本发明涉及一种基于高分子材料保护膜对植物种子进行保护，具体为对重度多环芳烃污染的土壤进行原位植物修复的方法。
背景技术：
多环芳烃（pahs）是指具有两个或两个以上苯的一类有机化合物，是环境中普遍存在的持久性有机污染物，主要源于火山喷发、森林火灾等自然过程及石油化工、燃煤等人类活动。pahs具有较强的“三致”（致癌、致畸、致突变）效应，威胁着土壤的生态安全和人类健康，修复土壤pahs污染已成为环境领域研究的热点问题。pahs可以通过大气沉降、污水灌溉、油田开采等多种途径进入土壤。土壤中积累的pahs可以被植物吸收，并在植物体内累积，尤其是在污染源附近种植的可食用性植物，极可能通过食物链造成在生物体内的积累，严重危害人体健康和生态安全。
目前针对多环芳烃污染土壤的治理方法主要有三大类：物理法、化学法和生物修复法。其中生物修复由于其处理成本低、无二次污染、可就地处理、公众接受程度高和效果好等优点，具有非常广阔的发展潜力和应用前景。生物修复的类型主要包括微生物修复、植物修复及微生物—植物联合修复，其中而微生物-植物联合修复是污染土壤生物修复技术研究的新发展，兼具微生物修复和植物修复的优点。然而，当土壤中多环芳烃浓度过高（大于10g/kg土壤）时，不但土壤中微生物难以存活，研究报道高浓度多环芳烃对种籽发芽率有明显抑制作用，如果将植物种籽直接播种到该重度多环芳烃污染土壤中，在高浓度多环芳烃作用下种子是难以发芽，甚至会出现死亡，降低植物降解效率。因此，在重度多环芳烃污染的土壤上现有的生物修复方法难以实施。当前对重度多环芳烃污染土壤的治理主要是使用表面活性剂清洗处理，但是表面活性剂的使用会带来二次环境污染。因此，到目前为止，高浓度多环芳烃污染土壤的修复仍然是环境科学领域的一个亟待解决的难题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种高分子保护膜原位植物修复重度多环芳烃污染土壤的方法，利用具有一定降解效果的天然高分子保护膜包裹混合营养基质的种籽，使种子在萌发过程中缓慢适应高浓度多环芳烃环境，提高种籽的发芽率，进而提高高浓度多环芳烃土壤植物修复效果。
本发明所采用的技术方案是：利用植物种籽添加营养基质和高分子复合保护膜的方法对重度多环芳烃污染的土壤进行原位植物修复的技术。
种籽包裹材料，所述的种籽包裹材料包括天然可降解高分子保护膜、营养基质及粘合剂；所述的天然可降解高分子保护膜的成分包括菜籽油，石油磺酸钠，活性炭及水，按质量百分数计菜籽油30-60%，石油磺酸钠15-28%，活性炭5-15%，50-60℃的水15-28%配制保护膜。天然植物乳化油是本发明的重要环节，既起到一段时间内隔绝高浓度多环芳烃污染，又能发挥其表面活性剂的作用对重度多环芳烃污染的土壤进行物理及化学方法的降解。
所述的营养基质包括粒径大小为0.8-1.4mm草木灰，粒径大小为2.0-2.5mm腐熟鸡粪，粒径3-4mm的杨木屑。所述的粘合剂的成分包括玉米淀粉，硼砂，氢氧化钠，水，按质量百分数计玉米淀粉24-38%，硼砂1-5%，氢氧化钠3-10%，水50-70%。
进一步优选为所述的草木灰是植物秸秆经400℃烧制而成，研磨至粒径大小为0.8-1.4mm。
所述的腐熟鸡粪取自养鸡场，为新鲜鸡粪自然堆积发酵5~6个月后晒干，研磨至粒径大小为2.0-2.5mm。
所述的木屑为杨木木屑，木屑粉碎至粒径3-4mm。杨木纤维结构疏松，杨木屑因此质地疏松，保水透气，且木屑中营养全面。作为包裹材料，能为种子提供氮磷等营养元素，也提供了种子萌发的环境。
所述的种籽包裹材料在原位修复重度多环芳烃污染的土壤上的应用。
具体步骤如下：
