專利名稱：一種修復(fù)礦山土壤磷污染的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磷污染的生物修復(fù)方法，具體為一種修復(fù)礦山土壤磷污染的方法。
背景技術(shù)：
磷素是刺激藻類和其它光合水生生物生長的關(guān)鍵營養(yǎng)元素之一，并最終可能誘發(fā) 水體富營養(yǎng)化，磷被視為水體富營養(yǎng)化的主要誘導(dǎo)因素之一。由于其對水體環(huán)境的負(fù)面影 響的風(fēng)險較大，迫切需要將水體中的富余磷含量降低到正常水平。因此，去除污染水體或土 壤中高含量的磷對于控制水體富營養(yǎng)化具有重要意義。用石灰、三氯化鐵、明礬等化學(xué)改良 劑減少污染土壤中的磷含量是目前運用較多的方法，傳統(tǒng)的化學(xué)修復(fù)方法不能從根本上防 治或去除磷素在土壤中的累積，僅能降低土壤中水溶性磷的含量，從而可在短期控制徑流 中磷的濃度和土壤中磷的流失量。另外，通過化學(xué)試劑固定的土壤磷素不能長時期穩(wěn)定保 留在土壤中，相反，可能還會導(dǎo)致磷素以更高溶解性的磷酸鹽形式存在，因為在某些特定土 壤條件下會促使鈣磷和鐵磷的溶解和釋放。此外，通過在動物飼料中添加肌醇六磷酸酶、維 生素D，以便增加食物中磷的消化和吸收性能，降低廢棄物中的磷含量。盡管肌醇六磷酸酶 等飼料添加劑能夠減少動物糞便總磷含量，但卻增加了動物排泄物中水溶性磷的含量。因 此，添加劑的施用實質(zhì)是增加了磷素通過陸地生態(tài)系統(tǒng)進入地表水的含量，增大了磷素潛 在的危害性。可見，磷只有通過顆粒的吸附沉降或微生物的吸收而去除，但這些方法不是把磷 從土壤中去除，而是把可溶態(tài)磷從一種形態(tài)轉(zhuǎn)換成另外一種形態(tài)存在于環(huán)境中。目前，磷污染土壤或水體的治理多采用污染防治和工程措施相結(jié)合的方法，用涂有鐵氧化物的碎石和磚頭吸附土壤中的磷，采用人工湖濱帶截留水體中的磷。人工濕地除 磷主要依賴濕地基質(zhì)、水生植物和微生物以及三者之間的聯(lián)合作用，還可通過一系列復(fù)雜 的物理、化學(xué)以及生物的途徑，實現(xiàn)去除磷素的目的。大量富含Al3+、Fe3+、C2+的基質(zhì)(鋼渣) 具有顯著的除磷效果，但限于材料自身的特性，不能廣泛應(yīng)用。因此，這種治理方法不僅成 本高，而且不能從根本上解決磷污染問題，在實際應(yīng)用中受到了極大的限制。到目前為止， 還沒有一種簡單的方法可以把磷從土壤磷污染的環(huán)境中根本去除，且采用化學(xué)和物理等方 法去除土體中的磷，需耗費大量的財力和物力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對以上技術(shù)問題，提供一種成本低、可操作性強的一種修復(fù)礦山土 壤磷污染的方法。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下一種修復(fù)礦山土壤磷污染的方法，在磷污染的礦山土壤中種植粗齒冷水花。將粗 齒冷水花進行直接栽植或?qū)⑵浞N子直播生長。粗齒冷水花生命力旺盛，在其生長過程中不 需要進行特殊管理，因而成本很低、可操作性強?？赏ㄟ^對栽種的粗齒冷水花進行定期留茬收割植物的地上部分，每年栽種，簡化操作，降低礦山土壤中磷的含量。本發(fā)明的技術(shù)效果表現(xiàn)在本發(fā)明利用了粗齒冷水花對磷的富集特性，將其移栽或種子直播到礦山土壤中，吸收積累礦山土壤中的磷，并將其大部分轉(zhuǎn)運到地上部分，降低 礦山土壤中磷的含量，待地上部分形成一定生物量時，留茬收割進行連續(xù)提取，留茬收割植 物的地上部分，其根部可繼續(xù)存活、生長，可避免每年栽種，簡化操作，可更有效地降低污染 土壤中磷的含量，從而達到修復(fù)污染的土壤。同時，其地上部分能理氣止血、清熱解毒、祛風(fēng) 止痛，具有治療胃氣、鵝口瘡、消化不良、風(fēng)濕骨痛、跌打損傷、癰瘡腫毒等方面中藥的功效。 此外，地上部還可用于綠肥，使磷素再利用?？傻匠浞趾侠淼睦觅Y源，一物多用之目的。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對發(fā)明作進一步說明為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，對本 發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實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)。實施例1 一種修復(fù)礦山土壤磷污染的方法，在磷污染的礦山土壤中種植粗齒冷水花。將粗 齒冷水花進行直接栽植或?qū)⑵浞N子直播生長。粗齒冷水花生命力旺盛，在其生長過程中不 需要進行特殊管理，因而成本很低、可操作性強?？赏ㄟ^對栽種的粗齒冷水花進行定期留茬收割植物的地上部分，每年栽種，簡化 操作，降低礦山土壤中磷的含量。本實施例為修復(fù)礦山土壤磷污染的方法，具體作法為采樣區(qū)位于什邡市紅白鎮(zhèn)金河磷礦(104° 50' E，30° 25' N)(中國四大磷礦之 一)，對于礦區(qū)內(nèi)生長優(yōu)勢的38種植物分別于苗期，花期，成熟期采樣，分析了植物體內(nèi)的 磷含量。