专利名称：利用南瓜修复镉-滴滴涕复合污染土壤的方法
技术领域：
本发明涉及重金属及有机氯农药复合污染的农田土壤的植物修复方法，具体的说是一种利用南瓜特异品种修复镉-滴滴涕复合污染土壤的一种方法，属于污染土壤环境治理技术领域。
背景技术：
土壤重金属/有机氯农药污染是影响我国农业持续发展和生态环境质量的一个重要因素。由于我国农业农药、肥料的投入量大，且多数分布在城郊，受城市工业化污染影响大，因此土壤重金属/有机氯农药污染较为严重。目前的农田重金属/有机氯污染不仅仅是单一污染物的超标，而是两种或多种污染物的复合污染。农田土壤复合污染使农产品质量降低，直接危害消费者健康，影响我国粮食出口创汇。据估算农田重金属污染面积达3亿亩，每年因重金属污染造成的经济损失近200 亿元。据统计，我国农田镉(Cd)污染面积1980年为9333公顷，1989年为13333公顷，在各类Cd污染农田中有5 10%的面积严重减产。而2001年农业部对全国24个省市320个重点污染去548万公顷农田的调查结果表明，全国污染区大田类产品中污染物超标面积占污染区农田总面积的20%;其中，Cd污染农产品超标面积达27. 86万公顷。由此可见，我国土壤Cd污染不仅面积大，而且污染程度较重。Cd是环境中的有毒物质，是生物体的非必需元素，其化合物的毒性很大，蓄积性很强，高浓度的Cd对大多数动物有致畸、致突变和致癌作用，因此，Cd污染土壤急需治理。目前可用于修复治理土壤重金属污染的技术很多，主要包括各种物理、化学、物理化学治理技术和生物修复技术。其中，常见的物理、化学治理技术有客土法、固化法、冰冻法、化学淋洗法、螯合法和离子交换法等。但这些方法存在着技术难度大、花费高、工程量大以及易造成二次污染等问题，很难在大面积、程度轻的污染土壤修复治理中广泛应用。滴滴涕(DDT)是一种曾广泛应用于我国农业生产的有机氯杀虫剂，具有高持留性、广谱毒性、亲脂性和半挥发性，是环境中典型的持久性有机污染(Persistent Organic Pollutants,POPs)和环境内分泌物干扰物(Endocrine Disrupters,EDs)。它通常包括p， P，-DDT, ο,p’ -DDT,p,p’ -DDE和p，p’ -DDD (统称为DDTs)。我国曾是DDT的生产和使用大国，20世纪60 80年代初我国累计使用量高达40多万吨，占全世界总用量的20%。虽然我国在1984年全面禁止生产和使用DDT，但至今，DDTs在各种环境介质包括土壤、水体、空气、植物和动物产品中广泛检出。另者，近年来有些农田、茶园、果园等使用国产三氯杀螨醇 (含有4% 10%的DDT杂质)，这也增加了土壤和作物中至今还有DDTs残留的问题。在去除环境中DDTs污染方面，人们已经尝试过的物理化学方法包括挖掘、焚烧、热解吸附法， 微波增强热处理法，表面活性剂洗土法，超临界液体抽提法和硫酸处理法。但这些方法对土壤有干扰和破坏效应。因此，寻找针对我国农田土壤复合污染的生物修复技术对于保障农业的可持续发展、促进国民经济健康运行具有重大意义。
近年来出现的植物修复(Phytoremediation)技术,作为一种原位绿色修复技术, 具有费用低廉、不破坏环境、易于操作等优点，已经成为环境科学领域的研究热点，其成功应用引起了学术界、政府和企业界的高度重视。而已发现的超积累植物大多生长缓慢，生物量小，给实际修复带来了很大困难。因此，筛选及其应用生长快、适应性强、生物量大的镉/ 滴滴涕共富集植物成为研究的热点。目前，应用葫芦科植物南瓜修复污染土壤大多局限于单一污染源的土壤，譬如重金属污染(如镉等)或持久性有机物污染(如“滴滴涕”等)的土壤，对镉和滴滴涕复合污染的农田土壤利用特异南瓜品种进行修复的实例还未见报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用镉/滴滴涕共富集植物南瓜修复治理镉-滴滴涕复合污染土壤的方法。为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用南瓜修复镉-滴滴涕复合污染土壤的方法，依次包括以下步骤I)、在受镉和滴滴涕复合污染的土壤上种植富集型植物--南瓜，当南瓜生长至结果期时将南瓜整体移除；2)、在上述步骤所得的处理后土壤中继续种植富集型一南瓜，当南瓜生长至结果期时将南瓜整体移除；3)、重复上述步骤2)，从而连续去除土壤中的过量镉和滴滴涕；直至土壤中的镉和滴滴涕含量达到环境安全标准。