一种降低土壤中镉含量的作物修复方法与流程

1.本发明涉及一种降低土壤中镉含量的作物修复方法，属于土壤污染修复技术领域。


背景技术：

2.近几十年来，由于工业污染的加剧，农药、化肥在农业生产中的不合理使用等原因，重金属污染物在土壤中积累的数量逐年增加，给农业的绿色生产和人民群众的健康带来了严重的威胁。在众多的重金属元素中，镉是最具代表性的重金属元素之一，被世界卫生组织列为ⅰ类致癌物。同时，镉也是土壤重金属污染的主要元素，全国点位超标率达到7.0％，远高于其它被测无机污染物(全国土壤污染状况调查公报，2014)。在自然界中，镉元素多以离子状态存在，大多数镉化合物易溶于水，很容易被植物吸收，从而可以通过食物链严重影响动物和人类的健康。为此，国家连续出台了农田修复的相关政策；环保、农业农村等部门开展了一系列土壤重金属污染调查、修复工作。科技部设置了针对南方稻田镉、砷等污染防治相关的重点研发计划。
3.根据几十年来，国内外发表的土壤与农作物重金属污染相关的文献报道，治理土壤污染、防治农作物重金属污染的方法主要有以下几个：(1)物理法，主要包括：客土和换土法、分离修复法、隔离法、热力修复法等；(2)化学法，主要包括：化学固化法、土壤淋洗法、动电修复法等；(3)生物法，主要包括：植物稳定、植物挥发、植物提取、微生物修复法等。然而，采用物理法治理土壤重金属污染往往存在着不能完全解决重金属污染，仅仅是转移污染，还需要进行再次处理的问题。采用化学法治理土壤重金属污染，处理效率较高，但处理成本也较高，并可能带来二次污染。采用生物法进行土壤重金属污染治理，成本较低，不会带来二次污染，还能够在治理重金属的同时修复土壤的生态系统。因此，采用植物提取法，可以有效的将重金属污染的土地中的重金属离子吸收出来，并转移至其它地方隔离起来。这种方法，可以有效的修复中高重金属浓度污染的土壤，并能够有效的避免二次污染。
4.因此，选择一种耐重金属且能累积重金属的植物品种，并优化通过植物提取修复土壤的方法，是降低土壤中镉含量，修复土壤的重中之重。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供一种降低土壤中镉含量的作物修复方法，以解决土壤中镉含量超标的问题。
6.本发明技术方案如下：
7.一种降低土壤中镉含量的作物修复方法，包括步骤如下：
8.(1)配制浓度为40～60μm的还原型谷胱甘肽溶液；
9.(2)将大白菜“北京新三号”种子种植于土壤中，生长8～15天至白菜幼苗期；
10.(3)向白菜幼苗的根部注入150～250ml还原型谷胱甘肽溶液，继续生长55～65天至白菜成熟期；
11.(4)收割白菜后检测土壤中的镉含量，若未达标，重复步骤(1)～(3)至土壤中镉含量达到环境标准限值。
12.根据本发明优选的，步骤(1)中，所述还原型谷胱甘肽溶液的浓度为50μm。
13.根据本发明优选的，步骤(3)中，所述注入是按照如下方法进行：使用注射器，将还原型谷胱甘肽溶液，均匀注入在白菜幼苗根部的伸长区。
14.根据本发明优选的，步骤(3)中，所述还原型谷胱甘肽溶液的注入量为200ml。
15.本发明中，白菜生长期间，按照正常的大白菜种植方法进行浇水、管理。吸收镉后的白菜经晒干后，按照重金属污染农作物处理。
16.有益效果：
17.1、本发明使用的大白菜“北京新三号”具有抗病性强、易种植、易管理等优点，单位亩产可达万斤，并且发现通过在幼苗期注入还原型谷胱甘肽溶液，不仅没有降低大白菜“北京新三号”内部的镉含量，反而可以大幅度提高大白菜“北京新三号”富集镉离子的能力，与现有技术中通过还原型谷胱甘肽降低植物内的镉含量完全相反，以大白菜“北京新三号”作为镉富集植物，同时辅以还原型谷胱甘肽，能够有效的降低土壤中镉的含量，修复土壤，解决土壤中镉含量超标的问题。
18.2、本发明提供的降低土壤中镉含量的作物修复方法是绿色原位修复，不会造成二次污染，并且修复进程不会破坏土壤的生态系统，使生物清除土壤镉污染的有效手段。
