一种植物修复铬污染土壤的方法与流程

本发明土壤修复技术领域，更具体地，涉及一种植物修复铬污染土壤的方法。

背景技术：

自然界中的铬以三价铬和六价铬形式存在，在氧化条件下三价铬又可以转为六价铬，而六价铬毒性最大，最持久，容易被植物吸收，而铬在我国皮革加工、化学轻工、金属冶炼、机械加工、塑料加工等领域广泛应用，由于对其不合理的使用和排放，以及农药化肥的不合理使用，导致我国土壤面临大面积的铬污染，而铬元素可通过食物链进入人体，危害人体健康，因此，有效修复铬污染土壤避免污染进一步扩大对保障我国粮食食品安全尤为重要。

目前修复重金属铬污染土壤方法包括：还原沉淀法，利用铁和亚铁盐、硫化物等还原剂将六价铬还原为三价铬，从而沉淀下来；化学清洗法，利用螯合剂如edta清洗土壤，通过螯合土壤中的铬，达到修复目的；植物修复法，采用耐铬植物吸收或富集土壤中的铬，通过收割植物达到土壤铬清除的目的，前两种方法耗资大、技术复杂，且面临二次污染问题，而植物修复方法简单，适用范围广，成本低廉，效果更直接，但是，能够有效富集重金属铬的植物很少。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种植物修复铬污染土壤的方法。该方法包括如下步骤：将寸草苔移栽至铬污染过的土壤上。

寸草苔(carexduriuscula)为多年生草本植物，广泛分布于黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山西、陕西、甘肃、宁夏和新疆等省(区)，其根茎发达、分蘖力强、生长讯速、耐旱、耐土壤贫瘠，而且其耐反复收割，申请人研究发现，寸草苔对铬污染土壤具有耐性，因此，在铬污染的土壤上栽种寸草苔，通过反复收割可以移除土壤中的重金属铬，以控制土壤中铬含量在安全水平。

将寸草苔移载后，植株可继续生长，同时地下部长出新根茎，根茎长出土壤后，继续发育而长成新的寸草苔植株，因此，在本发明中，只需栽种一次，寸草苔即可通过地下部不断的长出根茎而繁殖出许多新植株。

本发明的方法不会形成二次污染，高效且成本低。

在本发明一个优选实施方式中，为了便于在铬污染后的土壤中存活，所述寸草苔为5～6cm长的寸草苔。其中，本发明的寸草苔的长度小于15cm。

在本发明一个优选实施方式中，所述寸草苔的种植方法包括如下步骤：

向杀菌后的土壤上每亩施用30～40kg钙镁磷肥，每亩播种0.4～1.0kg寸草苔种子，播种后在土壤表层覆盖1～2cm厚度土壤，得寸草苔。

其中，寸草苔的种植方法优选包括如下步骤：

在4月初，向杀菌后的土壤上每亩施用30～40kg钙镁磷肥，每亩播种0.5～0.6kg寸草苔种子，播种后在土壤表层覆盖1～2cm厚度土壤，得寸草苔。

其中，杀菌可以使用本领域中常用的杀菌方法，优选使用50％多菌灵800倍溶液喷施土壤。

在本发明一个优选实施方式中，为了保证移栽效果、分蘖空间以及修复效果，所述移栽的株距为3～10cm，优选为5～7cm。

在本发明一个优选实施方式中，还包括如下步骤：向移栽了寸草苔的铬污染土壤上每平方米施用0.045～0.06kg含有钙镁磷的复合肥。

在本发明一个优选实施方式中，若铬以重铬酸钾形式存在，土壤中重铬酸钾的浓度小于300mg/kg，进一步优选不高于200mg/kg，可以优选为不高于100mg/kg。移栽后，寸草苔表现较强的铬吸收能力，也有较好的生物量，可以优选为100mg/kg～200mg/kg。

在本发明一个优选实施方式中，上述植物修复铬污染土壤的方法包括如下步骤：

向杀菌后的土壤上每亩施用30～40kg钙镁磷肥，每亩播种0.4～1.0kg寸草苔种子，播种后在土壤表层覆盖1～2cm厚度土壤，待寸草苔长至5～6cm，将其移栽至铬污染过的土壤上，移栽的株距为3～10cm，每平方米施用0.045～0.06kg钙镁磷肥。其中，土壤中铬(重铬酸钾)的浓度低于300mg/kg。

其中，移栽的株距优选为5～7cm。

在本发明中，优选当寸草苔植株长至15cm即可开始收割。由于寸草苔为多年生草本植物，因此地下根部保留，继续反复培养、收割，对收割后的地上部进行灰化处理，回收重金属铬。

