專(zhuān)利名稱(chēng)：一種修復(fù)礦山土壤中鉛污染的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉛污染土壤的生物修復(fù)方法，具體為一種修復(fù)礦山土壤中鉛污染的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)鉛污染主要來(lái)源于蓄電池的生產(chǎn)、原生鉛冶煉過(guò)程和再生鉛行業(yè)。含鉛的污染物通過(guò)污水灌溉、污泥利用、農(nóng)藥和化肥的施用、大氣沉降等途徑進(jìn)入到土壤環(huán)境中，造成了嚴(yán)重的土壤污染。特別是對(duì)于含1 的采礦區(qū)或尾礦庫(kù)，由于其復(fù)墾機(jī)率小、再利用困難，對(duì)其周邊環(huán)境的農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)生影響，甚至通過(guò)食物鏈危害人類(lèi)的健康。因此， 找到經(jīng)濟(jì)、高效的鉛污染土壤修復(fù)技術(shù)已經(jīng)成為學(xué)者們關(guān)注和研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。傳統(tǒng)的工程措施主要是通過(guò)去除受污染的表層土壤后，將下層土壤耕作活化，或用未被污染活性土壤覆蓋的方法，但是這些方法并不適用于礦區(qū)土壤的污染修復(fù)，且價(jià)格昂貴容易引起二次污染。已有的改良措施中，大多數(shù)采用不同含磷改良劑固定土壤中的鉛， 如利用合成或天然的磷石灰和羥基磷石灰、磷礦粉或者其他磷酸鹽、磷酸及他們的組合來(lái)改良鉛污染土壤。含磷改良劑加入至鉛污染土壤后，通過(guò)離子交換、形成磷氯鉛礦類(lèi)礦物， 降低鉛的有效性。為保證磷氯鉛礦類(lèi)礦物的形成，唯一的辦法是增加含磷化合物的使用量。 但是由于磷也是重要的面源污染物，高量磷的施用也可能產(chǎn)生其他方面的環(huán)境問(wèn)題。目前，針對(duì)重金屬污染應(yīng)用較為廣泛的主要是植物修復(fù)技術(shù)，其具有安全、成本低、生態(tài)協(xié)調(diào)及環(huán)境美化功能等優(yōu)點(diǎn)，因此受到有關(guān)方面的高度重視。植物對(duì)重金屬污染土壤修復(fù)有植物穩(wěn)定、植物揮發(fā)和植物吸收等方式。許多研究主要集中在篩選并運(yùn)用超富集植物高效吸收土壤中的重金屬，但是由于土壤中的鉛不易被植物吸收，鉛的超富集植物被發(fā)現(xiàn)的并不多，且生物量小、生長(zhǎng)緩慢、分布范圍小等缺點(diǎn)，應(yīng)用于實(shí)際的鉛污染土壤修復(fù)方面的研究較為缺乏。華中蹄蓋蕨(Athyrium wardii)為蹄蓋蕨科植物，多年生、生命力旺盛、根系發(fā)達(dá)且生物量大?？梢酝ㄟ^(guò)直接移栽、扦插或者孢子繁殖生長(zhǎng)，在自然條件下即可成活，整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中不需要進(jìn)行特殊的管理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題，提供一種成本低、可操作性強(qiáng)的一種修復(fù)礦山土壤鉛污染的方法。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下一種修復(fù)礦山土壤鉛污染的方法，在鉛污染的礦山土壤中種植華中蹄蓋蕨，再將所述的華中蹄蓋蕨進(jìn)行直接栽植或?qū)⑵浞N子直播生長(zhǎng)，然后對(duì)栽種的華中蹄蓋蕨進(jìn)行定期留茬收割植物的地上部分，或種植一定年限后，將整株植物回收，再播種或扦插幼苗?？赏ㄟ^(guò)對(duì)栽種的華中蹄蓋蕨進(jìn)行定期留茬收割植物的地上部分，或種植一定年限后，將整株植物回收，再播種或扦插幼苗，每年栽種，簡(jiǎn)化操作，降低礦山土壤中鉛的含量。