步骤一：粘合剂的制备，先向反应锅中加水，在搅拌下加入玉米淀粉，搅匀，再加入质量分数10%的氢氧化钠碱液，搅拌使玉米淀粉液糊化，再加入65-75℃的质量分数20%的硼砂溶液，得到粘度为10-15pa·s淀粉粘合剂；
步骤二：挑选颗粒饱满的植物种籽平铺在平底盘中，用电动喷雾器将淀粉粘合剂喷涂在种籽表面，置于25℃恒温震荡箱中震荡15分钟使种籽与粘合剂均匀混合，将草木灰均匀撒在附着有粘合剂的种籽上，在25℃恒温震荡箱中水平震荡平底盘，使草木灰和种籽充分混均，置于真空干燥箱中25℃烘干；
步骤三：将步骤二的植物种籽平铺在平底盘中，再次在种籽表面均匀喷上淀粉粘合剂，将腐熟鸡粪均匀撒在种籽上，在恒温25℃震荡箱中充分震荡15分钟；
步骤四：将步骤三包裹的植物种籽平铺在平底盘中，再次在种籽表面均匀喷上淀粉粘合剂，将碎木屑均匀的撒在种籽外面；
步骤五：将步骤四包裹好营养基质的种籽转移到新的平底盘中，均匀喷上淀粉粘合剂，将天然可降解高分子保护膜原料粉末均匀撒在包裹营养基质的种籽上，使天然可降解高分子保护膜原料粉末均匀包裹在营养基质表面，25℃下烘干；
步骤六：将以上制备好的包裹了高分子材料保护膜和营养基质的种籽按20000-25000颗种籽/公顷播撒在重度多环芳烃污染的土壤中，洒水，田间管理，反复播种2-5次即可在原位修复重度多环芳烃污染的土壤。
所述的步骤二、三、四中，种籽和淀粉粘合剂质量比均为1：0.3-0.5；种籽与草木灰质量比1：1-3；种籽与鸡粪质量比1：1-4；种籽与碎木屑质量比1；3-5；营养基质包裹厚度为0.2-0.3cm。
所述的种籽与天然可降解高分子保护膜的质量比为1：3-5，天然可降解高分子保护膜的厚度为0.05-0.1cm。
所述的植物种籽包括鬼针草、三叶草或黑麦草种籽；所述重度多环芳烃污染的土壤中，多环芳烃浓度为10-20g/kg。
具体实施方式
实施例一
实施例对象选择废弃石油矿井，污染面积约为一亩的多环芳烃重度污染区，经检测土壤多环芳烃浓度为10-20g/kg土壤，经计算：一亩污染土壤需投加2000颗鬼针草种子，约300g种子，需草木灰600g，腐熟鸡粪900g，碎杨木屑1200g，高分子保护膜粉末1200g。
步骤一：将600g草木灰，900g腐熟的鸡粪和1200g碎杨木屑分别研磨成粒度0.8-1.4mm，2.0-2.5mm，3-4mm的粉末，烘干备用，制备种子萌发的营养基质；
步骤二：将质量为960g体积约为1l的乳化植物油和240g活性炭粉末混匀，制成高分子材料保护膜原料备用；
步骤三：制备淀粉粘合剂，先向反应锅中加水600kg，然后在搅拌下加入300kg玉米淀粉，搅匀。再在搅拌下加入70kg质量分数为30%的氢氧化钠溶液配成质量分数为10%的碱液，然后在搅拌下将其加入上述反应锅中，使淀粉液糊化。再用70℃的热水制备30g质量分数为20%的硼砂溶液，然后在搅拌下将其加入反应锅中，制备粘度为10-12pa·s的淀粉粘合剂；
步骤四：将约300g挑选的颗粒饱满的鬼针草种籽平铺在平底盘中，均匀喷上约40g左右的淀粉粘合剂，置于25℃恒温震荡箱中震荡15分钟使种籽与淀粉粘合剂均匀混合；
步骤五：将步骤一中制备好的营养基质草木灰600g均匀撒在步骤四中的鬼针草种籽上，置于25℃恒温震荡箱中震荡15分钟，使草木灰和种子充分混均，均匀分布在种籽表面。然后置于真空干燥箱中低温烘干，去除平底盘中散落多余的草木灰；
步骤六：将步骤五包裹的鬼针草种籽平铺在平底盘中，再次在种籽表面均匀喷上约40g淀粉粘合剂，将步骤一中制备好的营养基质腐熟的鸡粪900g均匀撒在种籽上，置于25℃恒温震荡箱中震荡15分钟，使营养基质再次均匀包裹，重复本步骤，将1200g碎木屑均匀的撒在种籽外面，震荡箱中震荡15分钟，最终使营养基质包裹厚度达到0.2-0.3厘米；
