专利名称：一种修复铅-多氯联苯复合污染土壤的方法
技术领域：
本发明涉及重金属-持久性有机物复合污染土壤的植物修复技术，特别是一种修复铅-多氯联苯复合污染土壤的方法。
背景技术：
由于矿山开采，污水灌溉等造成土壤中的重金属污染日益严重，据2008年的中国环境统计年鉴数据显示，在全国140万公顷的污灌区中，遭受到重金属污染的面积占64. 8%，其中轻度和中度的污染面积达到87. 0%，参见文献1:国家统计局，环境保护总局.中国环境统计年鉴_2008[M].北京中国统计出版社，2008。而随着信息技术的快速发展，电子产品更新换代的加快，越来越多的电子产品被淘汰，对电子垃圾拆解回收时释放到环境中的重金属正成为一种新的污染源。电子垃圾拆解区及周边环境土壤 均受到严重的重金属污染，其中Pb的浓度更高达110000mg/kg，参见文献2 :Leung A 0ff, Duzgoren-Aydin N S，Cheung K C，et al. Heavy Metals Concentrations of SurfaceDust from e-ffaste Recycling and Its Human Health Implications in SoutheastChina[J]. Environmental Science & Technology, 2008，42 (7) : 2674-2680。电子垃圾的拆解同时会伴随着严重的持久性有机物污染泄露，其中在某主要垃圾拆解区农田土壤的PCBs可高达788 yg/kg，形成重金属与持久性有机物复合污染，参见文献3:储少岗，扬春，徐晓自，刘晓星.典型污染地区底泥和土壤中残留多氯联苯(PCBs)的情况调查[J].中国环境科学，1995，15(3) : 199-203。污染土壤中过量的Pb不仅会直接威胁人类的生产环境和食品安全，还可以通过直接接触或食物链在人体中富集，产生慢性中毒，血Pb含量超标。人体摄入过量的Pb会损害神经系统、造血器官和肾脏；令人食欲不振、易激动、头痛失眠、记忆减退、肌肉酸痛、贫血等，严重导致休克甚至死亡；Pb及其化合物会导致心悸，而且具有致癌和致突变作用。对重金属污染土壤治理的方法主要有物理、化学和生物修复技术。常见的物理、化学治理方法有客土法、化学淋洗法、电动修复、螯合法和等离子交换法等。这些方法治理方法速度快、见效快，但存在技术难度高、花费大、工程量大及容易造成二次污染等问题，一般应用于小范围及要求修复周期短的污染土壤治理中，很难在面积大、污染程度轻的污染土壤修复治理中推广。而通过农艺调控，调节土壤pH、水分、氧化-还原电位，固化土壤中的重金属，以及筛选低累积农作物，可以减少作物对重金属的吸收，减少重金属对人体健康的威胁。但这种方法无法从根本上治理土壤中重金属污染。植物修复(phytoremediation)是指利用植物转移、容纳或转化环境介质中有毒有害污染物，使其对环境无害，使污染环境得到修复与治理，参见文献4 =CunninghamSDj Shann JRj Crowley DRj et al. Phytoremediation of contaminated water and soil.Phytoremediation of Soil and Water Contaminants[R]. USA:American ChemicalSociety, 1997，2-17。植物修复方法主要包括植物提取、植物挥发、植物降解、植物稳定、植物根际降解和根际过滤等，参见文献5 !Cunningham SDj Ow DW. Promises and prospectsof phytoremediation. Plant Physiology, 1996, 110 (3), 715-719 ;参见文献 6 FlathmanPE, Lanza GR. Phytoremediation current views on an emerging green technology[J].Journal of Soil Contamination, 1998，7 (6)，415-432。与传统的修复技术相比，它具有费用低廉、成本低、易操作等特点，在完成污染土壤修复治理的同时，也美化了环境，容易被公众接受。