变化特征是在5000mg/ kg的柴油污染处理样中，出现最大值(757. 3g/gFW/h)，随后又逐渐降低。茈菰根活力的变化特征表明野茈菰确实对5000mg/kg浓度以内的柴油污染物具有较强的耐受性，它是一种可以用于修复油污沉积物的有效植物。研究证明利用茈菰作为修复植物，在20000mg/kg以内的油污湿地土壤中栽植茈菰幼苗，密度控制在10(Γ250株/m2范围内，通过茈菰生长及反复刈割过程，即可除去岸边沉积物中的过量油污。这种湿地岸边沉积物柴油污染的茈菰植物修复方法具有修复效率高、费用低、可操作性强、环境风险小等特点，且具有良好的环境效益、经济效益和景观效益。
权利要求
1.一种受柴油污染的湿地岸边沉积物的茈菰修复方法，其特征在于该方法的具体步骤为在受柴油污染的湿地中种植野茈菰幼苗，或将野茈菰的球茎在室内催芽后，点播于受柴油污染的湿地中，其种植密度控制在10(Γ250株/m2范围；当野茈菰长到果实期的时候，将其地上部分刈割移出，并通过反复刈割过程，连续减少污染沉积物中的过量油污，直到污染物的含量达到环境安全标准。
2.根据权利要求1所述的受柴油污染的湿地岸边沉积物的茈菰修复方法，其特征在于所述的受柴油污染的湿地的柴油浓度在20000mg/kg以内。
全文摘要
本发明涉及一种受柴油污染污染的湿地的茈菰修复方法。本发明的主要技术方案为将从野外采来的茈菰幼苗，栽植于柴油污染浓度为20000mg/kg以内的岸边沉积物土壤中；采用室外盆栽试验方法培养野茈菰，每天根据气候变化保持一定的液面，进行岸边湿地油污沉积环境的模拟植物修复。实验研究证明利用茈菰作为修复植物，在油污湿地土壤中栽植茈菰幼苗，密度控制在100~250株/m2范围内，通过茈菰生长及反复刈割过程，即可除去岸边沉积物中的过量油污。这种湿地岸边沉积物柴油污染的茈菰植物修复方法具有修复效率高、费用低、可操作性强、环境风险小等特点，且具有良好的环境效益、经济效益和景观效益。
文档编号B09C1/00GK102179400SQ20111006504
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者刘发辉, 刘晓艳, 刘珊珊, 夏轶欢, 张新颖, 王君, 王珍珍, 钟晓晨, 陈丽莎 申请人:上海大学