杨树在修复重金属污染土壤环境中的应用

摘要

杨树在修复重金属污染土壤环境中的应用。首先选择健壮的杨树苗或段木20-30cm，在早春3-4月插入遭受重金属污染的土壤或水中，待其成活，生长，发育，待杨树基部直径大约1cm，或树高150cm以上时，将一组无菌注射器针头沿树干四周插入杨树的木质部导管中，注射器针头的另一端跟塑料软管的一端相连，并在塑料软管上夹上夹子以控制管中液体流量和流速，软管另一端跟收集瓶相连以收集液体。该方法工艺简便，生产成本低，采用杨树种植来降解消除农田土壤、河流和冶炼厂废水中的重金属，保护环境，减少污染。

说明书

技术领域：

本发明涉及利用植物消除土壤、水体和化工废水重金属污染上的应用，尤其涉及一种利用杨树连续抽提环境中重金属进行环境生物修复的应用。

 

背景技术：

杨树是一种耐瘠薄、抗逆性强、容易成活、生长快的多年生植物，常用于造纸和景观绿化，在我国到处都有种植。利用杨树生长过程中大量吸收环境土壤和水体中的溶液和溶解其中的重金属离子，沿木质部导管向上输送的特性，在木质部导管处人工插入注射器针头，让木质部的含有重金属的液体沿注射器针头流出，并收集、用碱或硫化物沉淀和回收，是一种高效、低成本、无二次污染的治理环境污染的新方法，一次栽种，多年连续修复环境污染，多年受益，目前尚未见任何报道。常见的方法是种植一些超积累的野生植物如蜈蚣草、商陆等，但生长慢，生长量小，每年都要种植、收割，不方便且效率低，收割后的植物量大，无法进一步处理，因而难以实际应用。

我国很多省份如湖南、贵州、云南、江西、甘肃等，由于历史上采矿业遗留的重金属农田污染和河流污染严重，使得种植在这些土壤上的作物吸收很多重金属，经过生物链的逐级生物积累和放大，最终随稻米等进入人体和动物体内，严重影响人体健康。

 

发明内容：

解决的技术问题：本发明的目的是为了解决上述问题，提供利用杨树连续抽提环境中重金属进行环境生物修复方法和应用，该方法工艺简便，生产成本低，采用杨树种植来降解消除农田土壤、河流和冶炼厂废水中的重金属，保护环境，减少污染。

技术方案：本发明的目的是通过以下措施实现的：

本发明提供杨树在修复重金属污染土壤环境中的应用。使用该方法处理农田土壤、河流、重金属冶炼厂的含重金属的土壤、水体和化工废水，并将重金属沉淀回收利用，一次种植，多年持续修复，同时还能收获木材，具有很高的经济价值和广阔的应用前景。

具体方法为：首先选择健壮的杨树苗或段木20-30cm，在早春3-4月插入遭受重金属污染的土壤或水中，待其成活，生长，发育，待杨树基部直径大约1cm，或树高150cm以上时，将一组无菌注射器针头沿树干四周插入杨树的木质部导管中，注射器针头的另一端跟塑料软管的一端相连，并在塑料软管上夹上夹子以控制管中液体流量和流速，软管另一端跟收集瓶相连。上述收集瓶上设有真空泵，适度抽气以提高管中液体的流速和流量。将收集瓶中收集到的液体转移到另外的容器中，加0.1-2mol/L的氢氧化钠或可溶性硫化物溶液，沉淀并回收其中的重金属。

有益效果：

1.本发明的方法操作简便，容易控制，没有易燃易爆化学品，生产成本和使用成本低；

2.本发明的原理不同于一般的化学或物理法，也不同于普通的植物吸收法，其环境修复机理是：杨树在生长过程中，不断通过根系吸收环境中的溶液，同时把溶解于溶液中的重金属离子也一并带走，并沿杨树的木质部在上部蒸腾拉力的推动下，向上移动；气温越高，蒸腾越强，产生的蒸腾拉力也就越大，杨树地下部的溶液及其重金属离子源源不断的向上流动，在经过人工插入的若干干净注射器针头时，一部分蒸腾液流（也称伤流液）进入注射器针头，并沿塑料软管流入收集瓶中，如果收集瓶跟真空泵相连适度抽气，那么木质部中液流加速，通过控制软管上的架子，可以控制流速，将收集到的足够的重金属离子液体加入适量的碱或硫化物沉淀并回收其中的重金属。

3.本发明生产的产品特别适合于生产有机食品、无公害食品、绿色食品，用于消除农田土壤和水体中的重金属，不但净化环境，减少污染，成本很低，而且容易实现，能连续若干年周年不断的抽提环境中的重金属，随着杨树的不断长大，其抽提重金属的能力不断增强，大大节省成本，同时能不断将环境中的重金属回收，进行资源的再生利用，另外还能收获一定量的木材，经济效益、生态效益、环境效益特别明显，是目前已知和应用的方法中成本最低、效率最高、经济最合算、环境最友好的方法，因此有着广阔的应用前景。

 

具体实施方式：

实施例1：杨树抽提土壤中的重金属

1、将500mg重金属硫酸铬、硫酸铅加入5000g没有重金属污染的农田土壤中，与土壤拌匀，使土壤含硫酸铬和硫酸铅量100mg/kg，加入适量水分，栽植高度约50cm的杨树苗，室温自然，白天29℃，夜晚18℃，经常适量浇水，保持盆钵土壤湿润。

2、杨树成活后，待其生长20天后，将两根灭菌的注射器针头插入杨树基部3cm高度，确保正确插入杨树木质部导管内，另一端用灭菌的塑料软管连接，再将软管置于干净的玻璃烧杯中；每天上午10点到下午4点打开软管上的夹子，让杨树伤流液沿软管流入烧杯中，连续收集20天左右，用原子吸收分光光度计检测收集液中的重金属离子硫酸铬和硫酸铅的含量分别为12.5和4.4mg/L。

 

实施例2：杨树抽提水中的重金属

在蒸馏水中分别加入硫酸铬和硫酸铅50mg/L,另外适量加入氯化铵、磷酸氢二钾等养分物质供杨树生长用。将含有重金属的溶液分装在3000ml的塑料桶中，上盖一个塑料盖子，中间打孔，将50cm左右高度的杨树苗沿塑料盖中央小孔插入含重金属溶液中，适当固定杨树苗防止倒伏。待杨树苗成活并生长几天后将两根灭菌的注射器针头沿液面上1cm左右的杨树导管插入木质部，通过软管上的夹子控制伤流液的流速和流量。每天上午10点到下午4点之间打开夹子，让杨树导管中的伤流液流出，收集至干净的玻璃烧杯中，分别在插入针头后的5天、10天、15天、20天、30天用原子吸收分光光度计检测伤流液中硫酸铬和硫酸铅的含量，其结果如表1所示。

表1.杨树伤流液中硫酸铬和硫酸铅的检测含量（mg/L）

 5天10天15天20天30天硫酸铬1.151.491.972.342.79硫酸铅0.580.730.861.251.64