从金属冶炼区筛选用于铅/镉修复耐性植物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种重金属铅镉污染土壤的植物修复方法，特别是涉及一种从金属冶 炼区筛选用于铅/镉修复耐性植物的方法。
【背景技术】
[0002] 土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点，重金属可通过接触食物 链等途径直接或间接危害人类健康。污染土壤修复方法，如淋洗法、热处理、固定化处理、化 学法等，这些方法不仅成本高、效率低，破坏土壤结构及微生物种群，而且可能导致二次污 染等，难以大面积应用；客土换土法虽然可以彻底清除污染地区污染土壤，但成本昂贵，使 用区域有限，不能从根本上解决重金属污染问题。
[0003] 植物修复是80年代末和90年代初期发展起来的，以植物积累、代谢、转化某些污 染物的理论为基础，通过有目的优选种植植物，利用植物及其共存土壤环境体系去除、转 移、降解或固定土壤污染物，以恢复土壤系统正常功能的污染环境治理措施。植物修复技术 近几年发展非常迅速，在有机污染物和重金属等污染修复中发挥了较大作用。植物修复比 物理法、化学法成本低，不易产生二次污染，绿色环保，适合大面积污染土壤的修复。其中对 重金属污染土壤修复最有发展前途的作用方式是植物提取修复，即利用超积累植物对重金 属的超量富集作用以去除污染土壤中超标的重金属。
[0004] 到目前为止世界上已发现的重金属超富集植物有500多种，最重要的超积累 植物主要集中在十字花科，世界上研宄最多的植物主要在芸苔属人庭芥属 及遏蓝菜属（?7a5T7i)，这些超积累植物大多是国外科学家首次发现的。我 国的超富集植物也取得了较大成果，如吴双桃发现Pb超富集植物土荆介 陈同斌发现砷超富集植物蜈蚁草)，杨肖娥发现的锌 超积累植物东南景天aZfret/ii历、魏树和发现的Cd超积累植物龙葵 Z)及沈阳大学发现的叶用红叶用红泰菜（cic/aZ.)等。但是至 今为止超积累植物修复仍有许多局限性，一是已报道出效果良好的超积累植物仍然非常有 限，而相应的修复植物筛选过程复杂；二是这些超积累植物大都植株矮小，真正用于重金属 污染土壤修复上的能力也是非常有限的；三是在许多重金属污染极为严重的地区，许多植 物异地生长环境适应性差、难以发挥正常修复作用。由于金属的开采和冶炼常伴有高浓度 的重金属污染，因此金属开采区和冶炼区通常是重金属污染最为严重的地区，其周边农田 土壤也受到了不同程度的污染。虽然对于严重污染的重金属常采用固定化处理或化学法处 理等方法，但植物修复也在污染修复后期常常被用到。
[0005] 综上所述，鉴于普通植物修复冶炼区重金属污染存在着筛选过程复杂、植物植株 矮小、环境适应性差等缺陷，在重金属污染严重地区（如冶炼区、采矿区）筛选修复植物是一 种高效实用的方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种从金属冶炼区筛选用于铅/镉修复耐性植物的方法， 该方法在重金属污染地带筛选修复植物，针对性强，筛选过程简单，筛选成功率高。可避免 新引入植物不适应当地环境而发生生长状况不好、影响修复效果的情况，减少了植物恢复 的成本。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 从金属冶炼区筛选用于铅/镉修复耐性植物的方法，所述方法包括以下过程： 1) 在金属冶炼区，调查当地主要种植的农作物和野生植物品种； 2) 根据现场调查结果，选择冶炼区周边主要耕作植物及野生植物，采集植物根、茎、叶、 果实等，实验室分析植物各部分重金属的含量，筛选出耐性和积累性强的植物； 3) 将筛选出的植物种植于人为模拟的高浓度重金属污染土壤中，并填加螯合剂乙二胺 四乙酸作为重金属的活化剂以促进植物对重重金属的吸收和累积，植株成熟后进行收获； 在植物生长过程中观察植物生长情况，记录各植株特点、植株尚度； 4) 将收获的植物按地上部分和地下部分分别进行干燥、研磨、过筛处理，并用微波消解 仪进行重金属提取，采用原子吸收分光光度法测定重金属含量，验证筛选植物的修复效果。
