一种利用油葵种植修复重金属Cd污染土壤的方法

摘要

一种利用油葵种植修复重金属Cd污染土壤的方法，该方法是将油葵按照其自然生长期种植在重金属复合污染的土壤中，进行常规地栽培。油葵生长迅速，根系发达，地上部分生物量很大，抗旱耐瘠薄，对重金属的耐受性和富集性能都比较强，在重金属污染的土壤中能够正常地生长，没有明显的毒害症状。本发明中选用的油葵能够吸收积累大量的多种重金属，特别是对于重金属Cu、Pb、Cd、As在植株中的含量达到了较高的富集水平。

权利要求

1.一种利用油葵种植修复重金属Cd污染土壤的方法，其特征在于：将油葵G101或G104按照其自然生长期种植在重金属Cd污染的土壤中，进行常规栽培，通过其自然生长过程中对重金属Cd的吸收富集能力而去除土壤中过量的重金属Cd。

2.根据权利要求1所述的一种利用油葵种植修复重金属Cd污染土壤的方法，其特征在于：所述油葵在重金属Cd污染土壤中正常生长，地上部分生物量大，带走的重金属量大。

3.根据权利要求1所述的一种利用油葵种植修复重金属Cd污染土壤的方法，其特征在于：所述油葵于5-8月种植，生育期为90天左右，按照高产田块的管理方式进行管理。

4.根据权利要求1所述的一种利用油葵种植修复重金属Cd污染土壤的方法，其特征在于：所述油葵亩产量为300～350公斤，其种子含油量高，经过重金属Cd脱毒处理后，获得的食品油达到食品安全的标准。

说明书

一种利用油葵种植修复重金属Cd污染土壤的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及重金属污染土壤的植物修复技术，具体涉及一种利用油葵种植来修复被重金属Cd污染的土壤的方法。

背景技术

[0002] 重金属污染土壤的植物修复(Pyhtoremetiation)是指通过植物系统及其根系移去、挥发或稳定土壤环境中的重金属污染物，或降低污染物中的重金属毒性，以期达到清除污染、修复或治理土壤为目的的一种技术。如奉若涛2003年采用室内培养蓖麻、向日葵、玉米这三种作物种苗对水体中的镉的去除作用，分析表明，其种苗的茎叶对于镉富集积累效果非常不错，提出选择一些传统作物种苗进行环境水体中镉污染的植物修复具有良好的应用前景，因此植物修复对于重金属污染的土壤修复将是一大研究主题。2007年郭平、刘畅等采用室内培养向日葵幼苗对Cu、Pb富集能力与耐受性的结果表明向日葵幼苗对Pb、Cu具有很强的富集能力,根是主要的富集器官,Cu由根向茎叶运输能力大于Pb。实验证明，向日葵对于重金属有较强的富集能力，对于修复重金属污染土壤有很好的效果。但是，向日葵籽粒的重金属依然没有简单、低成本的处理方法。我们对于处理植物油中的重金属已经积累了丰富的经验。因此我们把油葵作为实验对象加以研究,油葵的葵花籽提取出的油脂，可得到低胆固醇的高级食用葵花油，由于含有66％左右的“亚油酸”，被誉为21世纪“健康营养油”。并且，油料种子经过选用适当溶剂提取，可脱除油料中的重金属。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提供一种利用油葵种植修复重金属Cd污染土壤的方法，以解决现有重金属污染土壤修复技术中植物生长缓慢、生物量低、吸收积累重金属总量少、只对单一重金属有耐性和富集能力、不具有较好的经济效益、实际应用效果差等问题，同时通过加工收割的油葵还可获得安全食用油。

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用油葵种植修复重金属Cd污染土壤的方法，其特点是：将油葵G101或油葵G104按照其自然生长期种植在重金属Cd污染的土壤中，进行常规栽培，通过其自然生长过程中对重金属Cd的吸收富集能力而去除土壤中过量的重金属Cd。

[0005] 本发明对重金属复合污染的土壤采用的是植物修复方法，种植在重金属复合污染土壤中的油葵是对重金属具有超耐性的植物，对重金属有很强的富集能力。该油葵能从土壤中吸收大量的重金属，随着植物的生长，地上部分生物量的加大，其对重金属积累的总量也随之增加。

[0006] 本发明中选用的是油葵G101和G104两个品种，是杂交油葵，为一年生草本植物，是菊科油葵属，高1-3米，茎直立，粗壮；耐旱，能产果实葵花籽，世界各地均有栽培。油葵根系发达，生物量大，生长迅速，抗旱耐瘠薄，对重金属的耐受性和富集性能都比较强。

[0007] 油葵在重金属复合污染地区可进行野外大田种植，选择土层深松的适应土地，进行常规的耕地、施肥，将油葵直播在污染土壤中，做好苗期防冻措施，后续的病虫害管理，以及田间墒情管理，适时地追肥。油葵种植在重金属复合污染土壤中，按照高产田块的管理方式去管理，5-8月即可种植油葵，生育期为90天左右，亩产量在300-350公斤。

[0008] 经试验表明，油葵在污染土壤中均能够正常地生长，没有出现明显的毒害症状，不影响油葵的产量，而且因其地上部分生物量大，能够吸收积累大量的多种重金属，重金属Cu、Cd在植株中的含量明显高于土壤本底值，油葵对Cu、Pb、Cd、As等重金属具有显著的富集特性。本发明充分利用油葵对重金属的耐性和富集特性，将其种植在重金属复合污染的地区，吸收积累土壤中的重金属，通过对成熟植株的挖采和处理，即油葵成熟后通过收割加工地上部分来提取土壤中的重金属，以达到降低污染土壤中重金属含量、修复重金属复合污染土壤的目的，并且，从油葵种子获得的提取油质量符合国家食用安全标准。

