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一种利用野生观赏植物婆婆纳修复石油烃污染土壤的方法

来源：花匠小妙招时间：2025-05-09 14:34

一种利用野生观赏植物婆婆纳修复石油烃污染土壤的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油污染土壤的环境修复技术，具体地说是一种利用野生观赏植物婆婆纳修复石油污染土壤的方法。
【背景技术】
[0002]土壤是人类赖以生存最基本的环境要素之一，也是微生物、植物和动物的重要活动场所。土壤在为人类的农业生产和城市发展提供资源基础的同时，也不得不承载人类排放的各类污染物(参考文献1:周启星.2006.土壤环境污染化学与化学修复研究最新进展.环境化学，03:257-265)。据统计，过去四十多年中，全世界至少有数十亿吨有害物质被释放到土壤中，仅我国农田遭受的工业“三废”污染已有I亿多亩(参考文献2周启星，宋玉芳.2001.植物修复的技术内涵及展望.安全与环境学报，03:48-53)。针对石油污染来说，其不仅污染程度严重，毒性也很大。石油烃组组分中的苯系物(如苯、酚类等污染物质)、芳香烃类物质等经人体较长时间接触并暴露后，会引起身体不适如头痛、晕眩、恶心，有些甚至具有强烈的三致(致癌、致畸、致突变)作用(参考文献3:Bell T.H.Joly S.,Pitre F.E.etal.2014.1ncreasing phytoremediat1n efficiency and reliability using novelomics approaches.Trends in B1technology.32(5): 271-280)。石油经疏水性比较强，在土壤中会破坏土壤结构，毒害植物根系，导致土壤中微生物群落的多样性减少，土壤中的原生动物销声匿迹。介于土壤资源的有限性及石油污染日益严重化、普遍化的现状，对石油污染土壤的修复、治理已引起相当的重视，污染土壤的修复技术也成为当前环境领域日益活跃的研究方向之一(参考文献4:Alkorta 1.and Garbisu C.2001.Phytoremediat1n oforganic contaminants in soils.B1resource Technology.79:273-276)。
[0003]经过近年来的不断探索，污染土壤的修复技术得到了迅速发展，物理修复、化学修复、生物修复等各项措施都发挥了非常重要的实践意义(参考文献5:曲向荣，孙约兵，周启星.2008.污染土壤植物修复技术及尚待解决的问题.环境保护，12:45-47)。相对而言，换土法、化学淋洗法、溶剂浸提法等传统的物理、化学修复方法成本仍然较高，易导致二次污染，并且破坏土壤的基本理化性质和相关生态过程;微生物修复技术则受环境因素的影响较大，不适于污染物含量过高或过低的环境，特定类群的微生物往往也只能修复某一类型的污染物，并且可能会给土壤和地下水带来生物性污染(参考文献6:Zhuang X.,Han Z.,BaiZ.et al.2010.Progress in decontaminat1n by halophiIic microorganisms insaline wastewater and soil.Environmental Pollut1n.158(5): 1119-1126)。而植物修复技术具有成本低、不破坏土壤结构、可进行大面积原位操作、无二次污染等特点，因此作为一项绿色、经济的修复技术，逐渐成为污染土壤修复最有效而可行的方法之一(参考文献7:苗欣宇，周启星.2015.污染土壤植物修复效率影响因素研究进展.生态学杂志，03:870-877) ο
[0004]从修复植物来看，常用的修复植物包括乔木、草类、作物、水生植物等。近年来，花卉植物开始应用于土壤修复，并显现出独特的优势。狭义的花卉概念中，“花”单指植物的繁殖器官，“奔”则是草本植物的总称，因此狭义的花卉仅指草本的观花植物和观叶植物(参考文献8:刘家女，周启星，孙挺，等.2007.花卉植物应用于污染土壤修复的可行性研究.应用生态学报，07:1617-1623)。广义的花卉是指具有一定观赏价值的植物的总称，如观花、观叶、观芽、观茎植物，草本、木本、乔木、灌木，水生、陆生植物等等，种类繁多，不可胜计。相对于一般植物，花卉植物应用于土壤修复能够进一步美化环境，减少进入食物链和对人体产生危害的风险;此外，人类在长期的生产实践中积累了丰富的品种选育、花卉栽培以及病虫害防治等经验，应用花卉植物将更利于工程管理和人工养护。因此，花卉植物在污染土壤的修复应用中具备巨大的市场和潜力。
