專利名稱：一種利用花卉植物紫茉莉修復(fù)Sn污染土壤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及錫(Sn)污染土壤的治理方法，具體地講是一種利用花卉植物紫茉莉 (Mirabilis Jalapa L.)修復(fù)Sn污染土壤的方法。
背景技術(shù)：
錫(Sn)，一種略帶藍(lán)色的低熔點(diǎn)金屬元素，在化合物內(nèi)是二價(jià)或四價(jià)，不會(huì)被空氣氧化，主要以二氧化物(錫石)和各種硫化物(例如硫錫石)的形式存在。Sn是大名鼎鼎的“五金”-金、銀、銅、鐵、錫之一。金屬Sn柔軟，易彎曲，熔點(diǎn)231.89°C，沸點(diǎn)2260°C。在空氣中Sn的表面生成二氧化錫保護(hù)膜而穩(wěn)定，加熱下氧化反應(yīng)加快；Sn與鹵素加熱下反應(yīng)生成四鹵化錫；也能與硫反應(yīng)；Sn對水穩(wěn)定，能緩慢溶于稀酸，較快溶于濃酸中，也能溶于強(qiáng)堿性溶液；在氯化鐵、氯化鋅等鹽類的酸性溶液中會(huì)被腐蝕。金屬Sn可以用來制成各種各樣的錫器和美術(shù)品，如錫壺、錫杯、錫餐具等。它的一個(gè)重要用途是用來制造鍍錫鐵皮(馬口鐵)。一張鐵皮一旦穿上錫的“外衣”，既能抗腐蝕， 又能防毒。[參見文獻(xiàn)曹斌，盧靜，夏建新.2007.重金屬Sn的測定方法綜述.中央民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，16 ) :351 355]。目前，鍍錫鐵皮不僅廣泛用于食品工業(yè)上， 如罐頭工業(yè)，而且在軍工、儀表、電器以及輕工業(yè)的許多部門都有它的身影。Sn的化合物在工業(yè)上也有廣泛的用途，如二氧化錫在陶瓷工業(yè)中用作釉的顏料和遮光劑、工業(yè)催化劑；氯化亞錫用作超高壓潤滑油、漂白劑；四氯化錫用于毛織品的阻燃劑、軍事上用來制成煙霧彈[參見文獻(xiàn)北京有色工程設(shè)計(jì)研究院.重金屬-錫.中國有色冶金，2005，2:51 52]；硫酸亞錫主要用于錫電鍍工藝中。錫的有機(jī)化合物對塑料加工起穩(wěn)定作用，對生物、細(xì)菌有防腐作用，廣泛用于船舶的防污涂料[參見文獻(xiàn)呂華東， 林麒.2007.有機(jī)錫污染及其毒性作用研究現(xiàn)狀.海峽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，13C3) :27 四； Douglas Mountfort，Olivier Laczka，Claire Debarnot,et al，2007· Use of protoplasts from paired heterogenic bacterial species to detect tin contaminants :prospects for biosensor development. Biosensors and Bioelectronics· 22 :1251 1259·]0Sn的廣泛應(yīng)用促使錫礦大量開采，隨即導(dǎo)致Sn及其化合物污染問題日趨緊迫；在錫礦開采、冶煉過程中存在資源利用有限、廢渣中復(fù)合重金屬污染土壤和地下水、錫塵對人體肺部和呼吸系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害等環(huán)境問題亟待解決。然而當(dāng)前，對Sn及其化合物污染土壤的治理和修復(fù)研究甚少，尤其是Sn超積累植物的篩選還是一個(gè)國際空白。Pinel-Raffaitin 等人[參見文獻(xiàn):Pinel-Raffaitin P.，Amouroux D.， LeHechoI. , Rodriguez Gonzalez P.et al,2008.Occurrence and distribution of organotin compounds in leachates and biogases from municipal landfills. Water Research,42 :987 996.]研究了城市垃圾填埋池的滲濾液和生物沼氣中有機(jī)錫的發(fā)生和分配；使用三種不同的分析方法測定離子態(tài)和揮發(fā)態(tài)有機(jī)錫化合物在兩個(gè)垃圾填埋池中的濃度。結(jié)果表明潮濕的沉積物能夠稀釋滲濾液，同時(shí)改變有機(jī)錫化合物甲基化作用或乙基化的機(jī)理。