[发明专利]一种土壤金属氧化物纳米材料污染的植物修复方法

说明书

技术领域

本发明属于土壤纳米材料污染修复领域，尤其是涉及一种土壤金属氧化物纳米材料污染的植物修复方法。

背景技术

经济的高速发展给生态环境造成了极大的负担，继水体污染、大气污染之后，土壤环境的污染问题亦日益凸显，国家环境保护“十二五”规划中已明确提出加强土壤环境保护，并要求推进重点地区污染场地和土壤修复，加大土壤污染修复治理的投入力度。

21世纪以来，纳米科技高速扩张的商业化发展，使得具有优异特性和功能的纳米材料迅速融入与人类生产生活息息相关的各行各业，由纳米材料制备而成的商品、产品、药品正影响和改变着人类的生活方式。金属氧化物纳米材料是一类主要的纳米材料，如ZnO、CuO、Al₂O₃纳米材料等，具有优异的电磁、光学、催化等特性，被广泛用于太阳能电池、纺织品、个人护理品、抗菌杀虫剂等领域。日益增长的需求量，使得金属氧化物纳米材料在生产、使用、排放、处置过程中排放到环境介质中的含量不断增加。将含有金属氧化物纳米材料的生物固体还田利用是目前主要的终端处置方法，排放的大部分纳米材料最终会进入土壤环境。权威研究显示，金属氧化物纳米材料在生物固体中的含量可高达1000mg/kg以上，而其还田利用后的土壤中仍可含10mg/kg的金属氧化物纳米材料。国内外大量研究显示，具有优异特性的纳米材料同样会对各类生物和人类造成多种毒性效应，其大量的使用和排放对生态环境和人类健康具有潜在危害，因此，纳米材料被认为是一类新型环境污染物。虽然目前对于金属氧化物纳米材料产生毒性危害的阈值浓度尚无定论，但是反复的还田利用处置显然会增加金属氧化物纳米材料在土壤环境中的浓度，使得土壤环境质量降低、植物品质与农作物安全下降、及人类暴露风险增加的可能性明显加大，因此，有必要对受污染土壤进行修复以降低危害发生的可能性。

现有的物理、化学、生物土壤修复技术均是针对重金属和有机污染物这两大传统污染物，尚未被用于处理纳米材料这类新型污染物，其技术适用性与修复效果不得而知。因此，在土壤纳米材料污染修复领域内存在明显的技术空缺。

中国专利CN104438298A公开了污染土壤的植物修复方法，采用以下步骤：一、降解有机污染物：植物修复有机污染物的机理比植物修复重金属污染复杂得多，包括吸附、吸收、转移、降解、挥发等；有机污染物能否被植物吸收，并在植物体内发生转移，完全取决于有机污染物的亲水性、可溶性、极性和分子量；有机物亲水性越强，被植物吸收就越少；二、去除重金属污染：植物的根、茎、叶中Cu的浓度分别为2707～6159、369～831和429～587mg/kg；杂草地上部分Pb含量低于根系，其生物量大，同样吸收了大量Pb；种子萌发并定居在铅锌尾矿上。该专利提供的植物修复方法主要针对的是重金属与有机污染物这两类传统污染物，这导致该专利所述的方法并不能适用于金属氧化物纳米材料污染土壤的植物修复，本申请与该专利的适用范围是不同的。另外，两者提供的植物修复方法的核心机理也并不相同，本申请对核心机理的阐述较为明确，主要通过喜酸植物的酸性根系与金属氧化物纳米材料发生酸碱反应，再由该富集植物对相应的金属元素完成净化去除，而该专利所述修复方法的机理较为笼统，其中，对有机污染物的去除主要是通过植物直接吸收、植物根系释放分泌物和酶、植物和根际微生物的联合作用得以实现，这导致两者所选用的修复植物有很大不同，本申请中提供的修复植物更具专一性和针对性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种土壤金属氧化物纳米材料污染的植物修复方法，修复效果优良、运行维护经济简单、针对性强、适用范围广、环境友好，可实现对土壤金属氧化物纳米材料污染的有效修复与治理。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种土壤金属氧化物纳米材料污染的植物修复方法，采用以下步骤：

a.确定土壤污染物，在土壤修复实施前进行场地调查确定污染土壤中所含金属氧化物纳米材料污染物的具体成分，可通过对场地历史的查阅问询或直接采样分析；

b.选定修复植物，根据步骤a确定的金属氧化物纳米材料的具体成分，选择生长周期较短、生长快速、生物量较大、喜酸土壤，同时对确定的金属氧化物纳米材料的金属元素具有富集作用或耐受作用的植物，作为污染土壤治理的修复植物；