利用长柔毛委陵菜治理土壤和水体锌、铅、镉污染的方法 【技术领域】
本发明涉及一种利用长柔毛委陵菜(Potentilla griffithii)修复土壤和水体锌单一污染或锌、铅、镉复合污染方法。
背景技术
由于土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点，一旦受到污染就很难治理。目前采用的土壤固化、玻璃化、淋滤法、洗土法、客土法、电化学法等物理或化学方法，不仅非常昂贵，难以大规模使用，而且常常导致土壤结构破坏、土壤生物活性下降和土壤肥力退化。因此，寻求一种廉价而永久有效，又可以维持土壤肥力的替代方法一直是国际上的难点和热点研究课题。
金属污染的植物修复是利用自然生长植物或者遗传工程培育植物修复金属污染土壤环境的技术总称。它通过植物系统及其根际微生物群落来移去、挥发或稳定土壤环境污染物，已成为一种修复重金属污染土地的经济、有效的方法。九十年代以来逐步被应用于重金属(Ni、Cd、Zn、Cu等)类金属、石油类、杀虫剂、氯化试剂和其他工业副产品污染的生物修复。重金属污染土壤或水体的植物修复主要包括三个方面：植物提取(phytoextraction)，植物固定(phytostabilization)，植物挥发(phytovolatilization)。作为其核心技术之一的植物提取技术(phytoextraction)，已发展成为环境科学领域的研究与应用热点，并引起政府、学术界和企业界的高度重视。
从当前国内外植物提取技术研究与实践进展来看，尚存在并需解决以下问题：(1)除Ni外，其他重金属的超累积植物种类较少，(2)超富集植物(hyperaccumulator)普遍生物量偏低，重金属的总体去除效率较低，同时还存在异地气候适应等问题；(3)污染土壤中重金属生物有效性(bioavailability)有待提高；(4)从应用来看，发达国家的植物修复技术部分已投入实际应用，并获得了较好地环境、经济和社会效益，而我国尚处于起步阶段，相关技术还处于实验室或中试阶段。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种利用长柔毛委陵菜(Potentilla griffithii)修复土壤或水体锌、铅、镉污染的方法。
本发明通过种植长柔毛委陵菜，持续提取并活化土壤或水体中的锌、镉，同时向上运输和转运到达地上部，待地上部形成一定的生物量，定期收割地上部，保留地下部，则可进行持续提取，持续转移土壤或水体中大量的锌、铅、镉，从而经过一定的提取周期清除土壤或水体锌、铅、镉污染。
本发明的方法的具体步骤包括：
(1)选用自然生长在我国云南省怒江州兰坪县北场、架崖山铅锌矿区的长柔毛委陵菜，直接移栽该矿区的长柔毛委陵菜幼苗，或者采收其种子进行常规育苗；
(2)控制土壤或水体pH于5～6之间；
(3)将生长至5～7cm或生长8～10周的野外移栽或由种子培育的上述长柔毛委陵菜幼苗，移栽入已按前述要求调节pH的锌、铅、镉单一或复合污染的土壤或水体中；对长柔毛委陵菜在水体中生长的支撑处理为：将长柔毛委陵菜幼苗植入浮床，根部通过浮床上钻制的小孔直接与污染水体接触，生长前期加海绵或脱脂棉于小孔中稳固植株，处理过程中需要连续曝气；
(4)定期收割地上部，土壤中一年3-4次，水体中一年5-6次，或当长柔毛委陵菜长到25-40cm高度时收割一次；收割地上部时留茬2～3cm；让长柔毛委陵菜持续生长，持续收割长柔毛委陵菜地上部，直到土壤或水体锌、铅、镉达安全标准。
