一种提高铬污染土壤植物修复效率的方法与流程

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种采用糖蜜作为活化剂提高cr尤其是六价cr污染土壤植物修复效率的方法。

背景技术：

超富集植物对重金属污染土壤的植物修复效率取决于其对土壤中重金属的吸收和转运能力，由于土壤中重金属的生物有效性通常不高，难以被植物吸收，从而影响到超富集植物的修复效率。如何有效活化土壤中的重金属及选用何种超富集植物，成为提高植物修复效率的关键因素，尤其是解决难溶性铬的活化问题至关重要。

技术实现要素：

本发明所提供的提高铬污染土壤植物修复效率的方法，是利用李氏禾作为超富集植物，同时采用经稀释后的甘蔗糖蜜作为铬活化剂，达到提高植物修复效率的目的。发明人以甘蔗糖蜜作为活化剂，通过活化试验、水培试验和盆栽试验，证明糖蜜能有效活化土壤中的难溶性铬，外源添加糖蜜不但有利于李氏禾根系吸收六价铬，还有利于铬在植物体内向地上部分转运。糖蜜作为活化剂可为提高铬尤其是六价铬污染土壤的植物修复效率提供了更经济、更有效的手段。

附图说明

图1描述了不同溶液对铬污染土壤中铬的活化量对比。

图2描述了糖蜜对李氏禾根系吸收铬的影响。

图3描述了施加糖蜜对李氏禾体内铬含量的影响。

具体实施方式

下面所提供的实施例将会描述出本发明的技术手段以及技术效果。

1.1.供试材料

1.1.1.供试糖蜜

试验所用糖蜜全部取自某糖厂，将废糖蜜稀释不同的倍数(1000倍、5000倍和10000倍)得到不同浓度的糖蜜水溶液，用于试验。

1.1.2.供试土壤

土壤样品a：供试土壤取自含铬废水处理的模拟人工湿地实验系统，在室温下自然风干、用玛瑙研钵研磨、过100目尼龙筛后备用；根据《土壤总铬的测定火焰原子吸收分光光度法》(hj491-2009)，采用微波消解仪对土样进行消解，使用原子吸收分光光度计，采用火焰法测定消解液中的铬浓度cr(mg/l)。土样中含铬量为：式中，ccr表示土壤消解液中的铬浓度；v表示土壤消解液的体积；m表示消解所用土壤样本的质量；经测定、计算，供试土壤的铬含量为1.80mg/g。

*土壤基本理化性质均参照《土壤农业化学分析方法》进行检测。

土壤样品b：采自农田，采样深度为0-30cm，所有样品均为随机多点采取的混合样，在室温下自然风干后，去除杂物，过2mm尼龙筛，备用；其理化性质列于表1。

表1土壤样品b的基本理化性质*

土壤样品c：取重铬酸钾(k2cr2o7)，按600mg(cr)/kg(干土)的比例加入到土壤样品b中，老化45天；并按土培作物对养分的要求(n：200mg/kg、p2o5：100mg/kg、k2o：150-200mg/kg)，分别施用尿素400mg/kg、磷酸二氢钾200mg/kg、硫酸钾300mg/kg，得到模拟铬污染土壤。

1.1.3.供试植物

试验所用的李氏禾(又名秕壳草)幼苗采自某地的无污染农田，新采集到的李氏禾幼苗先用自来水反复冲洗根系表面，再用实验室制备的超纯水进行清洗，清洗完成后，放置于人工气候箱中，用25％的hoagland's(霍格兰氏)营养液进行培养。培养条件为：光周期12小时，白天温度控制在25℃，夜晚温度设置在20℃，相对湿度75％，光照强度7000lx；每3天更换一次营养液，期间每天需加入超纯水以补充因水分蒸发减少的培养液体积，预培养15天。

1.2.根分泌物的收集

在培养的第十天，光照两个小时后，将李氏禾从基质中取出，以小流速的清水轻柔冲洗李氏禾根部，再用实验室新制备的超纯水(加入几滴0.05％的百里酚溶液，起到抑制微生物的作用)浸泡李氏禾根部5分钟，以洗脱附着于根表面的各种离子，最后用超纯水洗3次，以50棵为一组的方式将李氏禾放入黑色广口瓶中(广口瓶预先经高温消毒处理)。每瓶采用300ml浓度0.5mmol/l的cacl2溶液作为根分泌物收集液，并滴入2-3滴0.05％的百里酚溶液；置于培养箱中光照收集4个小时后，根分泌物收集液用0.45μm的滤膜抽滤后旋转蒸发(40℃，90r/min)浓缩，并定容至25ml，放于冰箱冷冻保存。