Christophe Marcic 等人[參見文獻(xiàn)=Marcic C.，Le Hecho I.，DenaixL. , Lespes G, 2006.TBT and TPhT persistence in a sludged soil. Chemosphere,65 2322 2332]研究了三丁基錫(TBT)和三苯基錫(TPT)在土壤中的持久性，將有機(jī)錫化合物通過添加城市污泥引種到土壤中，并將污泥的數(shù)量、TBT和TPT的濃度以及土壤pH考慮進(jìn)去。結(jié)果表明三丁基錫在土壤中的持久性取決于其在污泥中的初始濃度，當(dāng)污泥被適當(dāng)濃度的有機(jī)錫化合物污染時(shí)，PH對TBT和TPT的持久性沒有影響。當(dāng)前，大多數(shù)研究是圍繞有機(jī)錫的毒性及其對海洋的污染以及有機(jī)錫的發(fā)生和分配；在植物修復(fù)方面，主要研究利用植物修復(fù)Cd、Pb、Zn、Cr、As等重金屬或石油烴污染土壤[參見文獻(xiàn)Pendergrass A, Butcher D J, 2006. Up take of lead and arsenic in food plants grown in contaminated soil from Barber Orchard N C. Microchemical Journal,83(1) 14 16 ；Zhineng Zhang, Qixing Zhou, Shengwei Peng et al,2010. Remediation of petroleum contaminated soils by joint action of Pharbitis nil L. and its microbial community. Science of the Total Environment,408 :5600 5605 ；Shengwei Peng, Qixing Zhou, Zhang Cai et al,2010. Remediation of petroleum contaminated soils by Mirabilis Jalapa L. in a greenhouse plot experiment. Journal of Hazardous Materials，168 :1490 1496.]，對 Sn 污染物及其無機(jī)錫污染土壤的植物修復(fù)未見報(bào)道，Sn在土壤中過量時(shí)對植物的毒害作用、植物對Sn的耐受濃度限值和對Sn的積累特征研究目前尚未開展。鑒于上述問題，本課題選用花卉植物作為修復(fù)方法，研究花卉植物對土壤中Sn污染物的耐性和積累特征，探索Sn的極限濃度對花卉植物的毒性作用。目標(biāo)是篩選和發(fā)現(xiàn)對土壤中的Sn污染物具有強(qiáng)耐受能力和富集能力的花卉植物，并且通過植株的整個(gè)生長過程能較有效地修復(fù)土壤中的Sn污染物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)分析，提供一種利用耐性強(qiáng)、普遍生長和價(jià)格低廉的利用花卉植物紫茉莉(Mirabilis Jalapa L.)修復(fù)Sn污染土壤的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案一種利用花卉植物紫茉莉修復(fù)Sn污染土壤的方法，具體步驟如下1)將紫茉莉種子用H2A水溶液浸泡10-15min，然后用蒸餾水清洗2_4次，用濾紙吸干備用；2)將處理后的紫茉莉種子播撒在裝有無污染土壤的育苗盤中，將育苗盤放入人工氣候培養(yǎng)箱中培養(yǎng)；3)待幼苗長至4-6片真葉時(shí)，取高度和長勢一致的幼苗分別向每個(gè)裝有Sn污染土壤的花盆中移栽，每盆各栽2株，重復(fù)3次，各重復(fù)間栽的苗數(shù)一致，擺放時(shí)隨機(jī)分組，根據(jù)盆中土壤的缺水狀況不定期澆水使土壤含水量保持在60% _70%，在花盆下放置塑料托盤；4)待植物結(jié)籽后收獲并拔出植株；5)重復(fù)步驟幻和4)，使土壤中的Sn污染物含量達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。所述H2A水溶液的體積百分比濃度為0. 5% -1%。所述人工氣候培養(yǎng)箱的培養(yǎng)條件為干球溫度21 士 1°C、濕球溫度25°C、光期10h、光強(qiáng) 3000LX。