步骤七：将包裹了0.2-0.3厘米营养基质的鬼针草种籽平铺在平底盘中，均匀喷上30g淀粉粘合剂，将步骤二制备的粉末状高分子材料保护膜原料1200g均匀撒在包裹营养基质的种籽上，置于25℃恒温震荡箱中震荡15分钟，充分混均，使高分子材料保护膜原料粉末均匀包裹在营养基质表面，低温烘干；
步骤八：在农历3月，将以上制备好的包裹了高分子材料保护膜和营养基质的鬼针草种籽播撒在重度多环芳烃污染的土壤中，浇水，控制土壤含水量达到60%，将制备好的种籽播撒在污染的土壤上。
包裹的种籽表面的高分子膜（混合植物油与生物炭的材料）既能隔绝高浓度多环芳烃对种子的毒害作用，也能发挥其天然生物表面活性剂的作用，起到降解多环芳烃的作用。包裹种籽的营养基质是种子萌发必须的营养元素，也是微生物繁殖的营养基质。在种籽由外向里逐步降解多环芳烃的过程中，种子在接触空气水分后，逐渐利用营养基质萌发生长，同时在高分子复合材料的外部降解和植物营养基质的内部代谢双重作用之下，可以使种子的发芽率提高20%左右，当鬼针草长到成熟植株时，将该鬼针草进行拨除，再重复播种1次，至土壤多环芳烃含量小于50mg/kg以下，达到环境安全标准。
实施例二
实施例对象选择废弃石油矿井，污染面积约为一亩的多环芳烃重度污染区，经检测土壤多环芳烃浓度为25-50g/kg土壤，经计算：一亩污染土壤需投加2000颗三叶草种子，约300g种子，需粒径大小为0.8-1.4mm的草木灰600g，粒径大小为2.0-2.5mm的腐熟鸡粪900g，粒径3-4mm的碎杨木屑1200g，高分子保护膜粉末1200g。
步骤一：将600g草木灰，900g腐熟的鸡粪和1200g碎杨木屑分别研磨成粒度0.8-1.4mm，2.0-2.5mm，3-4mm的粉末，烘干备用，制备种子萌发的营养基质；
步骤二：将质量为960g体积约为1l的乳化植物油和240g活性炭粉末混匀，制成高分子材料保护膜原料备用；
步骤三：制备淀粉粘合剂，先向反应锅中加水600kg，然后在搅拌下加入300kg玉米淀粉，搅匀。再在搅拌下加入70kg质量分数为30%的氢氧化钠溶液配成质量分数为10%的碱液，然后在搅拌下将其加入上述反应锅中，使淀粉液糊化。再用70℃的热水制备30g质量分数为20%的硼砂溶液，然后在搅拌下将其加入反应锅中，制备具粘度为10-12pa·s的淀粉粘合剂；
步骤四：将约300g挑选的颗粒饱满的三叶草种籽平铺在平底盘中，使用电动喷雾器均匀喷上约40g左右的淀粉粘合剂，置于25℃恒温震荡箱中震荡15分钟使种籽与淀粉粘合剂均匀混合；
步骤五：将步骤一中制备好的营养基质草木灰600g均匀撒在步骤四中的三叶草种籽上，置于25℃恒温震荡箱中震荡15分钟，使草木灰和种子充分混均，均匀分布在种籽表面。然后置于真空干燥箱中低温烘干，去除平底盘中散落多余的草木灰；
步骤六：将步骤五包裹的三叶草种籽平铺在平底盘中，再次在种籽表面均匀喷上约40g淀粉粘合剂，将步骤一中制备好的营养基质腐熟的鸡粪900g均匀撒在种籽上，置于25℃恒温震荡箱中震荡15分钟，使营养基质再次均匀包裹，重复本步骤，将1200g碎杨木屑均匀的撒在种籽外面，震荡箱中震荡15分钟，最终使营养基质包裹厚度达到0.2-0.3cm；
步骤七：将包裹了0.2-0.3cm营养基质的三叶草种籽平铺在平底盘中，均匀喷上30g淀粉粘合剂，将步骤二制备的粉末状高分子材料保护膜原料1200g均匀撒在包裹营养基质的种籽上，置于25℃恒温震荡箱中震荡15分钟，充分混均，使高分子材料保护膜原料粉末均匀包裹在营养基质表面，低温烘干；
步骤八：在农历3月，将以上制备好的包裹了高分子材料保护膜和营养基质的三叶草种籽播撒在重度多环芳烃污染的土壤中，浇水，控制土壤含水量达到60%，将制备好的种籽播撒在污染的土壤上。
