一種鉛富集植物與有機膦酸在鉛污染土壤修復(fù)中的協(xié)同應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鉛污染土壤植物修復(fù)技術(shù)，嚴(yán)格地說就是一種利用二己烯三胺五亞甲 基膦酸強化富集植物薄荷在修復(fù)鉛污染土壤中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 鉛是環(huán)境中一種主要的重金屬污染物之一，我國及世界各地普遍存在土壤鉛污染 情況，尤其在礦山、冶煉廠和公路周圍，鉛污染情況更為嚴(yán)重。鉛一旦進(jìn)入人體后，將通過血 液干擾神經(jīng)細(xì)胞的正常工作，在血液中破壞血紅素的生存和腦微血管的滲透性，可導(dǎo)致大 腦發(fā)育遲緩、不健全，最終影響人的智力，因此對鉛污染土壤的治理和修復(fù)，是十分緊迫的 任務(wù)。
[0003] 污染土壤植物修復(fù)技術(shù)費用低廉、不破壞場地結(jié)構(gòu)、不造成地下水環(huán)境二次污染、 美化環(huán)境，易于為社會所接受，成為當(dāng)前國內(nèi)外的熱點科學(xué)問題和前沿研究方向。如今，人 們對環(huán)境的要求較高，不僅要滿足人居要求，而且還要達(dá)到一定的美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，在降低污染水 平的同時，也希望看到污染環(huán)境的美化，而花卉植物當(dāng)然是美化環(huán)境的首選。我國花卉資源 豐富，特別是一、二年生草本花卉，種類繁多，分布廣泛，栽培歷史長，栽培條件明確，具有對 水、肥等要求不嚴(yán)及較好的抗逆性等特征。
[0004] 但是，已篩選到的具重金屬超積累特征的植物甚至超積累植物的修復(fù)效率還有待 于提高。人們發(fā)現(xiàn)植物螯合誘導(dǎo)修復(fù)技術(shù)可以增加土壤溶液中有效態(tài)重金屬的濃度，提高 植物對重金屬的吸收和富集能力，提高修復(fù)效率?，F(xiàn)有技術(shù)普遍使用的螯合劑是m)TA，雖然 EDTA螯合鉛的能力很強，但是它進(jìn)入環(huán)境后不易降解，會引起嚴(yán)重的重金屬滲濾，造成對地 表水和地下水等環(huán)境的二次污染。因此，現(xiàn)階段螯合誘導(dǎo)修復(fù)的重點之一是選擇較理想的 螯合劑，既保證修復(fù)效果，又能夠減少可能造成的環(huán)境風(fēng)險和健康危害。
[0005] 二己烯三胺五亞甲基膦酸是分子中有一個或多個膦酸基團的化合物，由于有機膦 酸類化合物能在較寬的pH范圍內(nèi)與多種重金屬離子生成穩(wěn)定的螯合物，且毒性小，合成方 法簡單，原料易得，價格低廉，生成的有機膦酸類螯合劑易于被生物降解，相繼得到了各國 的重視。但目前有機膦酸只是應(yīng)用于水處理等行業(yè)，缺少在土壤修復(fù)的相關(guān)研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種可操作性強且對防止污染土壤風(fēng)蝕、水蝕均有良好的效果的治理 鉛污染土壤的方法，即一種鉛富集植物與有機膦酸在鉛污染土壤修復(fù)中的協(xié)同應(yīng)用。
[0007] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0008] 在含污染物鉛的土壤上種植薄荷，當(dāng)植物長到成熟期時，向土壤中施加二己烯三 胺五亞甲基膦酸，活化土壤中的鉛，通過薄荷根系大量吸收污染土壤中的鉛，并將其轉(zhuǎn)移至 地上部器官，當(dāng)植物長到地上部生物量最大時，將植物地上部器官從污染土壤上移走，從而 實現(xiàn)除去土壤中污染物鉛的目的。
[0009] 所述當(dāng)植物長到成熟期時，向土壤中施加二己烯三胺五亞甲基膦酸，二己烯三胺 五亞甲基膦酸與土壤鉛的摩爾濃度比為1:1。
[0010] 所種植的薄荷是指在土壤上直接播種薄荷種子或?qū)⒂酌缙诘谋『梢浦驳姐U污染 土壤中。
[0011] 所述在鉛污染土壤中種植薄荷，采取復(fù)種的方式，即在第一茬薄荷生長至生物量 最大時，將植物地上部器官從污染土壤上移走，再重復(fù)上述過程，直至最終修復(fù)鉛污染土 壤。