上述环境安全标准是指国家土壤环境质量标准(GB 15618-1995)中规定的农田土壤中Cd和DDTs残留量的二级标准限值。作为本发明的利用南瓜修复镉-滴滴涕复合污染土壤的方法的改进南瓜的品种为日本红甜蜜。作为本发明的利用南瓜修复镉-滴滴涕复合污染土壤的方法的进一步改进步骤 I)和步骤2)均为将高10 12cm或含4 6片展开真叶的南瓜幼苗移栽到受镉和滴滴涕复合污染的土壤中。作为本发明的利用南瓜修复镉-滴滴涕复合污染土壤的方法的进一步改进步骤 I)和步骤2)均为在南瓜移栽之后的生长过程中，对受镉和滴滴涕复合污染的土壤进行定期烧水，从而使土壤含水量保持在田间持水量的65 75%。在本发明的方法中按照种植南瓜的常规方式进行施肥，例如按照250 350kg/ 公顷的用量施入尿素。本发明的方法适用于中轻度镉-滴滴涕复合污染土壤，即镉的含量彡3. 9mg/kg以及滴滴涕的含量< 3. 8mg/kg的复合污染土壤；在上述复合污染土壤上种植南瓜，从而实现去除土壤中过量镉/滴滴涕的目的。在镉-滴滴涕复合污染土壤上种植南瓜(Cucurbita moschata, var. Hongtianmi),当生长至结果期时将植物整体移除。种植南瓜是将高10 12cm或含4 6 片展开真叶的南瓜幼苗移栽到镉-滴滴涕复合污染土壤中。在镉-滴滴涕复合污染土壤中种植的南瓜采用室外栽培，定期浇水，使土壤含水量保持在田间持水量的65 75 %。在镉-滴滴涕复合污染土壤上种植南瓜，南瓜从污染土壤中吸收镉和滴滴涕并向地上部转移，当南瓜生长至结果期时，将植物从土壤上移除，再种植第二茬南瓜，重复上述操作，直至土壤中的镉和滴滴涕含量达到环境安全标准。南瓜的育苗方法可采用以下方法将饱满的南瓜籽用30°C蒸馏水浸种8小时后， 放置在铺有湿润滤纸的培养皿中，用滤纸覆盖并保持相对湿度为85%，在25°C光照培养箱中催芽48小时至胚根长约I 2cm,光照时间为12小时/天,光照强度为700 800 μ mo I nT2s4,移栽到装有营养土的育苗钵(Φ = IOcm, H = IOcm)中生长10 14天,每钵I粒南瓜种子。营养土配制未种过葫芦科作物的菜园土与经无害化处理的优质有机肥(市购获得)按6 4的重量份数比例拌勻，过5mm筛，然后装入育苗钵中，把钵排列于大棚、温室等设施内的育苗床上，钵缝用土填实，用喷壶浇透水，保持营养土相对湿度在80%左右，在 30°C的自然光照条件下培养。选择大小均匀的高10 12cm或含4 6片展开真叶的南瓜苗移栽到镉-滴滴涕复合污染土壤中。本发明具有如下优点(I)该方法与传统的污染土壤治理方法相比，具有投资少、工程量小、管理技术要求简单等优点；而且作为一种绿色原位修复技术，所收获植株进行集中处理，不会造成二次污染，同时修复进程不仅不会破坏土壤生态修复环境，还有助于改善因重金属/有机氯农药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。(2)本发明所采用的南瓜也可以作为观赏植物，具有较强的适应性，对土壤要求不严格，较耐移栽，在我国南北方都有广泛种植。种植南瓜在治理环境镉-滴滴涕污染的同时，可以起到美化环境的作用，具有良好的生态效益。综上所述，本发明从复合污染的土壤中筛选出一个镉-滴滴涕共富集的特异南瓜品种一日本红甜蜜，种植该品种南瓜后，可从复合污染土壤中共同去除镉和滴滴涕，达到国家土壤环境质量标准(GB 15618-1995)中规定的农田土壤中Cd和DDTs残留量的二级标准限值。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。图I为不同Cd-DDTs处理浓度下对南瓜植株干生物量检测图；A图为实施例I干生物量，B图为实施例2干生物量；图2为不同Cd-DDTs处理浓度下对南瓜地上部Cd/DDTs提取量和提取率的示意图；A图为实施例I提取量和提取率，B图为实施例2提取量和提取率。