本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于探索被污染物Sn污染的土壤的治理方法，實(shí)施方法是通過在Sn污染土壤上種植紫茉莉，利用紫茉莉的吸收和代謝功能對土壤中的Sn污染物進(jìn)行吸收、富集和穩(wěn)定，當(dāng)紫茉莉到成熟期時(shí)，將植物從土壤中連根移出，實(shí)現(xiàn)去除土壤中Sn 污染物的目的。本發(fā)明采用的花卉植物紫茉莉是通過預(yù)實(shí)驗(yàn)從多種花卉植物中篩選得到的。當(dāng)前國內(nèi)外還沒有Sn及其無機(jī)錫污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)研究和相關(guān)報(bào)道。對于含高濃度Sn的土壤污染狀況和Sn對生物的毒害作用研究更是少之又少。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是通過在錫污染土壤上種植花卉植物紫茉莉這種超富集植物，達(dá)到修復(fù)土壤中Sn污染物的目的。本發(fā)明采用的花卉植物紫茉莉是通過預(yù)實(shí)驗(yàn)從多種花卉植物中篩選得到的，花卉植物紫茉莉耐性強(qiáng)、易于生長和培育，同時(shí)治理成本低、 可美化環(huán)境且不破壞土壤基本理化性質(zhì)，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用；篩選Sn超積累植物對植物修復(fù)種質(zhì)資源庫的建立和資源回收利用意義重大，同時(shí)也為Sn在土壤中的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)奠定了基石出。


圖1為紫茉莉富集系數(shù)。圖2為不同Sn濃度梯度處理紫茉莉地上部Sn的累積量(ug/盆)和提取率(％ )。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例紫茉莉富集Sn污染物的盆栽實(shí)驗(yàn)盆栽實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在某市中心花園，其海拔為2 5m，實(shí)驗(yàn)場地周圍沒有重金屬污染源，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，四季明顯，實(shí)驗(yàn)場地周圍沒有重金屬污染源。實(shí)驗(yàn)用土取自花園土壤，土壤中未檢測出Sn。該利用花卉植物紫茉莉修復(fù)Sn污染土壤的方法，具體步驟如下1)將紫茉莉種子用體積百分比濃度為的H2A水溶液浸泡15min，然后用蒸餾水清洗3次，用濾紙吸干備用。2)將處理后的紫茉莉種子播撒在裝有無污染土壤的育苗盤中，將育苗盤放入人工氣候培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為干球溫度21 士 1°C、濕球溫度25°C、光期10h、光強(qiáng)3000LX， 待幼苗長至4-6片真葉時(shí)，取長勢高度一致的幼苗作為實(shí)驗(yàn)用幼苗。幻同時(shí)對Sn污染土壤進(jìn)行平衡取前述風(fēng)干花園土壤過5目篩后，裝入直徑為12cm的花盆，每盆裝1200g土壤，并將固態(tài)分析純SnCl2 · 2H20加入花盆中與土壤充分混合均勻。參照我國國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，即Sn在土壤中的背景值為算術(shù)平均值2. 6mg/kg、幾何平均值2. 3mg/kg ；此外，資料顯示云南個(gè)舊錫礦山場地污染Sn含量為1000-2000mg/kg。根據(jù)上述參考值，設(shè)置實(shí)驗(yàn)花盆土壤中的 Sn 含量(以 SnCl2 · 2H20 計(jì))分別為 100mg/kg、500mg/kg、1000mg/kg、2000mg/ kg并分別標(biāo)記為Tl、T2、T3、T4，并設(shè)置參照對象并用CK表示，共計(jì)5個(gè)Sn含量水平。將 SnCl2 · 2H20與花盆中的實(shí)驗(yàn)土壤混合均勻后噴施清水并平衡三周，作為模擬不同濃度的重金屬Sn污染土壤。