[0012] 實驗證明二己烯三胺五亞甲基膦酸可有效強化薄荷修復(fù)鉛污染土壤。本發(fā)明通過 在鉛污染土壤上種植薄荷，利用二己烯三胺五亞甲基膦酸作為外源強化劑，能夠在穩(wěn)定鉛 污染土壤，減少土壤侵蝕及不引起地下水二次污染的同時，使鉛污染土壤得到修復(fù)。與現(xiàn)有 技術(shù)相比，既不破壞現(xiàn)有鉛污染土地的土壤結(jié)構(gòu)，又大大提高修復(fù)效率。
【具體實施方式】
[0013] 在含污染物鉛的土壤上種植薄荷，當(dāng)植物長到成熟期時，向土壤中施加二己烯三 胺五亞甲基膦酸，活化土壤中的鉛，通過薄荷根系大量吸收污染土壤中的鉛，并將其轉(zhuǎn)移至 地上部器官，當(dāng)植物長到地上部生物量最大時，將植物地上部器官從污染土壤上移走，從而 實現(xiàn)除去土壤中污染物鉛的目的。
[0014] 所述當(dāng)植物長到成熟期時，向土壤中施加二己烯三胺五亞甲基膦酸，二己烯三胺 五亞甲基膦酸與土壤鉛的摩爾濃度比為1:1。
[0015] 所種植的薄荷是指在土壤上直接播種薄荷種子或?qū)⒂酌缙诘谋『梢浦驳姐U污染 土壤中。
[0016] 所述在鉛污染土壤中種植薄荷，采取復(fù)種的方式，即在第一茬薄荷生長至生物量 最大時，將植物地上部器官從污染土壤上移走，再重復(fù)上述過程，直至最終修復(fù)鉛污染土 壤。
[0017] 實施例1
[0018] 實驗土壤中Pb投加濃度為lOOOmg kg\為國家土壤環(huán)境質(zhì)量三級標(biāo)準(zhǔn)的2倍，投 加的重金屬形態(tài)為Pb (N03)2，為分析純試劑，以固態(tài)加入到土壤中，充分混勻，平衡一個月后 待用。
[0019] 盆栽花卉為薄荷，待幼苗長出5 - 6片葉子后移栽到上述處理土中。每盆3棵，3 次重復(fù)。根據(jù)土壤缺水情況澆水，使土壤含水量保持在田間持水量的70%左右。
[0020] 待植物成熟后，收獲前1周向土壤中施加二己烯三胺五亞甲基膦酸，與土壤Pb摩 爾濃度比分別為的1:4 (Bl)、1:2 (B2)、1:1 (B3)、2:1 (B4)，設(shè)置未添加螯合劑對照（B0)。
[0021] 將收獲的植物樣分成根和地上部，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，然后再用去離子水沖洗，瀝去水分，于105°C下殺青30min，然后在70°C下 烘至恒重，用電子分析天平稱出每種植物各部分的干重，稱重后的植物樣品粉碎備用。采 用HN03-HC1(V法消化（二者體積比為87% : 13% )，用原子吸收分光光度計（AAS，Hitachi 180-80)測定植物樣品中的重金屬含量。
[0022] 修復(fù)效率是指單位時間內(nèi)植物從污染土壤中提取、去除的污染元素占植物根系范 圍內(nèi)土壤中該元素總量的百分比，即：
[0023] 修復(fù)效率=植物地上部吸收元素總量/根系范圍內(nèi)土壤中元素總量X 100%
[0024] 實驗結(jié)果如下：
[0025] 從表1中可以看出，由于二己烯三胺五亞甲基膦酸是在薄荷成熟后加入土壤中， 地上部生物量受土壤二己烯三胺五亞甲基膦酸的影響較小。隨著投加濃度的升高，其地上 部生物量有所下降，但各處理與對照均無顯著差異（P>〇. 05)，因此本發(fā)明中二己烯三胺五 亞甲基膦酸的投加方式合理，對植物的生長影響較小。
[0026] 在不同二己烯三胺五亞甲基膦酸濃度處理下，薄荷吸收Pb的量隨著土壤中投加 二己烯三胺五亞甲基膦酸濃度的升高而增加。在土壤中二己烯三胺五亞甲基膦酸與鉛的摩 爾濃度比為1:1的情況下，薄荷地上部Pb含量達(dá)到最大值1885. 53mgkg\修復(fù)效率最高 (2. 49% )，為對照的11. 2倍。二己烯三胺五亞甲基膦酸濃度繼續(xù)升高，薄荷吸收鉛的量開 始下降，修復(fù)效率降低。
[0027] 因此，土壤中鉛濃度為lOOOmg kg\二己烯三胺五亞甲基膦酸與土壤中鉛的最佳 摩爾濃度比為1: 1，薄荷的修復(fù)效率達(dá)到最高。
[0028] 實施例2
[0029] 實驗土壤中Pb投加濃度為3000mg kg\為國家土壤環(huán)境質(zhì)量三級標(biāo)準(zhǔn)的6倍，投 加的重金屬形態(tài)為Pb (N03)2，為分析純試劑，以固態(tài)加入到土壤中，充分混勻，平衡一個月后 待用。
[0030] 盆栽花卉為薄荷，待幼苗長出5-6片葉子后移栽到上述處理土中。每盆3棵，3 次重復(fù)。根據(jù)土壤缺水情況澆水，使土壤含水量保持在田間持水量的70%左右。
[0031] 待植物成熟后，收獲前1周向土壤中施加二己烯三胺五亞甲基膦酸，與土壤Pb摩 爾濃度比分別為的1:4 (Bl)、1:2 (B2)、1:1 (B3)、2:1 (B4)，設(shè)置未添加螯合劑對照（B0)。
