一種利用三角梅花卉植物修復(fù)重金屬鎘污染土壤的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及污染環(huán)境的生態(tài)修復(fù)技術(shù)，具體地說是一種利用三角梅花丼植物修復(fù) 重金屬污染土壤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，土壤環(huán)境污染日趨 嚴(yán)重。據(jù)多方面數(shù)據(jù)資料顯示，重金屬已成為土壤環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)住Ｓ捎谕寥乐亟饘?污染具有多源性、隱蔽性、積蓄性、不可逆性和污染后果的嚴(yán)重性等特點(diǎn)，土壤重金屬污染 被環(huán)境學(xué)界比喻為"化學(xué)定時(shí)炸彈"。土壤中重金屬來源廣泛，而礦業(yè)活動(dòng)是環(huán)境中重金屬 的最主要來源。我國金屬礦區(qū)眾多，開采歷史較長，礦區(qū)土壤重金屬污染較嚴(yán)重[文獻(xiàn)1: 周濤發(fā)，殷漢琴，張鑫，等.2005.銅陵礦區(qū)土壤中鉛的存在形態(tài)及生物有效性.合肥工業(yè) 大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），28 (9) :1146-1150;文獻(xiàn)2:張慧智，劉云國，黃寶榮，等.2004. 銅礦尾渣污染土壤上植物受重金屬污染狀況調(diào)查.生態(tài)學(xué)雜志，23 (1) : 111-113]，對(duì)其進(jìn) 行修復(fù)治理已迫在眉睫。
[0003] 經(jīng)過近年來的不斷探索發(fā)展，用于治理土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)主要有物理修 復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)，但是物理和化學(xué)修復(fù)技術(shù)投資昂貴，對(duì)土壤性質(zhì)、土層結(jié)構(gòu)以及 生物多樣性破壞較大，對(duì)大面積的污染土壤不宜使用。因植物修復(fù)能克服以上缺點(diǎn)而成為 一項(xiàng)新興的污染環(huán)境治理技術(shù)。
[0004] 植物修復(fù)技術(shù)是由美國科學(xué)家Chaney于1983年提出來的，是指利用植物轉(zhuǎn)移、 容納或轉(zhuǎn)化環(huán)境介質(zhì)中有毒有害污染物，使其對(duì)環(huán)境無害，使污染環(huán)境得到修復(fù)與治理。 由于植物修復(fù)是真正意義上的"綠色修復(fù)技術(shù)"，此后成為國內(nèi)外污染環(huán)境治理技術(shù)方面 的研宄熱點(diǎn)。在20世紀(jì)50~70年代美國、英國都先后設(shè)立了植物修復(fù)公司，如美國的 Edenspace公司，專門從事土壤、水體中重金屬及放射性元素的植物修復(fù)商業(yè)化工作。目前， 植物修復(fù)技術(shù)的市場以每年翻一番的速度迅速發(fā)展。在我國，植物修復(fù)的研宄已列入國家 863計(jì)劃，我國學(xué)者在鋅（Zn)、銅（Cu)、鎘（Cd)、砷（As)等重金屬植物修復(fù)治理方面的研 宄已取得較大進(jìn)展。
[0005] 植物修復(fù)較明顯的優(yōu)勢(shì)是以陽光為能源，以植物為載體，利用植物的新陳代謝活 動(dòng)來提取、揮發(fā)、降解、固定污染物質(zhì)，修復(fù)工藝簡單，易操作，能耗和成本較低。Cunningham 對(duì)利用各種技術(shù)治理一塊4. 86hm2鉛污染土地的成本進(jìn)行了估測(cè)比較（美元）：挖掘 填埋法，1200萬；化學(xué)淋洗法，6300萬；客土法，60萬；植物提取法，僅為20萬[文獻(xiàn) 3:Cunningham SD and Berti WR. 2000. Phyto-remediation and phyto-stabiliation:tec hnical，economical and regulatory considerations of the soil-lead issue. In:Terry N，Banuelos G. eds. Phytoremediation of Contaminated Soil and water. New York:CRC Press]。此外，植物修復(fù)還具有美學(xué)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，適用于大面積的污染治理。目前植物 修復(fù)技術(shù)應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，不僅可以去除土壤、水體、空氣中的污染物，還可以保養(yǎng)或改 善土壤結(jié)構(gòu)、肥力和生物多樣性，有利于土壤生態(tài)系統(tǒng)的保持。
