[发明专利]土壤修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用金属结合水凝胶颗粒联合金属型植物(耐受重金属的植物，metallophytes)以实现污染场地的可持续植物固定(稳定)的土壤修复方法。

背景技术

在本说明书中，当提及或论述知识文档、条例或项目时，这种提及或论述并非承认所述知识文档、条例或项目或它们的任意组合是在优先权日已公开、为公众所知、为普通常识的一部分；或者，已知与解决本说明书所关心的任何问题的尝试相关。

尽管具体提到了采矿所污染的场地对本发明所述的方法进行了说明，但是应理解所述方法不仅限于该应用，而是可以用于具有一种或多种金属污染的土壤的任何场地。此外，本发明所述的方法不限于本文所提到的金属型植物品种(耐受重金属的植物的植物品种，metallophyte plant species)，而是可以利用已知或将来变得显而易见的任何金属型植物，但前提条件是它们适合于相关场地。

土地中金属水平的提高，特别是如镉、铜、汞、锰、铅、镍、锌、钴、铀和准金属砷的重金属水平的提高，是采矿及其它工业活动通常所不可避免的后果。尽管已使用了多种方法来解决重金属污染和/或有关的高昂费用，但是重金属污染的场地在重新建立可持续植被方面仍然存在问题，并且这些场地易于侵蚀，从而导致污染物分散到临近区域的风险较高。据认为，长期暴露于这些有毒元素是造成如癌症和变性疾病的多种严重人类病症的原因(Lasat，2000；Tu等人，2000；Dahmani-Muller等人，2001；Khan，2001；Qiao和Luo，2001；McGrath等人，2002；Wu等人，2004)。

植被修复

植被修复是发达国家日益用于处理受污染土地的有前景的方法(Ebbs和Kochian，1997；Huang等人，1997；Blaylock，2000)，它包括利用植物和与根有关的微生物群来除去、容纳或使环境污染物变得无害(Kirkpatrick等人，2006)。它是目前最好、成本最有效、维护较少并且公众最能接受的防止以前的矿山场地(即，大规模矿山废石堆)不利环境影响的修复技术(Ghosh和Singh，2005)，但是由于重金属的毒性而使它的成功受限。植被修复提供了使污染场地恢复的自然解决方案，并同时提供了土表固定和侵蚀控制。最近在澳大利亚的研究还表明用于植被修复的金属适应的植物品种(金属型植物、或耐受中金属的植物)能够通过快速降低土壤中水溶性金属总量来改善它们根部周围的有毒环境，从而允许同时建立耐受性较低的品种(即，植物群落随后的自然演替)(Whiting等人，2001)。在欧洲，使用金属耐受性植物群体(主要为草)使废物固定和再种植是熟知的。具体地，使用温带草的生态型是已证明的用于固定中等毒性的尾矿、废物和工业污染场地的技术(Tordoff等人，2000)。有成千上万种具有金属耐受性、非积累的植物品种可以考虑用于植物固定(Prasad和Freitas，2003)。所有这些品种均限制金属从土壤向它们的根部转移，这减少了金属进入食物链(Baker，1981；Massoura等，2004)。

在澳大利亚，110,000个重金属污染场地中，使用植被修复或其它生物修复技术进行清理的不到5％。如果将早先的含砷羊用防腐浸液(dip)(场地)包含在内的话，则澳大利亚的所预计的超过110,000个污染场地可能会加倍(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation Sustainability Network，2004)。目前，这些污染场地中的80-90％是采用昂贵的土壤挖掘并将该土壤储存到别处来进行处理的。约有10％的场地被封在混凝土层下，而另外的5-10％是通过土壤固定进行处理的。使用生物修复或其它方法清理的不到5％。重金属污染土壤的常见情况是缺乏有效的植被，从而使这些土壤易于侵蚀并因此具有分布到邻近区域的高风险。饮用水资源、食物链和空气的可能污染对生态系统和人体健康均造成了威胁。这种可能的污染对受极端天气影响的那些场地以及位于具有较高保护意义的区域(如澳大利亚的卡卡杜国家公园和大堡礁)内或与该区域相连的那些场地特别有威胁。因此，与高环境风险有关的金属污染土壤的清理在经济方面以及在对人类健康和环境卫生的保护方面均具有极高的价值。

意外地，对使用澳大利亚本地生植物进行植物固定的研究是有限的。尽管(i)澳大利亚是全世界植物生物多样性第二大的国家(在全球总计250000个植物品种中，有25000个本地生品种)和(ii)澳大利亚采矿活动水平较高。