[0032] 將收獲的植物樣分成根和地上部，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，然后再用去離子水沖洗，瀝去水分，于105°C下殺青30min，然后在70°C下 烘至恒重，用電子分析天平稱出每種植物各部分的干重，稱重后的植物樣品粉碎備用。采 用HN03-HC1(V法消化（二者體積比為87% : 13% )，用原子吸收分光光度計（AAS，Hitachi 180-80)測定植物樣品中的重金屬含量。
[0033] 實驗結(jié)果如下：
[0034] 從表2中可以看出，當(dāng)土壤中鉛濃度為3000mg kg\地上部生物量受土壤二己烯 三胺五亞甲基膦酸濃度的影響較小。由于二己烯三胺五亞甲基膦酸是在薄荷成熟后加入 土壤中，隨著投加濃度的升高，其地上部生物量有所下降，但各處理與對照均無顯著差異 (p>0. 05)。
[0035] 在不同二己烯三胺五亞甲基膦酸濃度處理下，薄荷吸收Pb的量隨著土壤中投加 二己烯三胺五亞甲基膦酸濃度的升高而增加。在土壤中二己烯三胺五亞甲基膦酸與鉛的摩 爾濃度比為1:1的情況下，薄荷地上部Pb含量達(dá)到最大值5677. 32mgkg\修復(fù)效率最高 (2. 43% )，為對照的10. 7倍。二己烯三胺五亞甲基膦酸濃度繼續(xù)升高，薄荷吸收鉛的量開 始下降，修復(fù)效率降低。
[0036] 因此，土壤中鉛濃度為3000mg kg\二己烯三胺五亞甲基膦酸與土壤中鉛的最佳 摩爾濃度比為1: 1，薄荷的修復(fù)效率達(dá)到最高。
[0037] 表1二己烯三胺五亞甲基膦酸強化薄荷富集鉛的作用（Pb濃度為lOOOmg kg 4
[0038]
[0039] 表2二己烯三胺五亞甲基膦酸強化薄荷富集鉛的作用（Pb濃度為3000mgkg4
[0040]
【主權(quán)項】
1. 一種鉛富集植物與有機膦酸在鉛污染土壤修復(fù)中的協(xié)同應(yīng)用，其特征在于在含污染 物鉛的土壤上種植薄荷，當(dāng)植物長到成熟期時，向土壤中施加二己烯三胺五亞甲基膦酸，活 化土壤中的鉛，通過薄荷根系大量吸收污染土壤中的鉛，并將其轉(zhuǎn)移至地上部器官，當(dāng)植物 長到地上部生物量最大時，將植物地上部器官從污染土壤上移走，從而實現(xiàn)除去土壤中污 染物鉛的目的。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉛富集植物與有機膦酸在鉛污染土壤修復(fù)中的協(xié)同應(yīng) 用，其特征在于所述當(dāng)植物長到成熟期時，向土壤中施加二己烯三胺五亞甲基膦酸，二己烯 三胺五亞甲基膦酸與土壤鉛的摩爾濃度比為1:1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉛富集植物與有機膦酸在鉛污染土壤修復(fù)中的協(xié)同應(yīng) 用，其特征在于所種植的薄荷是指在土壤上直接播種薄荷種子或?qū)⒂酌缙诘谋『梢浦驳姐U 污染土壤中。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉛富集植物與有機膦酸在鉛污染土壤修復(fù)中的協(xié)同應(yīng) 用，其特征在于所述在鉛污染土壤中種植薄荷，采取復(fù)種的方式，即在第一茬薄荷生長至生 物量最大時，將植物地上部器官從污染土壤上移走，再重復(fù)上述過程，直至最終修復(fù)鉛污染 土壤。
【專利摘要】本發(fā)明涉及鉛污染土壤的植物修復(fù)強化技術(shù)，具體地說是一種利用二己烯三胺五亞甲基膦酸強化富集植物薄荷在修復(fù)重金屬鉛污染土壤中的應(yīng)用，在含污染物鉛的土壤上種植薄荷，當(dāng)植物長到成熟期時，向土壤中施加二己烯三胺五亞甲基膦酸，活化土壤中的鉛，通過薄荷根系大量吸收污染土壤中的鉛，并將其轉(zhuǎn)移至地上部器官，將植物地上部器官從污染土壤上移走，從而實現(xiàn)除去土壤中污染物鉛的目的。本發(fā)明利用二己烯三胺五亞甲基膦酸強化富集植物薄荷治理鉛污染土壤，具有可操作性強且防止污染土壤風(fēng)蝕、水蝕等優(yōu)點。
【IPC分類】B09C1/00
【公開號】CN105396870
【申請?zhí)枴緾N201510917381
【發(fā)明人】崔爽, 張文華, 趙杉林, 李萍
【申請人】遼寧石油化工大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月9日