將實(shí)驗(yàn)用幼苗分別移栽到每個(gè)裝有Sn污染土壤的花盆中，每盆各栽2株，重復(fù)3 次，各重復(fù)間栽的苗數(shù)一致，擺放時(shí)隨機(jī)分組，根據(jù)盆中土壤的缺水狀況不定期澆水使土壤含水量保持在60% _70%，為防止污染物淋溶滲漏損失，在花盆下放置塑料托盤。4)待植物結(jié)籽后收獲并拔出植株，鑒于重金屬穩(wěn)定和難遷移，收獲后的紫茉莉可以作為觀賞植物出售，避免二次污染。5)重復(fù)步驟幻和4)四次后，土壤中的Sn污染物含量已達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。利用紫茉莉修復(fù)Sn污染土壤的實(shí)驗(yàn)研究方法待植物成熟，收獲植株，測定株高。用自來水充分沖洗以去除粘附于植物樣品上的泥土和污物，然后再用蒸餾水沖洗，浙去水分，在105°C下殺青半小時(shí)，70°C烘干，稱量莖、 葉、花和根干重。測后再將莖、葉、花和根分別粉碎研磨成粉末狀，用微波消解法消解植物樣品。分別稱取0. 25g植物樣品放入消解罐中，加入6mL濃HNO3和ImLH2A混合液預(yù)反應(yīng)2 小時(shí)，再放入微波消解儀進(jìn)行三步消解。待消解完全后，冷卻靜置待消解液無黃煙，定容到 IOmL容量瓶后，用0.45um微孔濾膜過濾。用原子吸收分光光度計(jì)(AAMOFS，VARIAN)測定植株體內(nèi)各部分總Sn2+含量，測量波長235. 5nm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下1)不同處理濃度下紫茉莉?qū)n污染土壤的耐受性，表1為不同濃度Sn污染土壤對紫茉莉生長的影響。表 權(quán)利要求
1. 一種利用花卉植物紫茉莉修復(fù)Sn污染土壤的方法，其特征在于具體步驟如下 1)將紫茉莉種子用H2A水溶液浸泡10-15min，然后用蒸餾水清洗2_4次，用濾紙吸干2)將處理后的紫茉莉種子播撒在裝有無污染土壤的育苗盤中，將育苗盤放入人工氣候培養(yǎng)箱中培養(yǎng)；3)待幼苗長至4-6片真葉時(shí)，取高度和長勢一致的幼苗分別向每個(gè)裝有Sn污染土壤的花盆中移栽，每盆各栽2株，重復(fù)3次，各重復(fù)間栽的苗數(shù)一致，擺放時(shí)隨機(jī)分組，根據(jù)盆中土壤的缺水狀況不定期澆水使土壤含水量保持在60%-70%，在花盆下放置塑料托盤；4)待植物結(jié)籽后收獲并拔出植株；5)重復(fù)步驟3)和4)，使土壤中的Sn污染物含量達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用花卉植物紫茉莉修復(fù)Sn污染土壤的方法，其特征在于所述H2A水溶液的體積百分比濃度為0. 5%-1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用花卉植物紫茉莉修復(fù)Sn污染土壤的方法，其特征在于所述人工氣候培養(yǎng)箱的培養(yǎng)條件為干球溫度21 士 1 °C、濕球溫度25°C、光期10h、光強(qiáng)3000LX。
全文摘要
一種利用花卉植物紫茉莉修復(fù)Sn污染土壤的方法，將培育的紫茉莉幼苗種植于Sn污染土壤中，利用紫茉莉的吸收和代謝功能對土壤中的Sn污染物進(jìn)行吸收、富集和穩(wěn)定，當(dāng)紫茉莉結(jié)籽時(shí)，將其從土壤中連根移出，重復(fù)實(shí)施該步驟即可實(shí)現(xiàn)去除土壤中Sn污染物的目的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是紫茉莉在生長、發(fā)育、開花和結(jié)果整個(gè)生長階段，都表現(xiàn)出良好的耐Sn性特征，地上部積累Sn含量均高于70mg/kg，各濃度梯度條件下其轉(zhuǎn)移系數(shù)均大于1.0，具備Sn超積累植物的部分特征；該方法工程量小、治理成本低、可美化環(huán)境且不破壞土壤基本理化性質(zhì)，有利于大規(guī)模推廣應(yīng)用，篩選Sn超積累植物對植物修復(fù)種質(zhì)資源庫的建立和資源回收利用具有重大意義。
文檔編號(hào)B09C1/10GK102294349SQ201110168950
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者劉家女, 周啟星, 徐瑋麗 申請人:南開大學(xué)