[0005]迄今为止，国内外已经有不少植物修复石油烃污染土壤的研究报道，但发现的高效修复植物多为牧草类和作物类，少见花卉植物来修复石油污染土壤的报道。并且，植物生长受到气候条件、地形地貌、土壤性质等的深刻影响(参考文献9:Li X.,Feng Y.andSawatsky N.1997.1mportance of soi1-water relat1ns in assessing the endpointof b1remediated soils: 1.Plant growth.PLANT AND SOIL.192(2): 219-226)，具有良好修复效果的植物进入到另一个环境未必能得到同样理想的修复效果，所以更好地适应于污染环境的本土物种的筛选成为植物修复的首选工作。然而，利用野生观赏植物修复石油污染土壤的研究处于起步阶段，并且盐碱胁迫下的野生观赏植物修复研究也是未见报道。所以，针对石油烃污染土壤的花卉修复植物的筛选仍有必要。

【发明内容】

[0006]本发明的目的在于针对上述技术分析和存在问题，提供一种利用野生观赏植物婆婆纳[Veronica polita Fries]修复石油经污染土壤的方法，该方法费用低、对环境不产生二次污染;利用野生观赏植物品种，适宜大面积工程操作，管理粗放简单，同时又可以美化环境。
[0007]本发明的技术方案:
[0008]一种利用野生观赏植物婆婆纳修复石油烃污染土壤的方法，利用植株及根际圈微生物的吸收、降解作用来实现降解土壤中的石油烃，详细步骤如下:
[0009]I)采用播种种植或土培育苗-幼苗移植的方法，将婆婆纳分别种植于污染比重为I %w/w一4%w/w浓度的石油经污染土壤中，测定土壤的最大持水量，并按照最大持水量的60 %每日浇水一次;当婆婆纳长到成熟期或开花期时，将其整体移走；
[0010]2)重复在上述土壤中种植婆婆纳，连续降低土壤中的石油烃污染浓度，直至土壤中的石油烃含量达到国家环境标准或生态安全指标为止。
[0011]本发明所采用的婆婆纳属于管状花目玄参科，是一年至二年生宿根植物，中国各地普遍野生，种植粗放便于管理。婆婆纳花有蓝、白、粉三种颜色，具备很好的观赏价值。婆婆纳的植物分类学特征如下:植株有短柔毛;茎自基部分枝，下部匍匐地面;三角状圆形或近圆形的叶子在茎下部对生，上部互生，边缘有圆齿;早春开紫红色小花，单生于苞腋;果期3 — 5月。婆婆纳喜光，耐半阴，忌冬季湿涝。种植中对水肥条件要求不高，但喜肥沃、湿润、深厚的土壤，生长适温15-25°C。婆婆纳还具有很好的药用价值，主要成份为:阿魏酸、3-0-乙酰齐墩果酸、3，4-二甲基桂皮酸、胡萝卜苷、β_谷留醇、甘露醇等，可凉血止血、理气止痛，常用于吐血、疝气、睾丸炎、白带病的治疗。
[0012]本方法的优点是:婆婆纳是一种高效修复石油烃污染的野生观赏植物，对土壤中低、高浓度的石油烃污染物均具有较强的忍耐力和一定的降解能力。利用婆婆纳修复石油烃污染土壤，其费用低、工程量小;对环境不产生二次污染，不破坏土壤结构;利用野生观赏植物品种，适宜大面积工程操作，管理粗放简单，同时又可以美化环境。当婆婆纳长到成熟期或开花期时，可将其整体移走作为观赏花卉即商品出售。因此，婆婆纳修复石油污染土壤是一种高效、经济的绿色修复技术，充分实现了生态效益、环境效益及经济效益的统一。
【附图说明】
图1为不同石油烃污染浓度下婆婆纳及对照组对土壤总石油烃的降解率比较图。
【具体实施方式】
[0013]实施例:
[0014]一种利用野生观赏植物婆婆纳修复石油烃污染土壤的方法，利用植株及根际圈微生物的吸收、降解作用来实现降解土壤中的石油烃，婆婆纳对石油烃污染土壤的温室盆栽修复实验如下:
[0015]实验地点在天津市南开大学泰达学院温室中进行，地处天津市经济技术开发区，属温带半湿润大陆性季风气候，年降水量在500-600左右。实验所用土壤采自于天津市大港油田。