結(jié)果表明，粗齒冷水花(Pileasinofasciata)在礦山土壤中，其體內(nèi)的磷含量最 大，在花期其體內(nèi)的磷含量達到了 16.23g kg—1。而要利用植物修復(fù)技術(shù)成功移走土壤中的 多余磷素應(yīng)該滿足該植物地上部磷含量要高于普通植物的磷含量，至少達IOg kg—1。加之， 粗齒冷水花是一種多年生草本植物，生物量大，在植物修復(fù)中，多年生植物占較大優(yōu)勢，因 磷污染環(huán)境的修復(fù)時間較長，采用多年生植物避免每年進行植物栽種，而生物量大的優(yōu)勢， 使植物體內(nèi)的磷累積量也大，更有利于植物移除土壤中的磷。實施例2本實施例以粗齒冷水花為實驗材料，通過室內(nèi)的盆栽試驗進一步驗證其修復(fù)土壤 磷污染的優(yōu)勢及其相應(yīng)的生理機制。生長9周后，粗齒冷水花葉片磷含量隨著土壤磷濃度的增加而顯著增加，其葉片 磷含量為2. 96-6. 20g kg—YDW)。隨著生育期延長，粗齒冷水花的生物量均呈增加趨勢，在 200mg P kg—1時，其生物量含量達最大值，而粗齒冷水花地上部磷累積量急劇增加，增加幅 度為7. 7-46. 15%。粗齒冷水花的地上部磷含量沒有達到16. 23g kg—1，由于盆栽試驗土壤的 全磷含量僅為礦區(qū)土壤全磷含量的1%，土壤不能源源不斷的為植物提供可吸收磷素，導(dǎo)致 植物地上部磷含量不如黑麥草地上部磷含量高，但粗齒冷水花可作為潛在的磷修復(fù)植物。
植物在正常條件下，細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和清除處于動態(tài)平衡狀態(tài)，自由基水平 低，不會傷害細(xì)胞，而逆境脅迫如水分脅迫、鹽脅迫、紫外損傷、病原菌入侵等，可能打破這 個平衡，導(dǎo)致自由基的過量積累。過量自由基的毒害之一是引發(fā)或加劇膜脂過氧化作用，造 成細(xì)胞膜系統(tǒng)損傷，干擾植物細(xì)胞的光合、呼吸及其它代謝過程，嚴(yán)重時會導(dǎo)致植物細(xì)胞死 亡。為了避免氧化脅迫，植物體自身具有一套抗氧化酶系統(tǒng)來消除多余的活性氧。S0D、CAT 和POD是該酶系統(tǒng)的重要成員，SOD能夠把超氧陰離子自由基(02_)分解成02和H202，CAT 能夠進一步把H20降解成H20和02。POD也具有清除H202的功能，還能把逆境下形成的一些 有毒物質(zhì)氧化成無毒物質(zhì)，從而起到對植物體的保護作用。MDA是膜脂過氧化反應(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，是對細(xì)胞生命活動極有害的基團，故被廣泛用作衡量膜脂過氧化 的指標(biāo)。本項研究結(jié)果表明，粗齒冷水花葉片SOD、POD和CAT酶活性隨著土壤磷濃度的增 加而增加，在200mg P kg—1時，活性達最大值，而MDA含量隨著磷濃度的增加而減小。說明 粗齒冷水花由于長期生長在磷礦環(huán)境中，對土壤磷的忍耐力較強，具有較強的抗氧化損傷 能力和對膜損傷自我修復(fù)能力。因此，在高濃度磷的生長環(huán)境中，由于其具有較強的抗逆機 制，在環(huán)境修復(fù)中具有明顯的優(yōu)勢。
權(quán)利要求
一種修復(fù)礦山土壤磷污染的方法，其特征在于在磷污染的礦山土壤中種植粗齒冷水花。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復(fù)礦山土壤磷污染的方法，其特征在于將粗齒冷水花進 行直接栽植或?qū)⑵浞N子直播生長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復(fù)礦山土壤磷污染的方法，其特征在于對栽種的粗齒冷 水花進行定期留茬收割植物的地上部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及磷污染的生物修復(fù)方法，具體為一種修復(fù)礦山土壤磷污染的方法。一種修復(fù)礦山土壤磷污染的方法，其特征在于在磷污染的礦山土壤中種植粗齒冷水花，將粗齒冷水花進行直接栽植或?qū)⑵浞N子直播生長，對栽種的粗齒冷水花進行定期留茬收割植物的地上部分。本發(fā)明利用了粗齒冷水花對磷的富集特性，將其移栽或種子直播到礦山土壤中，吸收積累礦山土壤中的磷，并將其大部分轉(zhuǎn)運到地上部分，降低礦山土壤中磷的含量，待地上部分形成一定生物量時，留茬收割進行連續(xù)提取，留茬收割植物的地上部分，其根部可繼續(xù)存活、生長，可避免每年栽種，簡化操作，可更有效地降低污染土壤中磷的含量，從而達到修復(fù)污染的土壤。
文檔編號B09C1/10GK101797580SQ200910265080
公開日2010年8月11日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者余海英, 張錫洲, 李廷軒, 王永東, 鄭子龍, 黃霞 申請人:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)