具体实施例方式以下结合具体实施例，对本发明做进一步详细说明。实施例I.盆栽梯度Cd/DDTs共富集南瓜的确认与模拟应用本实验于2009年进行。试验地点在中国浙江大学华家池校区玻璃温室内，试验土壤为采自浙江慈溪市CM-DDTs复合污染土壤表层土(O 20cm) ,土壤类型为轻壤土,其基本理化性质为pH值7. 52 ;砂粒含量50%，粉粒含量38%，粘粒含量12% ;有机质含量 O. 78% ;速效氮、磷、钾含量分别为 123. 8,32. 7,105. 2mg/kg ;总 Cd 含量 O. 90mg/kg ;总 DDT含量 O. 80mg/kgo试验共设了 3个处理，分别为对照(CK，不投加Cd/DDT)及2个Cd/DDT投加浓度试验，在对照土壤的基础上投加的Cd/DDT浓度为0. 5/0. 5mg/kg(Tl),3. 0/3. 0mg/kg(T2)，投加的重金属形态为CdNO3 · 4H20,为分析纯试剂，投加的DDT形态为工业级的DDT原药，以固态加入到土壤中，并施入一定浓度的氮、磷、钾肥料作为底肥0. 15g/kgN(CO (NH2)2)、0. 05g/ kg P(Ca(H2PO4)2)和 0. 20g/kg K (K2HPO4)，充分混匀。将供试土壤风干过5mm筛后，装入塑料盆(Φ = 20cm, H = 20cm)中，每盆装土 2. 5kg，平衡I个月后待用。期间进行南瓜育苗，南瓜的品种为日本红甜蜜。南瓜种子的浸种催芽可参照上述方法，同时，将未种过葫芦科作物的菜园土与经无害化处理的优质有机肥按6 : 4的重量份数比例混勻，过5mm筛,装入育苗钵(座_= 10cm,H= IOcm)中，将南瓜催芽种子移栽到营养钵中，每钵I粒，保持营养土相对湿度在80%左右。在30°C的自然光照条件下，10 14天后，幼苗长出4 6片真叶，选取苗高10 12cm或含有4 6片真叶、长势一致的南瓜幼苗移入Cd/DDT污染处理盆中，每盆移栽I棵南瓜苗。根据土壤水分丰缺状况，不定期浇水(水中未检出Cd和DDTs)，使土壤含水量保持在田间持水量的65 75%。植物生长120天后收获植株，即，当南瓜生长至结果期时将南瓜整体移除。将收获的植物样品分为根、茎、叶和果实4部分，分别用自来水冲洗以去除粘附于植物样品上的泥土和污物，然后再用去离子水冲洗，浙去水分，冷冻干燥48小时，称重后粉碎备用。植物样品Cd含量测定采用HN03/HC104法消化(4:1，v/v)，用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定其中的Cd含量，植物DDTs含量测定参照中国国家标准方法进行(GB/T 14551-2003 :动、 植物中六六六和滴滴涕测定的气相色谱法)。试验结果如下图IA给出了在上述浓度的Cd-DDTs复合处理下南瓜的根部和地上部生物量。方差分析表明，与对照(CK)相比，在 Cd/DDTs 投加浓度为 O. 5/0. 5mg/kg(Tl)、3· 0/3. 0mg/kg(T2) 的处理中，南瓜地上部和根部生物量均未显著影响，表现出较强的耐性。表I、Cd-DDT复合污染处理南瓜对Cd/DDTs的累积特征
权利要求
1.利用南瓜修复镉-滴滴涕复合污染土壤的方法，其特征是依次包括以下步骤1)、在受镉和滴滴涕复合污染的土壤上种植富集型植物--南瓜，当南瓜生长至结果期时将南瓜整体移除；2)、在上述步骤所得的处理后土壤中继续种植富集型一南瓜，当南瓜生长至结果期时将南瓜整体移除；3)、重复上述步骤2)，从而连续去除土壤中的过量镉和滴滴涕；直至土壤中的镉和滴滴涕含量达到环境安全标准。
2.根据权利要求I所述的利用南瓜修复镉-滴滴涕复合污染土壤的方法，其特征是: 所述南瓜的品种为日本红甜蜜。
3.根据权利要求I或2所述的利用南瓜修复镉-滴滴涕复合污染土壤的方法，其特征是所述步骤I)和步骤2)均为将高10 12cm或含4 6片展开真叶的南瓜幼苗移栽到受镉和滴滴涕复合污染的土壤中。
4.根据权利要求3所述的利用南瓜修复镉-滴滴涕复合污染土壤的方法，其特征是: 所述步骤I)和步骤2)均为在南瓜移栽之后的生长过程中，对所述受镉和滴滴涕复合污染的土壤进行定期浇水，从而使土壤含水量保持在田间持水量的65 75%。
全文摘要
本发明公开了一种利用南瓜修复镉-滴滴涕复合污染土壤的方法，依次包括以下步骤1)、在受镉和滴滴涕复合污染的土壤上种植富集型植物--南瓜，当南瓜生长至结果期时将南瓜整体移除；2)、在上述步骤所得的处理后土壤中继续种植富集型--南瓜，当南瓜生长至结果期时将南瓜整体移除；3)、重复上述步骤2)，从而连续去除土壤中的过量镉和滴滴涕；直至土壤中的镉和滴滴涕含量达到环境安全标准。
文档编号B09C1/00GK102580988SQ201210024369
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月5日 优先权日2012年2月5日
发明者朱治强, 李廷强, 杨肖娥, 王凯, 黄化刚 申请人:浙江大学