[发明专利]修复土壤铀镉复合污染的根茎类植物的筛选方法及应用

说明书

本发明公开了一种修复土壤铀镉复合污染的根茎类植物的筛选方法，该方法在每千克土中分别外源添加150mg铀和15mg镉，试验多种根茎类植物的污染耐受性和铀、镉富集转运效应，筛选富集植物，通过主成分分析对植物铀、镉富集转运能力进行综合评价，从而筛选出评价得分高的植物，评价体系完善、全面、科学，并通过大量实验筛选出两种尤其具有土壤铀镉复合污染修复潜质的植物。将具有潜质的紫薯和菊芋用于修复土壤铀镉复合污染，具有高效、节约成本、环保的优点。

技术领域

本发明属于环境农业技术领域，具体涉及修复土壤铀镉复合污染的根茎类植物的筛选方法，以及优选植物在修复铀镉复合污染中的应用。

背景技术

随着核能的广泛应用和铀矿开采规模不断增大，土壤铀(Uranium)污染日趋严重，而镉是铀矿中常见的伴生元素，因此，常常形成U+Cd复合污染。与水体污染具有多种处理和修复方式不同，土壤污染可选方法较少，而有效、环保和低成本的方法更是严重缺乏。

植物修复是目前为止较为环保安全、操作简单且具有大面积修复潜力的有效土壤修复技术。其基本原理是利用对核素或重金属具有大量积累并可高效忍耐重金属毒害的植物来提取土壤中的核素或重金属，以达到清除污染物的目的。植物修复的基础技术便是超富集，富集植物的筛选。目前各种重金属超富集植物的种类已达数百余种，主要集中在Ni、Cu、Co、Zn、Mn等重金属元素上，镉的超富集植物在近年来也出现了较多的报道，而铀的超富集植物却少之又少。因此，筛选出超富集铀的植物十分必要。

但是，如果一种植物不能有效地同时清除铀和镉，则难以避免用两种植物对同一土壤进行修复，其治理成本高，耗时长，不能与日益增长的土壤污染治理需求相匹配。因此，筛选出能同时有效清除铀镉复合污染的植物更具有推广应用价值和环保可行性。

传统的超富集植物筛选主要采用污染区先锋植物、耐受植物调查方法、溶液培养法、土壤表面浇灌目标污染核素及重金属以模拟污染土壤等方法，污染区调查法往往只能调查的出耐受性强的植物而不一定是超富集或富集植物；溶液培养法难于反映污染土壤状况，土壤表面浇灌法模拟污染土壤由于核素或重金属迁移慢或时间短而无法模拟真实污染土壤状况。其次，参选植物主要集中在杂草和花卉之中，其中不乏一些能超量积累重金属的种类，但这类植物普遍存在生物量较小、重金属转运难，且地下部生长状况较弱而导致无法承受过高浓度的重金属，常常在完成整个生长周期前出现枯黄、萎蔫甚至死亡等缺陷，有些富集植物为野生状态，其人工繁殖技术困难、繁殖技术缺乏，难以实际应用。因此上述各类筛选方法均存在不足。

已有报道的铀富集植物存在将铀从污染土壤中通过根系吸收后主要积累在地下部，难以将其往地上部运输，地下部收获困难、地上部积累铀少，致使利用富集植物进行铀的植物提取修复效率低下的问题。针对该问题，本发明的发明人已经在《铀及其伴生重金属镉的根茎类富集植物的筛选》一文中研究了8种根茎类植物对铀镉复合污染的富集情况，并根据多个因素的评估结果初步选出具有污染土修复潜质和再利用潜质的植物。但是，该研究所选植物种类较少，模拟污染土壤配制方法难以反映实际污染状况，在对富镉铀植物进行综合评价时，仅选取了6个指标进行主成分分析，不够全面，可能影响其评价结果，比如某些植物具有富集能力但评分为负值，而且筛选出来的植物对镉铀复合污染的修复能力也不够满意。

因此，本发明采用合适浓度的U+Cd复合污染土壤、以“递进拌制法”配制模拟污染土壤，收获后的根茎类植物分成地上部、贮藏部分和根系三部分进行植物对污染土壤中U、Cd耐受、吸收、转运、富集能力相关指标进行计算。选取与植物吸收富集相关的各部生物量，铀镉含量，富集系数，富集量系数，转移系数等19个元素作为植物综合评价指标，并对这些指标进行相关性分析和主成分分析，将涉及重金属吸收、转运、富集能力的多个具有相关性的指标简化为少数几个彼此独立的成分，建立全面的富镉铀植物筛选评价方法，并筛选出了2种U+Cd复合污染富集植物和2种U+Cd低积累植物，为U+Cd复合污染土壤的植物提取修复和低污染土壤持续利用的植物稳定修复奠定了基础。

发明内容

一种修复土壤铀镉复合污染的根茎类植物的筛选方法，包括：