[0009] 由于油葵对土壤的适应性强，生长旺盛，地上部分发达，生物量大，抗旱能力强，生长范围较广，栽培较简单，管理费低，其经济、药用价值很高，能广泛应用于医药和民用工业，并且其经济利用方式又能避免重金属重新进入食物链，由于地上部分生物量很大，能够带走大量的重金属。经过重金属脱毒处理后可以达到食品安全的标准，经济效益很高。因此，本发明为土壤重金属复合污染的植物修复技术开发了新的植物资源品种和修复方法，利用重金属污染土壤的种植产生经济效益，无论从生态学角度，还是从经济学角度都将具有重要的现实意义。

附图说明

[0010] 图1是本发明实施例中油葵G101不同时期各部位中Cu的含量。

[0011] 图2是本发明实施例中油葵G104不同时期各部位中Cu的含量。

[0012] 图3是本发明实施例中油葵G101不同时期各部位中Pb的含量。

[0013] 图4是本发明实施例中油葵G104不同时期各部位中Pb的含量。

[0014] 图5是本发明实施例中油葵G101不同时期各部位中Cd的含量。

[0015] 图6是本发明实施例中油葵G104不同时期各部位中Cd的含量。

[0016] 图7是本发明实施例中油葵G101不同时期各部位中As的含量。

[0017] 图8是本发明实施例中油葵G104不同时期各部位中As的含量。

[0018] 上述各图中，花期与成熟期的各含量块从左至右依次表示根、茎、叶、花、果实。

具体实施方式

[0019] 下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施列。

[0020] 实施例1 污染矿区土壤修复试验

[0021] 试验地点为湖南郴州矿区受重金属污染的农田，该农田土壤为重金属Cu、Zn、Pb、Cd、As的复合污染土壤，土壤重金属的本底值见表1。

[0022] 表1 土壤中重金属的本底值

[0023]Cu Zn Pb Cd As Hg
82.04 394.96 611.44 9.99 457.88 1.63

[0024] 具体作法为：5-6月份，将油葵在重金属复合污染地区进行野外大田种植，选择土层深松的适应土地，进行常规的耕地、施肥，将油葵直播在污染土壤中，做好苗期防冻措施，后续的病虫害管理，以及田间墒情管理，适时地追肥。

[0025] 供试土壤采集于郴州矿区重金属污染农田，田间无水。采样深度为0～30cm。采用多点取样，混合土样由3个以上分布点样品组成。农田采回的油葵植物样品，先用自来水将植株便面的泥土彻底清洗干净。把植株体分为根、茎、叶、花和果实。土壤样品取回后，将土块压碎，除去残根、杂物，铺成薄层，经常翻动。在阴凉、洁净、无污染处自然风干。风干土样用有机玻璃棒或木棒压碎，过80目尼龙筛，用微波消解法测本底值。用去离子水将植物各部位清洗3遍，沥干水分后装入信封袋，放入烘箱内。先在105℃杀青2小时，然后调至60℃下烘48小时。烘好的植物干样用粉碎机粉碎后用实物样品消解方法处理，根据样品中重金属浓度和仪器最低检测限用石墨炉-原子吸收分光光度计法测定样品中重金属浓度。

[0026] 结果由图1-图8可见，重金属Cu、Pb、Cd、As随着油葵的生长在各部位的含量都是逐渐增加的。两种油葵对Cu的富集效果都很好，尤其是成熟期的根和叶中的含量都超过了100mg/kg，远大于土壤的本底值，其中根中的含量分别达到了156.34mg/kg和135.79mg/kg，油葵对重金属Cu的富集情况为：根＞叶＞花＞果实＞茎。成熟期油葵对As含量最高的根部有70-80mg/kg，其次是茎叶、花和果实。Cd在油葵中的富集效果是最好的，从开花时期开始，两个品种油葵的根和叶中的浓度就明显高于土壤Cd的本底值，且叶＞根；成熟期两个品种油葵的叶中Cd的含量高达47.1mg/kg和35mg/kg，根的含量分别为45.4mg/kg和25.75mg/kg，是土壤本底值的好几倍，说明油葵对Cd有很强的富集能力，其积累情况是：叶＞根＞花＞茎＞果实。

[0027] 因此，本发明中选用的油葵能够吸收积累大量的多种重金属，特别是对于重金属Cu、Pb、Cd、As在植株中的含量明显高于土壤本底值，达到了富集的水平。而且，油葵的栽培较简单，生长迅速，根系发达，地上部分生物量很大，抗旱耐瘠薄，对重金属的耐受性和富集性能都比较强，在重金属污染的土壤中能够正常地生长，没有出现明显的毒害症状。

[0028] 对本发明中选用的用于重金属污染土壤的植物修复技术中的两个油葵品种G101和G104的油葵种子用有机溶剂进行提取，获得的食用油的重金属含量结果见下表2，均在国家控制标准范围内，未超过国家设定的油质重金属含量标(GB2716-2005规定As≤0.1mg/Kg,Pb≤0.1mg/Kg)，因此利用修复重金属污染土壤的油葵榨出的油是可以安全使用的。

[0029] 表2 油葵G101、G104榨油重金属含量(单位mg/Kg)

[0030]Cu Pb Cd As
油葵G101 0.10 0.08 0.00 0.00
油葵G104 0.00 0.07 0.00 0.00