其中筛选出合适的修复植物是整个技术的关键，目前已确认对Pb有超累积作用的植物有海石竹(Armeria martina)、遏蓝菜属(Thlaspi rotundifolium)、庭莽(Alyssum walfenianum)、白鼓钉属(Polycarpaea synandra)等，参见文献 7 PiechalakA, Tomaszewska B, Baralkiewicz D, Malecka A. Accumulation and detoxification oflead ions in legumes [J] Phytochemistry, 2002，60 (2) : 153-162。但对 Pb 和持久性有机污染物复合存在的时候，植物是否对重金属具有修复作用研究的比较少。我国不仅是世界上拥有花卉种类最多的国度 之一，而且是世界花卉栽培的发源地，花卉植物资源极为丰富，在花卉植物种筛选超富集植物并用于修复研究和实践具有以下优点1)花卉资源相当丰富、潜力巨大，这就使筛选工作有了坚实的基础；2)进行土壤修复的同时，能够美化环境，一举两得；3)花卉属观赏性植物，不会进入食物链，可减少对人体的危害；4)很多观赏植物都有一定的经济价值，修复后植物材料可以作为原材料，以提高修复产出，降低修复成本；5)人类在长期的生产实践中积累了丰富的品种选育、花卉栽培以及病虫害防治等经验，参见文献8 :刘家女，周启星，孙挺，等花卉植物应用于污染土壤修复的可行性研究[J].应用生态学报，2006，18 (7) ,1617-1623。由此，从花卉中筛选能在复合污染条件下对Pb具有修复作用的植物并用于修复实践是完全可行的。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术现状和存在问题，提供一种利用花卉植物凤仙花(Impatiens balsamina)修复铅_多氯联苯复合污染土壤的方法，该方法具有投资少、工程量小、技术要求不高等优点；而且作为一种绿色原位修复技术，将收获的植株进行集中处理，不会造成二次污染；同时修复进程不仅不会破坏土壤生态环境，还有助于改善因重金属Pb和PCBs复合污染引起的土壤退化和生产力下降，恢复并提高其生物多样性。本发明的技术方案一种修复铅-多氯联苯(Pb-PCBs)复合污染土壤的方法，步骤如下I)选取饱满的凤仙花种子，用10wt%双氧水灭菌10分钟后用蒸馏水冲洗干净，点播于育苗盆的土壤中，保持土壤湿润；2)将5-8厘米高长势一致的凤仙花幼苗移植到Pb-PCBs复合污染的土壤中，每天浇水1-2次，使土壤含水量保持在田间持水量的60-80% ；3)当凤仙花成熟后将其从土壤中整体移除，再种植第二茬凤仙花，重复上述操作，直至土壤中Pb-PCBs的含量下降至环境安全标准。所述凤仙花为凤仙花属凤仙花科一年生草本花卉植物，株高30-80厘米，花色鲜艳、颜色多样，包括白色、紫色和红色，同一株上能开数种颜色的花朵，其花宛如飞凤，头翅尾足俱全，又称金凤花，有单瓣双瓣之分，花型姿态优美；凤仙花的花期为6-8月，结蒴果、蒴果纺锤形、有白色茸毛，成熟时弹裂为5个旋卷的果瓣；种子多数，球形、黑色、状似桃形，种子成熟后外壳自行爆裂，弹出种子自播繁殖。
所述凤仙花成熟后收获的凤仙花可作为观赏花卉出售，或采用集中处理卫生填埋方式处理。本发明的优点是凤仙花适应性强，耐寒耐贫瘠，撒落在地上的种子在合适的湿热条件下可自行生长，且生长迅速，一般很少有病虫害，栽培管理方便，实验表明，凤仙花在Pb-PCBs复合污染下具有很强的耐性和对Pb累积能力；通过种植凤仙花来修复Pb-PCBs复合污染土壤，该方法与传统的物理、化学治理污染土壤的方法相比，具有投资少、工程量小、技术要求不高等优点；而且作为一种绿色原位修复技术，将收获的植株进行集中处理，不会造成二次污染；同时修复进程不仅不会破坏土壤生态环境，还有助于改善因重金属Pb-PCBs复合污染引起的土壤退化和生产力下降，恢复并提高其生物多样性。
附图为不同污染处理组凤仙花体内累积Pb量的分布图。
