[发明专利]一种通过提高土温来提高植物富集土壤金属元素的方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种通过提高土壤温度来提高植物提取环境(土壤)中金属元素的方法，属于环境(土壤)重金属污染植物修复技术领域。

(二)技术背景：

植物修复(Phytoremediation)技术是上世纪80年代末期利用植物修复环境污染物的一种新的修复工艺。重金属污染土壤的植物修复技术包括植物提取、植物固化、植物挥发和植物过滤等类型。对于大多数的有毒重金属来说，可采取的主要技术是植物提取。植物提取技术可以分为两种对策：依赖于超量积累植物的称之为持续的植物提取和依赖于利用螯合剂来促进普通植物吸收土壤重金属的称之为化学诱导的植物提取。诱导性修复提取技术(Chelant-assisted phytoextraction)是通过向土壤中施加螯合剂来活化土壤中的重金属，提高土壤重金属的生物有效性，从而促进植物吸收土壤重金属达到修复的目的。目前螯合诱导修复技术已经成为植物修复发展的一个新方向，并取得了很大进展。乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)等是目前应用于诱导性植物提取的螯合剂，但价格比较高。如何提高螯合诱导修复效率，提高植物富集土壤(或培养基质)中的金属元素，减少螯合剂施用成本，缩短植物修复时间，是螯合诱导修复技术中需要解决的问题。

(三)发明内容

技术问题本发明的目的在于提供一种提高植物富集土壤金属元素的方法，提高诱导性植物修复过程中植物地上部提取重金属的效率，以完善目前的植物螯合诱导修复技术。

技术方案一种提高植物富集土壤金属元素的方法，其特征在于，

当植物在土壤或培养基质中生长到采收前3至15天，在植物根际区的土壤或培养基质中加入一种或多种以下的金属螯合剂：乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)、二乙基三胺五乙酸(DTPA)、乙二醇双四乙酸(EGTA)、乙二胺二乙酸(EDDHA)、环己烷二胺四乙酸(CDTA)或氨基三乙酸(NTA)或这些螯合剂的钠、钾盐溶液，溶液浓度为1-1000mmol/L，一次浇灌于植物根系周围，最终加入土壤或培养基质的金属螯合剂浓度为0.1-5mmol/kg。

在加入金属螯合剂或其盐类12至48小时后，通过一系列热处理装置使土壤或培养基质温度升高到40-60度，并维持1-3小时。这些热处理措施包括：地下铺埋的热水管、或通过地表插入的电加热棒、或通过电加热的金属板(网)、地埋管进行喷水蒸气操作，或灌溉热水的滴灌装置等。在热处理后2-14天收获植株。

有益效果  本发明可用于重金属污染土壤的诱导性植物提取。该方法效果明显，具有可操作性。与常规措施相比，使用该方法可以使植物地上部分金属元素的富集能力提高5-40倍。

试验结果表明：

(1)在施用EDTA的Cu污染土壤中，随着土壤温度(23-38℃)的升高，玉米地上部分Cu含量、积累量、以及根系Cu含量均有明显增加。

(2)在铜污染土壤和重金属复合污染土壤上均表明，施用了螯合剂(EDDS或EDTA)之后，土壤被高温(50℃或80℃)处理3小时，可以显著提高植物地上部分重金属浓度，其增加量由大到小的处理依次为：螯合剂施用2天后进行热处理＞螯合剂施用后立即进行的热处理＞螯合剂施用前2天进行的热处理。

(3)采用在地下铺埋PVC管，并在PVC管内通入循环流动的热水(50℃)以提高土壤温度，该方法可以提高螯合剂诱导植物提取土壤Cu的效率约5倍(绿豆)或10-14倍(玉米)。

(4)在野外铜污染农田进行了田间试验，在玉米接近最大生物量时，向土壤中浇灌EDTA或EDDS的溶液(处理浓度为1.0mmolkg^-1土)。螯合剂加入后2天，通过采用电热管对土壤加热，或直接浇灌热水处理。与不加热不施用螯合剂处理相比，螯合剂在提高土壤温度辅助下可以提高玉米地上部分的铜富集量近40倍；与施用螯合剂不加热处理相比，螯合剂在提高土壤温度辅助下可以提高玉米富集土壤铜的效率约33倍。

这些结果表明通过提高土壤温度能够明显增加植物对重金属的提取效率，减少螯合剂的施用量，从而达到降低螯合剂使用成本以及减少可溶性重金属向地下水迁移的潜在危险。该方法为修复重金属污染土壤提供了一种新的工艺技术。

(四)附图说明

图1不同浓度EDTA施加后0天(0d)或2天(2d)，50℃热处理对玉米幼苗地上部分Pb、Cu、Zn和Cd含量的影响

图2EDTA和EDDS施用后进行不同的温度处理(25℃，50℃，80℃)对绿豆幼苗地上部分重金属(Pb、Cu、Zn和Cd)含量的影响