[发明专利]籽粒苋在修复镍污染土壤中的应用和方法

说明书

本发明公开了籽粒苋在修复镍污染土壤中的应用及方法，主要基于籽粒苋对镍污染土壤的修复能力，用籽粒苋发达的根系、生长速度快、生物量大来吸收提取土壤中的镍，实现对土壤中的镍修复。

技术领域

本发明是籽粒苋在修复镍污染土壤中的应用和方法，具体涉及籽粒苋在修复镍污染土壤中的应用以及使用籽粒苋修复镍污染土壤中的方法，属于土壤修复技术领域。

背景技术

据全国土壤污染调查公报，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成土壤污染或超标的主要原因。我国土壤总超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。

在土壤污染金属中，镍（Ni）的点位超标率为4.8％，仅次于镉（7％），污染状况十分严重。在中国著名的“镍城”金昌采集的10个污染土壤样品中，土壤镍含量为139-1099mg /kg，平均值为300mg/kg，远远超过了中国土壤环境质量Ⅱ级土壤标准中Ni含量(GBl5168-1995)。通过对东莞市118处农业表层土壤取样调查表明东莞市农业土壤Ni含量为2-58mg/kg，平均值为21mg/kg，也远高于广东省土壤中Ni的背景值。由于镍在不锈钢合金生产、化工、电池生产以及电镀表面处理等方面广泛应用，在生产过程中处理不当产生的废水和废弃物排放，已导致我国相当一部分土地被镍污染。

镍在土壤中的存在形态主要有无机结合态、沉淀态、络合或吸附在有机阳离子表面、交换态、水溶态、自由离子或螯合态。虽然是生物体所需的微量元素，但同时它也具有潜在的毒性。当生物体内积累过量的镍时，导致细胞的结构和生理过程发生改变，阻滞生长发育。镍对植物的毒害作用主要表现在：抑制叶绿素合成，破坏蛋白质合成，造成金属元素缺乏，导致生物量减少。镍对植物的毒性会在酸性土壤介质、缺乏营养的生态系统和植物稀少的条件下加剧。镍过多的镍通过呼吸道进入人体吸收会伤害肺，引起肺水肿、急性肺部炎症及癌症，如喉癌、肺癌、前列腺癌和鼻癌等。因此，土壤Ni污染已对土地资源可持续利用与农产品安全生产构成威胁，而能高效修复镍污染土壤的方法仍然缺乏。

土壤重金属污染的生物修复技术主要利用植物、微生物等生物有机体将重金属进行吸附、沉淀、提取或转化来去除，具有快速、安全、高效和费用低的优点。其中，植物修复是通过植物的根系直接吸收土壤中的重金属元素，并通过收获植物地上部分来修复被污染的土壤，包括：植物吸取、植物稳定、植物挥发。

植物根际促生菌（PGPR）是指依附在植物根际表面，通过产生植物生长激素如吲哚乙酸、赤霉素、脱落酸或细胞分裂素等，分泌1-氨基环丙烷-1-羧酸 (ACC)脱氨酶 、生物固氮 、溶解无机磷酸盐 、拮抗植物病源菌入侵等方式缓解重金属等环境因子胁迫，促进植物生长发育。植物根际促生菌还可分泌生物表面活性剂、有机酸、氨基酸等对土壤进行酸化以提高土壤中重金属的有效态，从而促进植物对土壤中重金属的吸收。同时，植物促生菌还可以使植物免受重金属的毒害作用，植物也提高了对逆境的忍耐能力，从而促进植物修复效率的提高。因此，将微生物和植物联合起来共同修复镍污染土壤是一种高效且应用潜力巨大的联合生物修复技术。例如公开号为CN109570225A的发明专利公开的一种提高镍污染土壤植物修复效率的方法，可选择拟南芥、东南景天、蜈蚣草、印度荠菜、海洲香薷、龙葵、向日葵或李氏禾作为修复植物，种植于待修复镍污染土壤中，在修复植物的生长周期中，定期向修复植物的根部的土壤中接种保藏号为CGMCC 4.1290的云南原小单孢菌(Promicromonospora yunnanensis)菌液，可以促进植物吸收土壤中的Ni，达到提高植物修复土壤Ni污染效率的效果。