[0006] 由于污染物的理化性質(zhì)和環(huán)境行為不同，加之植物新陳代謝各異，污染物植物 修復(fù)的作用機(jī)理也不盡相同，但總體上可以分為六種類型：植物提取、植物揮發(fā)、植物降 解、植物穩(wěn)定、植物根際降解和根際過濾[文獻(xiàn)4:Cunningham SD, Ow DW. 1996. Promises and prospects of phytoremediation. Plant Physiology, 110(3):715-719 ；文獻(xiàn) 5:Flathman PE1Lanza GR. 1998. Phytoremediation current views on an emerging green technology. Journal of Soil Contamination, 7(6) :415-432]。而主要用于米礦及廢棄礦 區(qū)、冶煉廠污染土壤等重金屬污染現(xiàn)場復(fù)墾的是植物穩(wěn)定技術(shù)。對(duì)于廢棄重金屬污染場地， 原位固定污染物是上策，可以降低風(fēng)險(xiǎn)，減少異地污染。
[0007] 植物穩(wěn)定修復(fù)是利用耐受性植物來固定污染土壤中的重金屬，通過植物的根部 吸收并積累以及在其根區(qū)的沉淀來達(dá)到降低重金屬迀移能力、生物可利用性及生物毒性 的目的。適合于該方法的植物必須能夠忍耐、固定高濃度的重金屬，并且重金屬在這種 植物體內(nèi)的運(yùn)輸能力很差，從而減少處理地上部分有毒廢物的必要性[文獻(xiàn)6:王艷杰， 傅樺.2004.晚近10年來土壤重金屬污染植物修復(fù)研宄.首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué) 版），（81): 141-145]。研宄表明，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，這類植物完全可以作為礦區(qū)廢棄地植被 恢復(fù)的先鋒種。因此篩選具備利用植物穩(wěn)定技術(shù)修復(fù)重金屬污染特征的植物就顯得尤為重 要。
[0008] 國外在該領(lǐng)域研宄起步較早，成果較多，例如英國科學(xué)家在廢礦區(qū)種植耐重金屬 植物，不僅穩(wěn)定了礦山廢物，而且還建立了良好的植被，同時(shí)篩選出三種植物用于重金屬污 染土壤的修復(fù)，并已開始商業(yè)化應(yīng)用，即Agrostis tenuis (Goginan)修復(fù)酸性Pb/Zn廢礦， Agrostis tenuis (Parys)修復(fù) Cu 廢礦，F(xiàn)estuca rubra (Merlin)修復(fù)石灰性的 Pb/Zn 廢 礦（Smith and Bradshaw, 1979)。相比而言，我國在這方面的研宄起步較晚，特別是對(duì)于 Cd廢礦的植物修復(fù)研宄相對(duì)較少。利用植物穩(wěn)定技術(shù)修復(fù)礦區(qū)廢棄地除固定重金屬外， 還可以增加礦區(qū)植被覆蓋，有效解決礦山廢物由于缺少植被覆蓋侵蝕作用加劇的難題， 從而有效遏制周邊土壤污染加劇，對(duì)于金屬礦區(qū)廢棄地及廢礦堆的生態(tài)恢復(fù)、礦區(qū)重度污 染土壤的修復(fù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和較強(qiáng)的可操作性[文獻(xiàn)8:周濤發(fā)，李湘凌，袁峰， 等.2008.金屬礦區(qū)土壤重金屬污染的植物修復(fù)研宄現(xiàn)狀.地質(zhì)評(píng)論，54(4) :515-522]。 近年來，根據(jù)很多學(xué)者的研宄發(fā)現(xiàn)，有將近200種植物能夠在不同類型的尾礦庫上自然定 居生長。其中比較有代表性的植物有香根草、寬葉香蒲、節(jié)節(jié)草、白茅及禾本科與茄科植物 [文獻(xiàn)7:魏勃，劉康懷，覃羽雯，等.2006.礦區(qū)重金屬污染土壤的植物修復(fù).內(nèi)蒙古環(huán) 境保護(hù)，18(2) :21-24]。
[0009] 如果在花丼植物中也存在對(duì)重金屬耐性較強(qiáng)植株，將其作為先鋒物種治理礦區(qū)污 染，即在固定礦區(qū)重金屬修復(fù)污染的同時(shí)又具備觀賞價(jià)值，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展及環(huán)境保護(hù)都 具有深遠(yuǎn)意義。但是在這方面，對(duì)花丼植物的研宄報(bào)道較少。
[0010] 我國在世界上享有"世界園林母國"、"世界花丼寶庫"之美譽(yù)，是世界花丼原產(chǎn)地 最豐富的國家之一，花丼栽培有2000多年的歷史，有豐富的種質(zhì)資源。全球觀賞植物共約3 萬種，我國占2/3,其中較常見的6000多種，我國占1/3。聞名全球的山茶花、杜鵑花、月季、 牡丹、桂花、報(bào)春花等大多以中國為資源分布中心。
[0011]