[发明专利]一种植物-微生物联合富集土壤中重金属镉的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及环境污染治理技术领域，具体涉及利用镉富集植物青葙子富集土壤中重金属镉，并通过根际接种耐镉细菌强化青葙子的镉富集能力，适用于土壤重金属镉污染的快速、安全修复。

背景技术

随着工业和经济的迅速发展，我国许多地区的土壤都不同程度地受到重金属污染，而且污染面积和污染程度有不断扩大趋势，据我国农业部的调查，我国遭受重金属污染的土地面积占污水灌区总面积的64.8%。污染环境的镉主要来源于金属矿山、有色金属冶炼、电镀、合金制造以及玻璃、陶瓷、油漆和颜料等企业单位所排放的废水、废气和废渣之中。镉是一种生物毒性非常强的重金属，它对水生生物、微生物、农作物都有毒害作用，镉对农业最大的威胁是产生“镉米”、“镉菜”，使人得骨痛病。另外，镉会损伤肾小管，出现糖尿病，还引起血压升高，出现心血管病，甚至致癌、致畸。

目前，对于重金属污染土壤的修复主要有物理修复、化学修复及生物修复3种途径。传统的物理技术主要有离子交换法、吸附法等，这些方法对小面积污染土壤具有较好的效果，但容易造成二次污染，破坏土壤的结构和肥力，而且成本较高；化学修复技术有化学沉淀法、电化学还原法、氧化还原法等，这些技术虽然简单易行、见效快，但并没有从根本上去除土壤中重金属，只是改变了其存在的形态，容易再次活化，而且化学药剂对生态环境具有一定的破坏作用。

生物修复是利用微生物或植物的生命代谢活动，对土壤中的重金属进行富集或提取。生物修复技术主要包括植物修复和微生物修复。植物修复是指用植物吸收土壤中的重金属，最终达到清除土壤中重金属的一类技术总称，植物修复法具有成本低、绿色净化、不破坏土壤生态环境、无需进行二次处理等优点，是未来修复技术的主要发展方向。用来进行修复的植物可以包括高等植物界的一切植物，如野生的草、威以及栽培的树木、草皮和作物等。其中，有一类植物的重金属吸收量明显超过其他普通植物，即超富集植物。青葙子（Celosia argentea L.）是一种对重金属对镉具有一定富集能力的植物，自然条件下其植物体内的镉含量可以达到50mg/kg以上，其生长迅速、种子易于萌发并具有一定的观赏性，是一种良好的土壤重金属修复植物资源。

然而，植物修复也具有一定的缺陷，例如：重金属富集植物通常生物量低，生长比较慢；对金属有选择性，不适合多种重金属复合污染的治理；植物对重金属的吸收能力往往受到土壤环境和气候条件的限制；此外污染物可能通过落叶重新回到土壤中。这些都限制了植物修复技术在重金属污染土壤治理方面的应用。为了，研究人员考虑采用多种方式来弥补其不足之处。

近几年，采用重金属抗性微生物来提升植物对重金属的吸收能力逐渐成为国内外研究的热点，微生物强化植物对重金属的吸收，其原理主要基于以下两个方面：一是促进植物营养吸收，增强植物抗逆性，借助增加生物量的手段提高修复能力。如菌根真菌可以溶解转运土壤中的无机矿物元素；根瘤菌进行生物固氮等促进植物营养吸收；根部多种微生物的存在所形成的稳定根部微环境，增强了植物抗逆性等，这些都直接或间接地增加了植物的生物量，提高了植物修复能力。二是增加植物根部重金属浓度，促进重金属的吸收或固定。微生物不仅通过其自身的组成成分如菌根外菌丝、几丁质、色素类物质，EPS等吸附重金属，而且通过其分泌的各种有机酸或特殊物质来活化重金属，增加其在植物根部浓度。通过某些植物体内存在的对特定重金属具有转运作用的蛋白，将富集在植物根都的重金属转运到植物体内；或使土壤中重金属吸附于根际，降低其流动性，从而减少其进入食物链的可能，并且在移除植物体时降低土壤中重金属的浓度，借此达到植物吸收和固定的目的。因此，采用根际接种耐镉微生物的方式，促进青葙子对镉的吸收能力，强化其土壤修复效果是一种可行的方式，具有极大的开发潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种植物-微生物联合富集土壤中重金属镉的方法，通过在镉污染土壤中种植富集植物青葙子，并在其根际接种耐镉细菌，通过耐镉细菌对青葙子促生和对镉的活化作用增强青葙子的镉吸收能力，实现土壤镉污染的高效、快速、安全修复。

为实现上述发明目的，本发明公开了一种植物-微生物联合富集土壤中重金属镉的方法，在镉污染土壤中种植镉富集植物，并在镉富集植物根际土壤接种耐镉细菌，利用镉富集植物对镉的吸收作用和耐镉细菌的强化作用联合富集土壤中镉。

所述镉富集植物是青葙子。

将青葙子种植到隔污染土壤中是将4～6叶期的青葙子幼苗种植到镉污染土壤中。