1.3.活化试验

取2g的土壤样品a，放入装有25ml糖蜜水溶液(稀释了1万倍)的比色管中，室温下连续振荡(振速150r/min)。2小时后取上清液，用0.45μm的针式过滤器过滤后使用原子吸收分光光度计，采用火焰法测定样品中的铬浓度，并以超纯水作为对照，重复测定3次。以根分泌物对难溶性铬的活化量与超纯水对难溶性铬的活化量的差值来表示根分泌物对难溶性铬的活化能力，铬的活化量计算公式如下：式中，ccr表示上清液中的铬浓度；v表示活化剂(如：根系分泌物、超纯水、有机酸溶液)的体积；mcr表示加入的cr2o3、pbcro4和铬污染土壤中的含铬量。

1.4.水培试验

实验前，将植物分成三组：(1)ck组(用25％霍格兰氏溶液培养)；(2)1w组(在25％霍格兰氏溶液中加入稀释1万倍的糖蜜水溶液培养)；(3)5k组(在25％霍格兰氏溶液中加入稀释5000倍的糖蜜水溶液培养)。将100μmol/l的k2cr2o7加入各组植物中，并调节ph值至5.5。每3天更换一次培养液，期间每天需加入超纯水以补充因水分蒸发减少的培养液体积；分别于处理后的第7、15和30天收获植物；每个处理三个重复。

1.5.盆栽试验

实验前，将植物分成两组：(1)对照组(用超纯水浇灌)；(2)处理组(用稀释1000倍的糖蜜水溶液浇灌)。各组植物均种植于前述土壤样品c中进行盆栽试验，处理后的第20天收获植物；每个处理三个重复。

2.1.糖蜜水溶液对土壤中难溶性铬的活化试验

取稀释1万倍的糖蜜水溶液对铬污染土壤中的难溶性铬进行活化试验，并与李氏禾根系分泌物对土壤中难溶性铬的活化能力进行对比，以考察糖蜜用于铬污染土壤强化修复的可行性。试验结果表明(图1所示)，稀释1万倍的糖蜜水溶液对土壤中难溶性铬的活化量达855.71±73.83mg/kgcr，是李氏禾根系分泌物活化量的1.23倍。公开资料显示，周建利等研究了植物汁液分别对土壤中镉、铅、锌的活化能力，结果显示酸藤果叶子汁液对三种重金属的活化能力最强，活化量分别为0.62mg/kgcd、118.1mg/kgpb和121.0mg/kgzn，均低于本实施例的糖蜜水溶液对土壤中难溶性铬的活化量，这说明用糖蜜水溶液作为活化剂强化李氏禾对土壤铬污染进行修复具有显著的技术效果。

2.2.糖蜜水溶液对李氏禾根系吸收铬的影响

水培试验结果表明(图2所示)，添加了糖蜜水溶液培养的植物根中铬含量均高于ck组，且5k组根中的铬含量高于1w组。培养7天时，5k组李氏禾根中的铬含量为675.332mg/kgdw，是ck组的1.74倍，培养30天时，5k组根中的铬含量可高达1005.36mg/kgdw，说明了糖蜜水溶液有利于李氏禾根系对铬的吸收，李氏禾根中的铬含量随培养时间的延长而增加，也随着外源添加糖蜜浓度的增加而增加。

2.3.施加糖蜜对李氏禾体内铬含量的影响

盆栽试验结果表明(图3所示)，用糖蜜水溶液进行浇灌的李氏禾体内各部分(根、茎、叶)的铬含量均高于对照组。根、茎、叶中铬含量分别是对照组的1.74倍、2.95倍和1.64倍；说明施加糖蜜水溶液对李氏禾茎中铬含量的影响最大，即更有利于铬在植物体内向从根部到茎部的转运。此外，表2所示，施加糖蜜对李氏禾根、茎、叶的生物量均无影响，由此可见，施加糖蜜水溶液能有效提高李氏禾对铬污染土壤的植物修复效率。

表2施加糖蜜对李氏禾生物量的影响