本發(fā)明的技術(shù)效果表現(xiàn)在本發(fā)明利用華中蹄蓋蕨根部對(duì)鉛的富集特征，將其種植于鉛污染土壤中，吸收并固定礦山土壤中的鉛，已達(dá)到穩(wěn)定修復(fù)礦區(qū)鉛污染土壤的目的。 由于華中蹄蓋蕨生命力旺盛，易成活，在其生長(zhǎng)過(guò)程中不需特殊管理，因而成本很低、可操作性強(qiáng)。同時(shí)，華中蹄蓋蕨還可以恢復(fù)尾礦區(qū)生態(tài)植被、美化環(huán)境。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)和慣用手段作出的替換和變更，均包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。實(shí)施例1 本實(shí)施例為修復(fù)礦山土壤鉛污染的方法，具體作法為采樣區(qū)位于四川省雅安市鉛鋅礦，該礦已經(jīng)于2003年停止采礦。尾礦區(qū)全鉛含量
*kg入有效態(tài)鉛含量56_274mg *kg入pH值介于5. 88-7. 55，海拔 1358_1445m。 區(qū)域內(nèi)土壤類(lèi)型為黃壤，土壤表面被礦渣覆蓋，植物以草本植物為主。通過(guò)2007年-2009年對(duì)鉛鋅尾礦區(qū)的調(diào)查，分別于植物生長(zhǎng)前期、生長(zhǎng)旺盛期和生長(zhǎng)后期采樣，進(jìn)行分析。結(jié)果表明，礦山土壤中的華中蹄蓋蕨，在生長(zhǎng)前兩個(gè)時(shí)期根部鉛含量達(dá)到15542mg · kg—1和10720mg · kg—1，其地上部含量則較低，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均為0. 04，表現(xiàn)出很強(qiáng)的根部鉛富集能力，并且華中蹄蓋蕨為一種多年生草本植物，生物量大，根系發(fā)達(dá)， 能夠使根系積累大量的鉛，更有利于原位穩(wěn)定修復(fù)鉛污染土壤。實(shí)施例2本實(shí)施例以華中蹄蓋蕨為實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)室內(nèi)盆栽控制試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證其穩(wěn)定修復(fù)鉛污染土壤的優(yōu)勢(shì)及其相應(yīng)的生理機(jī)制，供試土壤取自雅安市雨城區(qū)大興鎮(zhèn)潮土(1-lOcm)，土壤經(jīng)剔除石塊后過(guò)2mm篩備用。試驗(yàn)準(zhǔn)確稱(chēng)量7. 5kg 土壤裝入 400mmX300mmX 140mm的塑料方盒中。外源鉛為Pb (NO3)2，處理濃度為0、200、400、600、 800和IOOOmg Pb · kg—1，各個(gè)試驗(yàn)處理為隨機(jī)排列，六次重復(fù)，在栽種植物四周前，盆栽土壤按上述濃度施入O-IOOOmg Pb · kg"1,混勻平衡4之后土壤中的可交換態(tài)鉛含量為 2. 34-35. 3 Img · kg-1，全鉛含量為 35. 34-1091. 34mg · kg-1。生長(zhǎng)4周后，華中蹄蓋蕨生物量隨土壤中鉛濃度升高有所下降，地上部生物量在 IOOOmg 1 Ag4時(shí)較對(duì)照下降了 55%，但是能夠正常生長(zhǎng)。華中蹄蓋蕨體內(nèi)鉛含量隨著鉛濃度的增加而呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)。根部鉛含量在土壤鉛濃度為O-SOOmg -kg"1時(shí)上升幅度較大，含量為6089-481 IOmg · kg—1 (DW)，而后在IOOOmg · kg—1時(shí)出現(xiàn)下降。其根部含量遠(yuǎn)超出在礦山自然生長(zhǎng)下的含量，說(shuō)明其在短時(shí)期內(nèi)能夠通過(guò)人工馴化使其根部吸收更高的鉛含量。而在不同處理下地上部鉛含量?jī)H為147-430mg .kg—1 (Dff)，同樣是在800mg .kg—1 時(shí)達(dá)到最大值，且與自然生長(zhǎng)下的礦山生態(tài)型濃度較為接近，表明其具有抑制鉛向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的能力。高濃度鉛脅迫下會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生氧化脅迫。