本发明创新地使用寸草苔进行铬污染土壤的修复，寸草苔根茎发达、分蘖力强、生长讯速、耐旱、耐土壤贫瘠，而且其耐反复收割，只需栽种一次，寸草苔即可通过地下部不断的长出根茎而繁殖出许多新植株，每年可反复收割多次，将土壤中的重金属有效转移，较之其它植物，使用寸草苔更加节约资源、方便和高效。相比于其它植物，本发明的方法可以更快地将土壤中重金属铬含量控制在安全水平。寸草苔耐重金属铬，可以将土壤中的铬通过根系吸收转移到地上部，可通过收割地上部清除土壤重金属铬的目的，实现土壤中最大限度铬清除目的，以控制土壤中铬含量在安全水平。本发明提供的方法无需特殊管理，即可很好生长，栽培成本低，铬转移效率高，尤其是丰富了北方土壤重金属铬污染清除植物新品种。

附图说明

图1为实验例中不同浓度k2cr2o7污染土壤处理后寸草苔地上部和地下部生物量图；

图2为实验例中不同浓度k2cr2o7污染土壤处理后寸草苔地上部和地下部铬的含量图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。

实施例1

本实施例提供了一种植物修复铬污染土壤的方法，包括如下步骤：

1)寸草苔的幼苗培育

寸草苔于4月初种植，亩用种量0.5kg，播种前采用50％多菌灵800倍溶液喷施土壤消毒杀菌，每亩施用30公斤钙镁磷底肥，播种后土壤表层覆盖1cm厚度土壤，控制土壤湿度，促进种子萌发，待寸草苔长至5cm即可移栽至重金属铬污染土壤上。

2)铬污染土壤准备：

基本土壤取自黑龙江省绥化市、无重金属铬污染土壤，土壤105℃烘干8小时，取10kg装入方形塑料培养盆内，尺寸为40cm*40cm，然后喷施k2cr2o7溶液，人工制作k2cr2o7污染土壤100mg/kg，做3次重复实验。

3)在上述含有k2cr2o7污染土壤上，栽种寸草苔幼苗，每平方米施用0.06公斤钙镁磷底肥，栽种株距5cm，当寸草苔植株长至15cm时，收割寸草苔的地上部。

实施例2～3

实施例2和3中步骤与实施例1中均相同，不同在于步骤2中铬污染土壤的浓度分别为200mg/kg、300mg/kg。

实验例

对照例

对照例中步骤与实施例1中均相同，不同在于步骤2中铬污染土壤的浓度为0mg/kg。

寸草苔生物量和铬含量检测

检测方法：当寸草苔长至15cm时，收割地上部叶片，小心挖出根，用自来水冲洗掉培养基质，再用去离子水冲洗3遍，用吸水纸吸干水分，称重并记录数据。将材料放入烘箱中110℃杀青10min，温度调整为80℃继续烘干至恒重，称重并记录数据。取少许根和地上部叶片，用剪刀剪断，分别用研钵研磨，称取0.1g粉末，加入消解液10ml(hno3:hclo4＝4:1)，静止放置30min，转移到微波消解仪中180℃消解1h，将消解液转移至容量瓶中定容至25ml，采用等离子光谱分析仪icp-ms在波长为214.438nm波段测定根和地上部叶片cr含量，每个处理重复3次，取平均值。

生物量检测结果：

实验结果表明，如图1所示，低浓度的100mg/kgk2cr2o7污染土壤中，与对照材料0mg/kgk2cr2o7相比(地上部干重为0.20mg，地下部为0.13mg)，寸草苔地上部和地下部生物量达到最高，地上部干重为0.44mg，地下部0.26mg；当土壤中k2cr2o7浓度达到200mg/kg，时，地上部干重为0.33，地下部为0.22mg，也较对照材料高；而土壤中k2cr2o7含量达到200mg/kg时，地上部干重为0.16mg，地下部干重仅为0.10mg，均比对照材料低，由此可见，寸草苔在100mg/kg和200mg/kgk2cr2o7污染土壤中，地下部和地上部能保持较高的生物量，因此在100mg/kg和200mg/kgk2cr2o7污染土壤适合寸草苔正常生长，且能生长的更好，而当土壤中的k2cr2o7含量达到300mg/kg时，寸草苔生长明显受到抑制，导致地上部和地下部生物量降低。

铬含量检测结果

如图2所示，低浓度的100mg/kgk2cr2o7污染土壤中，地上部铬含量108.24mg/kg，地下部铬含量为87.38mg/kg；当土壤中的k2cr2o7含量为200mg/kg时，地上部铬积累量为86.61mg/kg，地下部铬含量为76.79mg/kg；当土壤中的k2cr2o7含量在300mg/kg时，寸草苔地上部的铬含量为72.12mg/kg，地下部铬含量为61.76mg/kg，已经表现出明显的富集量下降。

在不同浓度k2cr2o7处理的土壤中，寸草苔表现了不一样的生物量积累特征和富集铬能力：寸草苔在低于200mg/kgk2cr2o7污染土壤中能表现出较高的生物量和较强的铬富集能力，通过不断的收割地上部，可以富集土壤中的铬，经过后续灰化处理可回收铬，从而达到土壤修复的目的。而当土壤中的k2cr2o7浓度达到300mg/kg，寸草苔明显生长受到抑制，生物量降低。

最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。