[发明专利]基于叶片外泌机理的重金属污染土壤的修复方法及其装置

说明书

一种基于叶片外泌机理的重金属污染土壤的修复方法，通过在重金属污染的土壤上种植具有叶片外泌功能的重金属富集植物，在每棵具有外泌功能的重金属富集植物的基部设有淋洗液收集装置，当下雨或淋洗时将叶片外泌的重金属淋洗下来，并通过淋洗液收集装置进行回收；淋洗液收集装置包括：包括：套设置于植物基部的淋洗液收集圆盘、设置于收集圆盘底部的淋洗液收集口和位于淋洗液收集口下的淋洗液储存桶。本发明不仅能够持续不断地从土壤中提取重金属污染物，避免重金属在植物体内积累过多而造成的毒害，而且浓缩后重金属淋洗液处置简单，避免了处置大量植物残体的麻烦，也避免了二次污染的风险。

技术领域

本发明属于重金属环境污染的修复技术领域，具体涉及一种利用具有叶片外泌重金属功能的特殊植物来修复重金属污染土壤的方法及其装置。

背景技术

土壤重金属污染已成为非常严重、且全球化的环境问题。重金属污染的植物修复技术主要依靠对各种重金属具有富集或超富集能力的植物，利用植物根系来吸收土壤中的重金属污染物，并转运到地上部分的茎叶中，使土壤中的重金属逐渐富集到植物的根系和茎叶中，并通过收割植物来达到移除土壤中重金属污染物的目的。由于镉、铅、铬等重金属污染物对植物均具有很强的生理毒性，植物体对重金属的耐受程度非常有限，达到一定浓度后就会造成植物的衰竭和死亡，因此，现有的通过植物体的富集机理建立的植物修复技术有以下缺陷：1)只能对一些植物能够耐受的较低浓度的重金属污染土壤进行修复，而对尾矿、化工厂区等污染源区的高浓度污染土壤则无能为力，具有很大的局限性；2)收获的植物体后期处理困难，由于植物体富集的重金属含量较低，而收获的植物体量巨大，一般每公顷富集植物每季的生物量可达到1～10万公斤，无法直接填埋处置，需要通过焚烧浓缩后才有可能通过回收利用或填埋来进行处置，植物体的晒干、焚烧等均需要非常大的处理场地和大额的投资才能实现，严重制约了植物修复技术的可行性；3)二次污染风险大，富集重金属的植物收割、晒干、焚烧、灰烬处理等每一步都很难在完全封闭的环境中完成，一旦扩散，则会对周边环境造成二次污染。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提出一种基于叶片外泌机理的重金属污染土壤的修复方法，利用高羊茅和草地早熟禾等植物的叶片能够将根系吸收的重金属(镉、铅、汞、铜、铬、砷、锌等)通过木质部的导管直接由水孔向外泌出，展布到叶片外表皮的角质层外，避免了重金属进入叶肉细胞对植物体造成毒害这一特性；通过在污染土壤上种植具有叶片外泌重金属功能的富集植物，植物的根系吸收土壤中的重金属，装载到进入根系中柱的木质部，由木质部的导管向上运输转运到地上部分的叶片中，再由叶片中连接木质部末鞘的水孔向外泌出，泌出的重金属通过雨水或喷灌淋洗，由本发明的收集装置进行收集淋洗液，通过“植物根系吸收——向地上部分转运——叶片外泌——淋洗和收集”的系统过程，可持续不断地从土壤中提取重金属，从而达到清除土壤中的重金属污染物的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明通过在重金属污染的土壤上种植具有叶片外泌功能的重金属富集植物，在每棵具有外泌功能的重金属富集植物的基部设有淋洗液收集装置，当下雨或淋洗时将叶片外泌的重金属淋洗下来，并通过淋洗液收集装置进行回收。

所述的重金属，具体是指：镉、铅、汞、铜、铬、砷、锌等各种重金属。

所述的具有外泌功能的重金属富集植物的根系来吸收土壤中的重金属污染物，并通过木质部的导管由根系向地上部分叶片转运，再由叶片中连接导管末鞘的水孔向外泌出，分布到叶片的表面，该重金属富集植物优选为高羊茅和/或草地早熟禾。

所述的淋洗液收集装置包括：包括：套设置于植物基部的淋洗液收集圆盘、设置于收集圆盘底部的淋洗液收集口和位于淋洗液收集口下的淋洗液储存桶。

所述的淋洗液收集圆盘四周呈10～40°的倾角，能够顺利地将淋洗液汇聚到底部的淋洗液收集口，并流入淋洗液储存桶中。

所述的淋洗液收集圆盘正中设有的开口与长大后植物的基部大小相匹配。