[发明专利]基于生物有效性的土壤Cr污染的植物修复

说明书

技术领域

本发明涉及重金属污染土壤的植物修复技术，具体地说是一种利用大生物量非超富集蔬菜修复治理Cr污染土壤的方法。

背景技术

土壤是人类获取食物和其他再生资源的物质基础[文献1：刘秀梅,聂俊华,王仁庆.植物修复重金属污染土壤的研究进展[J].甘肃农业大学学报,2001]，是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源。随着世界经济的发展，人口的增加，环境污染物的排放量与日俱增，环境污染和生态破坏给土壤带来了严重的污染，其中重金属污染的土壤面积在不断增加，这不仅退化土壤肥力，降低农产品产量和品质，还通过食物链危及人类的生命健康[文献2：丁佳红,刘登义,储玲,等.重金属污染土壤植物修复的研究进展和应用前景[J].生物学杂志,2004,21(4):8-9]。

近年来，由于铬渣堆放引起的土壤Cr污染已引起国内外的广泛关注，Cr污染具有潜伏性、长期性和不可逆转性，一旦进入土壤，不易分解、转化。从我国铬行业的发展看，自1958年建成第一条铬盐生产线至今，先后有70余家企业生产国铬盐，遍布全国多个省份。在50多年的生产过程中，累积产生铬渣约逾600万t，并占据了大量的堆积场地，造成土壤污染、地下水污染等[文献3：周启星.铬（Ⅵ）和酚对作物幼苗联合毒性的模拟研究[J].浙江大学学报（自然科学版）,30(增):113-119；文献4：刘玉强,李丽,王琪,等.典型铬渣污染场地的污染状况与综合整理对策[J].环境科学研究,2009,22(2):248-253]。因此，对土壤Cr污染的治理和修复成为一项十分紧迫的任务。

研究表明，土壤中重金属对环境影响的大小不仅取决于重金属的总量，还取决于重金属的生物有效性。重金属的生物有效性（Bioavailability）是指重金属能被生物吸收或对生物产生毒性的性状，可由间接的毒性或生物体浓度数据评价，不同形态的重金属具有不同的生物有效性。重金属在土壤中以不同的方式与各组分相联系，因而形成了不同形态的重金属，从而决定了重金属的移动性和生物利用率有可能表现出不同的活性和生物毒性[文献5：Kong Q X(孔庆新).The distribution of a few heavy metals’chemical forms in soil body.Environmental Protection of Agriculture(in Chinese)(农业环境保护),1994,13(4):152-157]。Tessier等将重金属形态分为以下五种：水溶态、可交换的离子态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和残渣态[文献6：Tessier A,Campbell P G C,Bisson M.Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals[J].Anal.Chem,1979,51(7):844-851]。重金属在土壤中富集，会对植物产生危害，但植物体内的重金属含量往往与土壤中重金属总量并不相关。不同形态的重金属被释放的难易程度不同，生物可利用性也不同，有效性大小也不一样。研究表明可交换的离子态及水溶态在中性条件下最为活跃，最易被释放也最容易发生反应转化为其他形态，最易为生物所利用，被列为重金属的有效态；碳酸盐结合态重金属在不同pH条件下能够发生移动，可能造成对环境的二次污染。铁锰氧化物态可在还原条件下释放；而残渣态的重金属与沉积物结合最牢固，用一般的提取方法不能提取出来，它的活性最小，只能通过漫长的分化过程释放，因而有效性也最小[文献7：Cao A,Crucci A,Lai T,et al.Effect ofbiodegradable chelating agents on heavy metals phytoextraction with Mirabilis jalapa and on its Crsociated bacteria.Eur.J.Soil Biol,2007,43:200-206]。因此，对土壤重金属的治理主要是去除土壤中水溶态、可交换的离子态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态，而对残渣态重金属由于其所占含量不多，且吸收提取较难，可不被考虑。