超氧陰離子((V)、活性羥基(OH)、過(guò)氧化物(H2O2)等活性氧物質(zhì)一方面在葉綠體及線(xiàn)粒體正常電子傳遞鏈功能中產(chǎn)生，同時(shí)在酶催化作用下的多種氧化還原反應(yīng)中大量產(chǎn)生，產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)將導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化、酶失活、DNA及細(xì)胞膜損傷，CAT、POD、SOD等復(fù)雜的抗氧化酶系統(tǒng)在重金屬等多種環(huán)境脅迫下產(chǎn)生，用來(lái)抑制或清除活性氧物質(zhì)，其在保護(hù)植物細(xì)胞膜及細(xì)胞器官免受傷害的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，MDA是膜脂過(guò)氧化反應(yīng)的重要產(chǎn)物，MDA能與蛋白質(zhì)、核酸、氨基酸等活性物質(zhì)交聯(lián)，形成不溶性化合物(脂褐素)沉積，干擾細(xì)胞正常的生命活動(dòng)，是對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)極有害的基團(tuán)，故被廣泛用作衡量膜脂過(guò)氧化的指標(biāo)。本項(xiàng)研究結(jié)果表明，華中蹄蓋蕨葉片CAT、POD、SOD酶活性以及MDA含量隨著土壤鉛濃度增加出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。在 600mg kg—1是，CAT活性最大；而P0D、S0D活性以及MDA含量均是在800mg kg—1時(shí)達(dá)到最大值，說(shuō)明華中蹄蓋蕨由于長(zhǎng)期生長(zhǎng)在鉛礦區(qū)中，對(duì)鉛污染的忍耐力較強(qiáng)，具有較強(qiáng)的抗氧化損傷能力和對(duì)膜損傷自我修復(fù)能力。因此，在高濃度鉛污染的土壤中，華中蹄蓋蕨具有較強(qiáng)的抗逆機(jī)制及穩(wěn)定修復(fù)污染土壤的潛力，在礦山鉛污染土壤中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1.一種修復(fù)礦山土壤中鉛污染的方法，其特征在于在鉛污染的礦山土壤中種植華中蹄蓋蕨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種修復(fù)礦山土壤中鉛污染的方法，其特征在于將所述的華中蹄蓋蕨進(jìn)行直接栽植或?qū)⑵浞N子直播生長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種修復(fù)礦山土壤中鉛污染的方法，其特征在于對(duì)栽種的華中蹄蓋蕨進(jìn)行定期留茬收割植物的地上部分，或種植一定年限后，將整株植物回收，再播種或扦插幼苗。
全文摘要
本發(fā)明涉及鉛污染土壤的生物修復(fù)方法，具體為一種修復(fù)礦山土壤中鉛污染的方法。一種修復(fù)礦山土壤中鉛污染的方法，其特征在于在鉛污染的礦山土壤中種植華中蹄蓋蕨；將所述的華中蹄蓋蕨進(jìn)行直接栽植或?qū)⑵浞N子直播生長(zhǎng)；對(duì)栽種的華中蹄蓋蕨進(jìn)行定期留茬收割植物的地上部分，或種植一定年限后，將整株植物回收，再播種或扦插幼苗。本發(fā)明利用華中蹄蓋蕨根部對(duì)鉛的富集特征，將其種植于鉛污染土壤中，吸收并固定礦山土壤中的鉛，已達(dá)到穩(wěn)定修復(fù)礦區(qū)鉛污染土壤的目的。由于華中蹄蓋蕨生命力旺盛，易成活，在其生長(zhǎng)過(guò)程中不需特殊管理，因而成本很低、可操作性強(qiáng)。同時(shí)，華中蹄蓋蕨還可以恢復(fù)尾礦區(qū)生態(tài)植被、美化環(huán)境。
文檔編號(hào)B09C1/00GK102189096SQ20101011846
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者余海英, 張錫洲, 李廷軒, 王永東, 鄒同靜, 鄭子成 申請(qǐng)人:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)