本发明属于环境工程，涉及重金属污染底泥的景观水生植物净化修复技术，具体地说涉及一种首次利用水生植物再力花固定/稳定湖泊底泥中重金属pb的方法。
背景技术：
随着城市水环境重金属污染成为一个备受关注的世界性环境问题，此类研究也随之成为国内外环境科学与工程研究领域的热点科学问题和技术前沿，其中植物修复技术，由于其具有投资少、不破坏场地结构、不引起地下水二次污染等优点，在对重金属和有机污染物的处理上已显示出其明显的有效性，已成为土壤、水环境重金属面源污染修复的重要手段。
尽管人们已经认识到了植物修复在修复土壤、水环境、水环境重金属中低水平面源污染中具有重要意义，但是目前所筛选出来的超积累植物大多为杂草种类，适用于矿山和农田重金属污染，不适合城市水环境的修复。因此采用水湿生植物进行城市水环境重金属中低水平污染的植物修复具有广泛的应用前景。
植物稳定修复技术是利用某些植物的吸收、螯合、络合、沉淀、分解、氧化还原等多种过程，将土壤中的重金属污染物进行钝化或固定，以降低其生物有效性及迁移性，将其转化为相对环境友好的形态，从而防止其进入食物链和地下水，避免或减轻污染物对生物和环境的危害。该技术的主要作用机理是通过改变根际环境的ph和eh值，使污染物在根部积累、沉淀或吸收来加强土壤中重金属的固化。该技术目前已成功在矿区复垦和土壤污染修复中应用的植物有印度芥菜、油菜、杨树、苎麻、燕麦、香根草等，适用于表面积大、土壤质地黏重和有机质含量高的污染土壤的修复。cunningham等(1995)在研究植物固定土壤中的pb时，发现一些植物可以降低土壤中pb的生物有效性，而dushenkov等(1995)进一步研究发现pb可与植物分泌的磷酸盐结合，形成难溶的磷酸铅固定于植物根部，从而减轻pb对环境的毒害作用。
湖泊沉积物重金属污染是水体中各种沉积物和水生生物腐败体的混合物，是大多数水体生物赖以生存的主要基质。近年来由于城市化和工业化急剧发展，大量重金属污染物随着大气沉降、废水排放、地表径流等途径进入水体，并最终汇集到沉积物中。另一方面，随着水体物理化学环境的变化，沉积物中的重金属污染物也会再次释放出来随着水流扩散，因此水体沉积物是水体污染物的重要汇和源。水湿生植物是湿地生态系统的重要组成部分，我国共有水湿生植物约250种，根据其生活习性及形态，可以分为3大类，分别为挺水植物、浮水植物和沉水植物。许多种水湿生植物不光是园林观赏植物，并且对净化水体具有重要作用。黄永杰(2006)野外调查研究结果发现，浮萍、香蒲、芦苇等水湿生植物在重金属复合污染水域中种植具有富集重金属的潜力。王敏等(2013)对6种水生植物对水体重金属的去除效果的研究发现，鸢尾、马蔺和菖蒲对cd的净化效果较好，去除率可达到95％以上；旱生美人蕉、水生美人蕉、旱伞草、鸢尾、马蔺、菖蒲对pb的去除率均达到98％以上。王谦和成水平(2010)的研究结果发现睡莲对水体中cr6+的去除率可达93％。由此可见，水湿生植物在水体净化具有重要功能和潜力。
再力花(thaliadealbatafraserexroscae)是一种竹芋科多年生挺水植物，花期为4-10个月，生物量较大、喜温暖水湿、耐半阴，适应性强，具有很好的观赏价值，并且种植后管理方便，不用专门打理。本发明提供一种方法，利用常用的水生景观植物来修复和净化水体及底泥，起到兼顾美化环境和净化环境的作用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种利用再力花固定和稳定湖泊底泥中重金属pb的方法，在景区浅水区种植再力花，当植物生长至成熟后，将植株整体或地上部分从种植地点移除，从而实现净化底泥重金属净化的目的。通过以下步骤实现：
在湿地景区浅水区配置种植再力花(thaliadealbatafraserexroscae)，于春季丛植、片植于池边、湖畔，在花后进行分株要避开梅雨季节。将植株残叶、过高枝剪去。栽植密度为6～8丛/m2，1～2株/丛。栽植后覆土压紧。秋季种子成熟前，收割地上部分及挖除部分地下根茎，进行适当处理，次年重复该过程，完成净化底泥重金属pb。
待再力花成熟时将植株整体或者地上部从种植点移除，次年种植第二茬，配合其它水生植物，使水体和底泥中pb的含量下降至环境安全标准。
当底泥中pb浓度从0.989mg/kg升高到4.71mg/kg时，再力花地上部分pb浓度在0.726-1.13mg/kg间，根系pb浓度在0.436-1.64mg/kg之间，地上部分pb含量为65.8-71.1μg之间，因此再力花具有富集和稳定底泥中pb的潜力。