包裹的种籽表面的高分子膜（混合植物油与生物炭的材料）既能隔绝高浓度多环芳烃对种子的毒害作用，也能发挥其天然生物表面活性剂的作用，起到降解多环芳烃的作用。包裹种籽的营养基质是种子萌发必须的营养元素，也是微生物繁殖的营养基质。在种籽由外向里逐步降解多环芳烃的过程中，种子在接触空气水分后，逐渐利用营养基质萌发生长，同时在高分子复合材料的外部降解和植物营养基质的内部代谢双重作用之下，可以使种子的发芽率提高20%左右，当三叶草长到成熟植株时，将该三叶草进行拨除，再重复播种2次至土壤多环芳烃含量小于50mg/kg以下，达到环境安全标准。
实施例三
实施例对象选择废弃石油矿井，污染面积约为一亩的多环芳烃重度污染区，经检测土壤多环芳烃浓度为25-50g/kg土壤，经计算：一亩污染土壤需投加2000颗黑麦草种子，约300g种子，需粒径大小为0.8-1.4mm的草木灰600g，粒径大小为2.0-2.5mm的腐熟鸡粪900g，粒径3-4mm的碎杨木屑1200g，高分子保护膜粉末1200g。
步骤一：将600g草木灰，900g腐熟的鸡粪和1200g碎杨木屑分别研磨成粒度0.8-1.4mm，2.0-2.5mm，3-4mm的粉末，烘干备用，制备种子萌发的营养基质；
步骤二：将质量为960g体积约为1l的乳化植物油和240g活性炭粉末混匀，制成高分子材料保护膜原料备用；
步骤三：制备淀粉粘合剂，先向反应锅中加水600kg，然后在搅拌下加入300kg玉米淀粉，搅匀，再在搅拌下加入70kg质量分数为30%的氢氧化钠溶液配成质量分数为10%的碱液，然后在搅拌下将其加入上述反应锅中，使淀粉液糊化，再用70℃的热水制备30g质量分数为20%的硼砂溶液，然后在搅拌下将其加入反应锅中，制备具粘度为10-12pa·s的淀粉粘合剂；
步骤四：将约300g挑选的颗粒饱满的三叶草种籽平铺在平底盘中，使用电动喷雾器均匀喷上约40g左右的淀粉粘合剂，置于25℃恒温震荡箱中震荡15分钟使种籽与淀粉粘合剂均匀混合；
步骤五：将步骤一中制备好的营养基质草木灰600g均匀撒在步骤四中的黑麦草种籽上，置于25℃恒温震荡箱中震荡15分钟，使草木灰和种子充分混均，均匀分布在种籽表面，然后置于真空干燥箱中低温烘干，去除平底盘中散落多余的草木灰；
步骤六：将步骤五包裹的黑麦草种籽平铺在平底盘中，再次在种籽表面均匀喷上约40g淀粉粘合剂，将步骤一中制备好的营养基质腐熟的鸡粪900g均匀撒在种籽上，置于25℃恒温震荡箱中震荡15分钟，使营养基质再次均匀包裹，重复本步骤，将1200g碎杨木屑均匀的撒在种籽外面，震荡箱中震荡15分钟，最终使营养基质包裹厚度达到0.2-0.3cm；
步骤七：将包裹了0.2-0.3cm营养基质的黑麦草种籽平铺在平底盘中，均匀喷上30g淀粉粘合剂，将步骤二制备的粉末状高分子材料保护膜原料1200g均匀撒在包裹营养基质的种籽上，置于25℃恒温震荡箱中震荡15分钟，充分混均，使高分子材料保护膜原料粉末均匀包裹在营养基质表面，低温烘干；
步骤八：在农历3月，将以上制备好的包裹了高分子材料保护膜和营养基质的黑麦草种籽播撒在重度多环芳烃污染的土壤中，浇水，控制土壤含水量达到60%，将制备好的种籽播撒在污染的土壤上。
包裹的种籽表面的高分子膜（混合植物油与生物炭的材料）既能隔绝高浓度多环芳烃对种子的毒害作用，也能发挥其天然生物表面活性剂的作用，起到降解多环芳烃的作用。包裹种籽的营养基质是种子萌发必须的营养元素，也是微生物繁殖的营养基质。在种籽由外向里逐步降解多环芳烃的过程中，种子在接触空气水分后，逐渐利用营养基质萌发生长，同时在高分子复合材料的外部降解和植物营养基质的内部代谢双重作用之下，可以使种子的发芽率提高20%左右，当黑麦草长到成熟植株时，将该黑麦草进行拨除，再重复播种2次，至土壤多环芳烃含量小于50mg/kg以下，达到环境安全标准。