[0008] 所述的从金属冶炼区筛选用于铅/镉修复耐性植物的方法，所述金属冶炼区主要 植物品种有玉米、土豆、水稻、茄子、甘薯、萝卜、西红柿等，主要野生植物有艾蒿、紫花醉鱼 草、问荆、青蒿、山柳菊、牛尾蒿。
[0009] 所述的从金属冶炼区筛选用于铅/镉修复耐性植物的方法，所述金属冶炼区对重 金属具有积累植物的筛选：筛选出耐性和积累性强的植物紫花醉鱼草，地上和地下部分铅 含量分别为 1241. 52 mg/kg 和 879. 34 mg/kg，镉含量为 4. 35 mg/kg 和 2. 78 mg/kg，在三种 野生动植物中均是最高的，同时紫花醉鱼草在野外一般植株高约Im以上，生物量大，适合 作为修复植物。
[0010] 所述的从金属冶炼区筛选用于铅/镉修复耐性植物的方法，所述筛选植物的铅/ 镉耐性和积累特性的盆栽实验：对紫花醉鱼草在实验室进行/镉耐性和积累特性实验，实 验土壤 pH 为 6. 5,有机质含量 L 55%，Cd 含量 0? 115mg/kg，Pb 含量 18. 35mg/kg。
[0011] 所述的从金属冶炼区筛选用于铅/镉修复耐性植物的方法，所述实验污染物以分 析纯 CdCl2 . 2. 5H 20 和 Pb (NO3) 2添加。
[0012] 所述的从金属冶炼区筛选用于铅/镉修复耐性植物的方法，所述方法的具体步骤 如下： 将采取的土壤剔除植物残枝和石块等杂物，风干并过2mm筛，按土壤与沙子5 :1的配比 加入河沙，混合均匀制成实验土壤；将计算后的污染物配制成溶液加入到实验土壤中，充分 搅拌混合，老化一个月备用；将老化后的土壤2kg装入花盆中；同时选择成熟饱满的紫花醉 鱼草种子进行育苗，将种子播种于沙土比为5 :1的育苗穴移入盘中，放置于温暖潮湿的生 态房中，20-25天后选择生长一致的幼苗分别移栽到各处理的花盆中，每盆移入2棵紫花醉 鱼草，每个处理重复3次；在定苗一个月后，分别向各处理中加入乙二胺四乙酸以活化重金 属促进植物对重金属的吸收；植物种植过程中记录生长状况、株高，即可。
[0013] 本发明的优点与效果是： 1.在重金属污染地带筛选修复植物，针对性强，筛选过程简单，筛选成功率高。
[0014] 2.筛选的植物具有很强的重金属耐性和一定的重金属积累性，根据现场情况筛选 植株高大植物，更符合修复工程的实际应用。
[0015] 3.冶炼区筛选的植物对当地环境及污染土壤具有较强的适应性，可避免新引入植 物不适应当地环境而发生生长状况不好、影响修复效果的情况，减少了植物恢复的成本。
【具体实施方式】
[0016] 1?金属冶炼区主要植物品种调查 在金属冶炼区，根据现场调查，主要农作物有玉米、土豆、水稻、茄子、甘薯、萝卜、西红 柿等，主要野生植物有艾蒿、紫花醉鱼草、问荆、青蒿、山柳菊、牛尾蒿等。
[0017] 2.金属冶炼区对重金属具有积累植物的筛选 选择冶炼区周边农田植物玉米、土豆、茄子、甘薯，生物量较大的野生植物艾蒿、紫花醉 鱼草，分布较广的野生植物问荆。采集玉米、土豆、甘薯果实及问荆、艾蒿、紫花醉鱼草地上 部分和地下部分等，实验室分析植物重金属铅、镉含量。
[0018] 表1代表性野生植物和农作物重金属含量（mg/kg)
从表1可以看出，生长在矿渣或矿渣周边土壤上的野生植物体内重金属含量高于农作 物，一方面由于两者生长土壤的重金属含量不同，矿渣或矿渣周边土壤重金属含量高，生长 于上面的植物被动吸收的重金属较多。同时也说明长期生长于矿渣周边的植物对重金属具 在一定的耐性。紫花醉鱼草地上和地下部分铅含量分别为1241. 52 mg/kg和879. 34 mg/ kg，镉含量为4. 35 mg/kg和2. 78 mg/kg，在三种野生动植物中均是最高的，同时紫花醉鱼草 在野外一般植株高约Im以上，生物量大，适合作为修复植物。因此筛选出耐性和积累性强 的植物：紫花醉鱼草。
[0019] 3、筛选植物的铅/镉耐性和积累特性的盆栽实验 对筛选的紫花醉鱼草在实验室进行/镉耐性和积累特性实验研宄。
[0020] 盆栽实验在全年温室生态大棚中进行，实验土壤取自中国科学院沈阳应用生态所 生态站，属于草甸棕壤，土壤pH为6. 5,有机质含量1.