本发明的另一个目的是提供所述方法在湖泊底泥中固定和稳定重金属pb中的应用。实验证明，利用水生植物再力花，稳定并改变土壤坏境中的有害重金属污染物的化学和物理形态，进而降低其化学和生物毒性的能力。再力花是一种多年生草本，喜温暖水湿、耐半阴，生物量较大，较容易管理；株型刚劲挺拔，外形优雅美观，花开娇美，观赏价值高。因此在湿地景区种植再力花不仅能够起到美化环境的作用，还可以起到净化环境的作用，是一种具有很高生态价值的水体环境净化方法。
清淤是当前河道湖泊环境治理的重要手段，然而不管是干河(湖)请泥还是水下清泥，加上随后的污泥运输和处理，使得这种方式成本很高，并且容易发生二次污染。除此之外，清淤是一种严重干扰河道(湖泊)生态系统的方式，破坏了河道(湖泊)的生态系统完整性。通过植物的固定/稳定作用，达到净化环境的目的，具有成本低、不破坏土壤和河流生态环境、不引起二次污染，在修复环境的同时也美化了环境。
具体实施方式
本发明结合实施例做进一步的说明。
实施例1
在湿地景区浅水区配置种植再力花(thaliadealbatafraserexroscae)，于春季丛植、片植于池边、湖畔，在花后进行分株要避开梅雨季节。将植株残叶、过高枝剪去。栽植密度为6～8丛/m2，1～2株/丛。栽种后覆土压紧。秋季种子成熟前，收割地上部分及挖除部分地下根茎，进行适当处理，次年重复该过程。
待再力花成熟时将植株整体或者地上部从种植点移除，次年种植第二茬，配合其它水生植物，使水体和底泥中pb的含量下降至环境安全标准。
当底泥中pb浓度从0.989mg/kg升高到4.71mg/kg时，再力花地上部分pb浓度在0.726-1.13mg/kg之间，根系pb浓度在0.436-1.64mg/kg之间，地上部分pb含量为65.8-71.1μg之间。因此证明再力花具有富集和稳定底泥中pb的潜力。
实施例2
供试土壤采自西湖区无污染土壤，为砂壤土，风干碾细后过2mm筛。人工添加cd污染土壤制备：首先，将氯化镉(优级纯)分别碾磨粉碎，按照50.0kg土壤的量分成小包。所需要的药品量按照如下计算，pb元素的添加浓度为：0.00、50.0和100mg/kg干土；各处理中pb的添加浓度根据西湖风景区土壤中cd的中低面源污染水平而定(张海珍等，2014)。其次，采用逐步混合的方法完成重金属添加过程，即先取出0.50kg左右准备好的土壤与称好的药品以过筛的方式混合，再逐步往里添加土壤，反复过筛混合，直至50.0kg土壤混合完全。最后，将已充分混合的各种处理的土壤分别装盆，置于透明塑料大棚中老化3个月左右。盆规格为：高25.0cm，直径28.0cm，每盆装土5.00kg，每个处理3个重复。老化结束后，每个花盆取3个土壤样品(共约50g左右)形成一个混合土壤样品，测定其pb含量。供试土壤的理化性质如表1所示。
表1供试土壤物理化学性质
盆栽试验：按设计浓度处理过并老化的土壤装入黑色塑料盆，每盆大概5.00kg干重。选择生长量大致相同的幼苗分别移栽入各处理浓度的花盆中。每盆定苗2-3棵，各重复间苗量一致，3次重复。试验在透明塑料大棚中进行，依据天气情况不定期浇灌，使土壤保持100％含水量，用水中未检测出重金属cd。待植物成熟后，收获植株。
收获时，分别采割植株地上部分和地下部分，用自来水冲洗干净后，挂在大棚中晾干表面水分，称取地上部分鲜重后，将植株各部分放在75℃恒温干燥箱内烘至恒重，再称量烘干样品中地上部分的重量。烘干后的植株样品先用粉碎机搅碎，再用混合球磨仪(德国莱驰公司，mm400)磨成粉末，保存备用，测定其pb含量。
盆栽试验结果表明，随着土壤中pb浓度的增加，再力花地上部分pb浓度没有显著变化，但是根系中pb的浓度依次增加。地上部分植株内的pb含量较高，并且再力花的生物量较大，因此，可以认为再力花具有固定和净化底泥中pb的能力(表2)。
表2盆栽试验中pb在地上和地下部分累积及植株pb含量
实施例3野外试验：
选择西湖风景区长桥公园和杭州花圃公园两个样点进行野外再力花种植试验，于春季丛植、片植于池边、湖畔，在花后进行分株要避开梅雨季节。将植株残叶、过高枝剪去。栽植密度为6～8丛/m2，1～2株/丛。栽种后覆土压紧。成熟期后，每个样点采集3个样品，分别采集再力花地上部分、根系以及底泥样品。
收获后分析过程同实施方式1.
野外试验结果表明，再力花在底泥环境浓度下根系中pb的浓度是地上部分的5-10倍，底泥中pb的浓度与盆栽试验的对照浓度相似，因此，可以认为再力花具有固定水体底泥pb的能力(表3)。
表3野外样点的再力花地上、地下部分pb的浓度以及底泥中的pb浓度
结论：再力花作为一种观赏价值较高、生物量较大、适应性很强的多年生挺水植物被广泛应用于湿地景观设计中。盆栽试验和野外试验的结果表明，再力花地下部分吸收固定pb的能力较强，具有净化和固定底泥中pb的能力。因此，可以在湿地景观设计中配置一定比例的再力花，成熟期后整株移除进行适当处理，次年再次重复以上过程能够起到净化水体、固定底泥中重金属pb的作用。