具体实施例方式实施例一种修复铅-多氯联苯(Pb-PCBs)复合污染土壤的方法，步骤如下I)选取饱满的凤仙花种子，用10wt%双氧水灭菌10分钟后用蒸馏水冲洗干净，点播于育苗盆的土壤中，保持土壤湿润；2)将5-8厘米高长势一致的凤仙花幼苗移植到Pb-PCBs复合污染的土壤中，每天浇水1-2次，使土壤含水量保持在田间持水量的60-80% ；3)当凤仙花成熟后将其从土壤中整体移除，再种植第二茬凤仙花，重复上述操作，直至土壤中Pb-PCBs的含量下降至环境安全标准。凤仙花修复Pb-PCBs复合污染下Pb的温室盆栽实验盆栽实验地点在南开大学泰达学院的温室内，清洁土壤采自广东省揭阳市仙桥区。本实验共设13个处理组，每个处理重复3次，Pb-PCBs的添加浓度为0-0 (CK),300-0(T1)、300-50(T2)、300-100(T3)、300-500(T4)、600_0(T5)、600_50(T6)、600_100(T7)、600-500 (T8) UOOO-O (T9)、1000-50 (TlO)、1000-100 (Tll)、1000-500 (T12)，各处理组添加污染物的浓度P PbX P PCBs, Pb浓度单位为mg/kg, PCBs浓度单位为U g/kg,其中Pb以分析纯的Pb (NO) 3，PCBs以标准品PCB18和PCB28浓度比为1:1的形式添加。每盆装土 2kg，添加污染物后平衡3周待用。同时进行花卉育苗，选取饱满的凤仙花种子，用10wt%双氧水浸泡10分钟消毒后以蒸馏水冲洗干净，点播于育苗盘中，保持土壤湿润，15-20天后，苗高5-8里面，选取长势一致的幼苗移入上述处理盆中，每盆3棵。每天根据土壤水分状况适量浇水，使土壤含水量经常保持在田间持水量的60-80%。为防止凤仙花白粉病的出现，影响凤仙花修复效果，应当控制温室的温度不能过高，并适当通风。当出现白粉病时，可用70%甲基托布津可湿性粉剂或多菌灵药剂稀释1000倍喷洒。植物生长4个月后收获植株，将收获的样品分为根、茎、叶3部分，分别用自来水冲洗干净，再用蒸馏水冲洗，浙去水分，在105°C杀青20分钟，然后在65 °C下烘干至恒重，称量干重后粉碎备用。植物样品采用体积比为3:1的硝酸-过氧化氢法消解，用原子吸收分光光度计测定其中的Pb含量。
图表制作采用Origins. 0，所有机结果为3次重实验数据的平均值，差异显著性采用SAS9.1. 3 (Duncan法)进行检验，统计显著性设为p〈0. 05。实验结果如下移植4个月后的凤仙花植株各部分的干重如表I所示。表I各处理组凤仙花植株干重
权利要求
1.一种修复铅-多氯联苯(Pb-PCBs)复合污染土壤的方法，其特征在于步骤如下1)选取饱满的凤仙花种子，用10wt%双氧水灭菌10分钟后用蒸馏水冲洗干净，点播于育苗盆的土壤中，保持土壤湿润；2)将5-8厘米高长势一致的凤仙花幼苗移植到Pb-PCBs复合污染的土壤中，每天浇水 1-2次，使土壤含水量保持在田间持水量的60-80% ；3)当凤仙花成熟后将其从土壤中整体移除，再种植第二茬凤仙花，重复上述操作，直至土壤中Pb-PCBs的含量下降至环境安全标准。
2.根据权利要求1所述复铅-多氯联苯(Pb-PCBs)复合污染土壤的方法，其特征在于 所述凤仙花为凤仙花属凤仙花科一年生草本花卉植物，株高30-80厘米，花色鲜艳、颜色多样，包括白色、紫色和红色，同一株上能开数种颜色的花朵，其花宛如飞凤，头翅尾足俱全， 又称金凤花，有单瓣双瓣之分，花型姿态优美；凤仙花的花期为6-8月，结蒴果、蒴果纺锤形、有白色茸毛，成熟时弹裂为5个旋卷的果瓣；种子多数，球形、黑色、状似桃形，种子成熟后外壳自行爆裂，弹出种子自播繁殖。
3.根据权利要求1所述复铅-多氯联苯(Pb-PCBs)复合污染土壤的方法，其特征在于所述凤仙花成熟后收获的凤仙花可作为观赏花卉出售，或采用集中处理卫生填埋方式处理。
全文摘要
一种修复铅-多氯联苯(Pb-PCBs)复合污染土壤的方法，将凤仙花种子用双氧水消毒后点播于育苗盘中，待种子发芽幼苗长到5-8厘米时移植到Pb和PCBs污染土壤中，定期浇水保持适宜湿度，生长120天后收获整株植物并妥善处理，完成一个修复周期，重复上述操作，直至土壤中Pb-PCBs的含量下降至环境安全标准。本发明的优点是凤仙花适应性强、耐寒耐贫瘠，撒落在地上的种子在合适的湿热条件下可自行生长且生长迅速，栽培管理方便，利用耐受花卉植物凤仙花修复Pb和PCBs复合污染土壤，与其传统污染土壤修复方法相比，具有投资少、工程量小、技术要求低和不造成二次污染等特点，而且可以在修复污染土壤的同时美化环境。
文档编号B09C1/00GK102989758SQ20121057406
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者林茂宏, 周启星, 苏慧 申请人:南开大学