[0016]采集石油污染土壤后，将其置于阴凉处风干，去除砂砾、树叶等杂质后过2_筛。测定石油污染土壤的总石油烃含量，然后将其与清洁土壤按照一定比例充分混合，以配制成所需浓度梯度的石油烃污染土壤。试验共设3个处理组，分别为:CK(清洁土壤)、污染土壤A-总石油经浓度为11874mg/kg(污染浓度约为1%)、污染土壤8-总石油经浓度为3898611^/1^(污染浓度约为4% )，每个处理设3个平行组。
[0017]用于盆栽实验的花盆上口直径为230mm，高为180mm，每盆装土三斤。实验前先将土壤淋水浇透，待平衡超过两周后，将婆婆纳的种子直接播撒或将幼苗移栽于盆中，每盆3株。实验前期测定土壤的最大持水量，按照最大持水量的60%每日早八点定时浇水一次，以使其生物量生长最大、污染物降解率最高。浇水方式采用顶部喷洒浇水和底部托盘浇水相结合的方式，以促进植株的根部生长。采用异位修复种植时，先将盆土浇透水，移植时间宜在傍晚，也可通过大田直接种植来进行原位修复。
[0018]待婆婆纳生长至成熟期或开花期后将其收获。将收获的植株用自来水清洗干净再用去离子水清洗，沥去水分，进行地上部分鲜重和根部鲜重的称重。土壤样品用真空冷冻干燥机进行24小时干燥脱水，然后用索提法测定土壤总石油烃含量，提取剂为分析纯二氯甲烷。
[0019]实验结果:
[0020]待婆婆纳生长至成熟期或开花期时将其收获，此时婆婆纳生长状况良好，无落叶、枯萎、倒伏等明显的中毒症状。石油污染土壤中婆婆纳的生物量收到了抑制作用，但是相对于无污染组并没有统计学意义上的降低。
[0021]图1所示为不同石油烃污染浓度下婆婆纳对土壤总石油烃的降解率。对照组对总石油烃也有一定的去除效果，这说明土壤中存在一定的淋滤、光解、挥发等自然降解作用。但是当土壤石油烃浓度为11874mg/kg (污染比重约为I % w/w)时，种植婆婆纳组的总石油烃降解率为45.52%，显著高于空白对照组的29.44% ;当土壤总石油烃浓度为38986mg/kg(污染比重约为4%w/w)时，种植婆婆纳组的总石油烃降解率为19.34%，而对照组仅为9.46 %。也就是说，在低、高浓度的石油烃污染土壤中，种植婆婆纳后，土壤中的总石油烃去除率相对于对照组都有显著提高。因此可以推断:婆婆纳对于低(污染比重约l%，w/w)、高(污染比重约4%，w/w)浓度之间的石油烃污染土壤都具备一定的修复效果。在上述不同污染比重的土壤中重复种植婆婆纳2—5次后，即可使土壤中的石油烃含量达到国家环境标准或生态安全指标。当然，本发明方法并不局限于土壤总石油烃浓度为1% —4%的范围内的修复，超出该范围的污染土壤，本发明方法同样对石油烃具有降解效果，只是在上述范围内，其降解效果最佳。
【主权项】
1.一种利用野生观赏植物婆婆纳修复石油烃污染土壤的方法，其特征在于:利用植株及根际圈微生物的吸收、降解作用来实现降解土壤中的石油烃，步骤如下: 1)采用播撒种子或土培育苗-幼苗移植的方法，将婆婆纳种植于污染比重为l%w/w—4%w/w浓度的石油烃污染的土壤中，测定土壤的最大持水量，按照最大持水量的60%每日浇水一次，当婆婆纳长到成熟期或开花期时，将其整体移走； 2)重复在上述土壤中种植婆婆纳，连续降低土壤中的石油烃污染浓度，直至土壤中的石油烃含量达到国家环境标准或生态安全指标为止。2.根据权利要求1所述的利用野生观赏植物婆婆纳修复石油烃污染土壤的方法，其特征在于:每日浇水时间为早晨8点一早晨9点。3.根据权利要求1所述的利用野生观赏植物婆婆纳修复石油烃污染土壤的方法，其特征在于:步骤2)中重复在土壤中种植婆婆纳的次数为2—5次。
【专利摘要】一种利用野生观赏植物婆婆纳修复石油烃污染土壤的方法，利用植株及根际圈微生物的吸收、降解作用来实现降解土壤中的石油烃，详细步骤如下：采用播种种植或土培育苗?幼苗移植的方法，将婆婆纳分别种植于石油烃污染土壤中，测定土壤的最大持水量，并按照最大持水量的60％每日浇水一次；当婆婆纳长到成熟期或开花期时，将其整体移走；重复在上述土壤中种植婆婆纳，连续降低土壤中的石油烃污染浓度，直至土壤中的石油烃含量达到国家环境标准或生态安全指标为止。本方法的优点是：费用低、工程量小、对环境不产生二次污染、不破坏土壤结构，是一种高效、经济的绿色修复技术，充分实现了生态效益、环境效益及经济效益的统一。
【IPC分类】B09C1/00
【公开号】CN105710121
【申请号】CN201610237372
【发明人】程立娟, 王亚男, 周启星
【申请人】南开大学