具体实施方式
19.下面结合实施例对本发明作进一步的说明。然而，本发明的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。
20.以山东省泰安市岱岳区鲁里村某蔬菜大棚的镉污染农田为作为试验田，并检测试验田土壤中的镉含量。
21.检测土壤中的镉含量的方法为：选取位于试验田四个边角及中央共五个点的土壤(表层至15cm)，烘干、称重，得到土样；然后将土样用硝酸消解后，采用电感耦合等离子体质谱仪(thermo；icap q)测量其镉离子含量，其平均镉含量为0.385
±
0.020mg/kg。
22.实施例1
23.一种降低土壤中镉含量的作物修复方法，包括步骤如下：
24.(1)配制浓度为50μm的还原型谷胱甘肽溶液；
25.(2)将大白菜“北京新三号”种子种植于土壤中，生长10天至白菜幼苗期；
26.(3)向白菜幼苗的根部伸长区注入200ml还原型谷胱甘肽溶液，继续生长60天至白菜成熟期；
27.(4)收割白菜后检测白菜土壤周边的镉含量为0.23
±
0.025mg/kg。
28.收取成熟期大白菜“北京新三号”的叶球部分，采用电感耦合等离子体质谱仪测量其镉离子含量为0.803
±
0.066mg/kg。
29.实施例2
30.一种降低土壤中镉含量的作物修复方法，包括步骤如下：
31.(1)配制浓度为40μm的还原型谷胱甘肽溶液；
32.(2)将大白菜“北京新三号”种子种植于土壤中，生长15天至白菜幼苗期；
33.(3)向白菜幼苗的根部注入250ml还原型谷胱甘肽溶液，继续生长55天至白菜成熟期；
34.(4)收割白菜后检测白菜土壤周边的镉含量为0.237
±
0.009mg/kg。
35.收取成熟期大白菜“北京新三号”的叶球部分，采用电感耦合等离子体质谱仪测量其镉离子含量为0.839
±
0.048mg/kg。
36.实施例3
37.一种降低土壤中镉含量的作物修复方法，包括步骤如下：
38.(1)配制浓度为60μm的还原型谷胱甘肽溶液；
39.(2)将大白菜“北京新三号”种子种植于土壤中，生长8天至白菜幼苗期；
40.(3)向白菜幼苗的根部注入180ml还原型谷胱甘肽溶液，继续生长62天至白菜成熟期；
41.(4)收割白菜后检测土壤中的镉含量0.218
±
0.014mg/kg。
42.收取成熟期大白菜“北京新三号”的叶球部分，采用电感耦合等离子体质谱仪测量其镉离子含量为0.841
±
0.049mg/kg。
43.对比例1
44.采用实施例1的作物修复方法来降低土壤中的中镉含量，不同之处在于，步骤(2)采用的植物为大白菜品种“西星78”，检测白菜土壤周边的镉含量为0.243
±
0.027mg/kg。
45.收取成熟期“西星78”的叶球部分，采用电感耦合等离子体质谱仪测量其镉离子含量为 0.385
±
0.02mg/kg。
46.对比例2
47.采用实施例1的作物修复方法来降低土壤中的中镉含量，不同之处在于，步骤(3)中注射200ml水代替还原型谷胱甘肽溶液，收割白菜后检测土壤中的镉含量为0.298
±
0.013 mg/kg。
48.收取成熟期大白菜“北京新三号”的叶球部分，采用电感耦合等离子体质谱仪测量其镉离子含量为0.735
±
0.066mg/kg。
49.由实施例1～3和对比例1可知，本发明使用的大白菜“北京新三号”具有抗病性强、易种植、易管理等优点，单位亩产可达万斤，具有很强的镉吸收能力。由实施例1～3和对比例 2可知，通过在大白菜幼苗期注入还原型谷胱甘肽溶液，不仅没有降低大白菜“北京新三号”内部的镉含量，反而可以大幅度提高大白菜“北京新三号”富集镉离子的能力，与现有技术中通过还原型谷胱甘肽降低植物内的镉含量完全相反，以大白菜“北京新三号”作为镉富集植物，同时辅以还原型谷胱甘肽，能够有效的降低土壤中镉的含量，修复土壤，解决土壤中镉含量超标的问题。