本发明所用的锌超富集以及铅、镉富集植物长柔毛委陵菜(Potentillagriffithii)，在我国云南省怒江州兰坪县北场、架崖山铅锌矿区自然生长，较多分布，常年可采集到，其种子也较易发芽繁殖。该植物分类学特征如下：
长柔毛委陵菜为多年生草本，高15-40厘米，全株有绢状毛。根茎短粗，横走或斜伸。茎细弱，稍匍匐。基生叶和茎生叶都为3出复叶；中央小叶片菱状倒卵形、菱状椭圆形或卵圆形，两侧小叶片斜卵形，长1.5-5厘米，宽1-3厘米，顶端钝，边缘通常为钝锯齿。聚伞花序顶生；花黄色，直径1-1.5厘米；花托有毛，花期6-8月，长柔毛委陵菜主要为种子繁殖。
本发明所用长柔毛委陵菜(Potentilla griffithii)自然条件下其多金属富集特征如下：
长柔毛委陵菜地上部重金属锌、铅、镉的富集能力依次为：7887、2146、82，地下部依次为：1248、2450、106、(以上数据均为相应植物组织干重中对应的含量，单位均为：mg/kg)，其中锌的富集：地上部大于地下部，富集指标达超富集水平。铅、镉在长柔毛委陵菜地上部中也达到较高含量。
本发明具以下突出效果：
1.本发明所选用的长柔毛委陵菜，可超富集重金属锌，对铅、镉也有一定的富集作用，应用于植物提取污染土壤或水体锌、铅、镉，成本低，修复效率高，潜在经济效益可观；
2.本发明所选用的长柔毛委陵菜，容易适应不同的土壤，繁殖、易形成大生物量、能同时耐受并富集多种金属(主要为铅、锌、镉)、抗病虫害、多年生长等特点，适合于污染土壤或水体的铅、锌、镉植物提取；
3.长柔毛委陵菜适合刈割，可对植物连续的收获地上部，使污染修复过程连续进行。简化了修复土壤或水体、锌、镉污染的程序，适合于推广应用；
4.本发明建立的修复模式系绿色原位修复，所收获的地上部进行集中安全填埋或焚烧，不会造成二次污染，同时修复进程不会破坏土壤或水体生态环境，并有助于改善土壤因重金属污染而引起的土壤退化和生产力下降，恢复并提高土壤生物多样性，对水体的修复可明显改善水质。
【具体实施方式】
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：土壤修复
采集矿区长柔毛委陵菜幼苗，移栽入矿区污染土壤，土壤重金属本底含量：锌＞5000mg/kg，铅＞5000mg/kg，镉＞20mg/kg。行距15cm，株距10cm。生长3个月收获地上部，留茬2～3cm。第一次收获的长柔毛委陵菜，经测定地上部干重中各重金属含量：锌＞4000mg/kg，最大可达到8529mg/kg，铅＞1000mg/kg，镉＞50 mg/kg；长柔毛委陵菜持续生长、持续提取土壤锌、铅、镉，持续收割长柔毛委陵菜地上部，土壤中的锌、铅、镉含量不断减少，直到污染土壤锌、铅、镉含量减少到正常土壤水平，土壤锌、铅、镉污染消除。
实施例2：水体修复
野外移栽的幼苗于温室营养土中培育，空气相对湿度60％，温度25℃，待幼苗生长至5～7cm，移栽入设置于重金属污染水体的浮床，根部通过在浮床上钻制的小孔，直接与污染水体接触，生长前期加海绵于小孔中稳固植株；水体加泵连续曝气。水体重金属本底含量：锌＞10mg/kg，铅＞10mg/kg，镉＞10mg/kg，加氢氧化钠调节pH至6左右；行距15cm，株距15cm。生长一个月收获地上部，留茬2～3cm。经测定，收获的长柔毛委陵菜地上部干重中重金属含量：锌＞5000mg/kg，铅＞800mg/kg，镉＞500mg/kg。长柔毛委陵菜持续提取锌，持续收割长柔毛委陵菜地上部，水体中的锌含量不断减少，直到污染水体中的锌含量减少到正常水平，水体锌污染消除。