申请日2019.03.07
公开(公告)日2019.05.14
IPC分类号A01G31/00; C02F3/32; C02F101/20; C02F101/22; C02F103/16
摘要
本发明公开了一种以水培植物吸收电镀工业废水重金属的方法，选取空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻的种子萌发后水培练苗，待植株生长至15‑17cm后依次用自来水与去离子水冲洗，将植株种植在水培浮板上并将其置于电镀工业废水上进行重金属吸收。本发明筛选出杂交狼尾草、鸭跖草、空心莲子草和水稻对电镀废水重金属具有高的转运作用，对重金属的富集指数和积累量较高，对电镀工业废水重金属的去除率较高，对电镀废水中Cd的去除率达到90%以上。对电镀废水中Zn的去除率为71.1‑75.7%，对Cu的去除率为51.6%‑66%，对Cr的去除率为21.9‑27.3%。
权利要求书
1.一种以水培植物吸收电镀工业废水重金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选取空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻的种子，均匀分布在湿润滤纸上暗培养至萌发，继续培养2-3d后进行光培养得到植株;
2)待植株生长至5-7cm后移栽至盛有海绵的定植篮中，并使定植篮漂浮在营养液上，水培练苗并每8-10天更换一次营养液;
3)待植株生长至15-17cm后依次用自来水与去离子水冲洗，将植株种植在水培浮板上并将其置于电镀工业废水上进行重金属吸收。
2.根据权利要求1所述的一种以水培植物吸收电镀工业废水重金属的方法，其特征在于，步骤2)中所述空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻种子的比例为：1-4:1-3:1-2:1;
步骤3)中所述空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻的比例为：1-4:1-3:1-2:1。
3.根据权利要求1所述的一种以水培植物吸收电镀工业废水重金属的方法，其特征在于，步骤1)中所述暗培养的温度为20-25℃;
所述光培养的温度为23-26℃，光照条件为2000-3000lx。
4.根据权利要求1所述的一种以水培植物吸收电镀工业废水重金属的方法，其特征在于，步骤2)中所述营养液为Hogland水培营养液。
5.根据权利要求1所述的一种以水培植物吸收电镀工业废水重金属的方法，其特征在于，步骤2)中所述定植篮中种植的种植间距为株距10-15cm，行距15-20cm。
6.根据权利要求1所述的一种以水培植物吸收电镀工业废水重金属的方法，其特征在于，步骤2)中所述水培炼苗的水培温度为20-25℃，光照条件为2000-3000lx。
7.根据权利要求1所述的一种以水培植物吸收电镀工业废水重金属的方法，其特征在于，步骤3)中所述种植在水培浮板上植物的行株距为20-50cm×20-50cm。
8.根据权利要求1所述的一种以水培植物吸收电镀工业废水重金属的方法，其特征在于，步骤3)中所述含重金属的电镀工业废水中的重金属离子为锌离子，铜离子，镉离子，铬离子的任一种或几种的混合。
说明书
一种以水培植物吸收电镀工业废水重金属的方法
技术领域
本发明属于植物重金属生态修复技术领域，尤其是涉及一种以水培植物吸收电镀工业废水重金属的方法。
背景技术
随着汽车、电子电器、航空航天工业、建筑工业、装饰工业等领域的蓬勃发展，具有重要配套功能的电镀产业也得到发展壮大。而电镀产业作为当今世界公认的三大污染源之一，在生产过程中会产生大量对人体有害的重金属溶液。目前我国电镀厂点约有1.5×104家，每年排放的电镀废水高达4×109m3，而其中约有50%未达到国家排放标准。在超标的电镀废水中，Cr、Zn、Cu、Cd等重金属元素是最为常见的重金属污染物。其中Cr是最危险的无机毒物之一，被列入国际公认的3种致癌金属物名录。而Cd是生物毒性最强的重金属，在环境中的化学活性强，移动性大，毒性持久。此外，Zn和Cu作为水体内常见的重金属污染物也会随食物链逐级传递累积，最终严重危害人类健康。
植物修复作为一种绿色、经济的重金属污染修复方式，具有对环境扰动小，不会造成二次污染且操作简单，可持续修复等优点。在植物修复的过程中，植物对重金属的富集指数(Enrichment Factor)、转运系数(Translocation Factor)等是决定植物能否适用于植物修复技术的主要因素。目前关于重金属修复的研究大多局限于单一重金属的环境效应，对多种重金属共存于同一环境以及相互作用所形成的环境污染效应重视还严重不足。杂交狼尾草(Pennisetum ameri-canum×P.purpureum)是一种优质、高产的多年生禾本科牧草，是美洲狼尾草(母本Pennisetumamericanum)和象草(父本Pennisetum purpureum)的杂交种，它可以作为优质牧草和饲料，又能起到水土保持和防风固沙等作用。研究表明，杂交狼尾草对Cd具有一定的吸附作用，但有关其对Cu、Zn等重金属的吸收方面的研究还未见报道。鸭跖草(Commelinacommunis)根系发达，分布深广，且具有Cu吸附特性。空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)、水稻(Oryza sativa)、番茄(Lycopersiconesculentum)等植物对多种重金属均具有不同程度的吸附特性，但有关这几种植物对复合重金属吸附能力的比较的研究尚未见报道。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种以水培植物吸收电镀工业废水重金属的方法，以空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻在一定比例下间隔栽种以协同处理电镀工业废水中的重金属。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种以水培植物吸收电镀工业废水重金属的方法，包括以下步骤：
1)选取空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻的种子，均匀分布在湿润滤纸上暗培养至萌发，继续培养2-3d后进行光培养得到植株;
2)待植株生长至5-7cm后移栽至盛有海绵的定植篮中，并使定植篮漂浮在营养液上，水培练苗并每8-10天更换一次营养液
其中，水培炼苗的水培温度为20-25℃，光照条件为2000-3000lx，优选为温度25℃，光照条件3000lx;
3)待植株生长至15-17cm后依次用自来水与去离子水冲洗，将植株种植在水培浮板上并将其置于电镀工业废水上进行重金属吸收。
本发明的有益效果在于，筛选出杂交狼尾草、鸭跖草、空心莲子草和水稻对电镀废水重金属具有高的转运作用，对重金属的富集指数和积累量较高，对电镀工业废水重金属的去除率较高，对电镀废水中Cd的去除率达到90%以上。对电镀废水中Zn的去除率为71.1-75.7%，对Cu的去除率为51.6%-66%，对Cr的去除率为21.9-27.3%。
进一步，步骤2)中空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻种子的比例为：1-4:1-3:1-2:1，优选为1:1:1:1;种植间距为株距10-15cm，行距15-20cm，优选为株距10cm，行距20cm。
步骤3)中空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻的比例为：1-4:1-3:1-2:1，优选为4:3:2:1;行株距为20-50cm×20-50cm。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明根据不同植物的生长特性确定了其种植的比例及其种植间距，使得所种植的植物最大化的进行重金属的富集，空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻种子的比例为1:1:1:1时，对重金属Cd、Cr、Cu和Zn的去除率分别达到91.8%、28%、78%和80%，空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻种子的比例为3:2:4:1时，对重金属Cd、Cr、Cu和Zn的去除率分别达到92.3%、35%、82%和85%。
进一步，步骤1)中暗培养的温度为20-25℃，优选为25℃;
光培养的温度为23-26℃，光照条件为2000-3000lx，优选为温度25℃，光照条件为3000lx。
进一步，步骤2)中所述营养液为Hogland水培营养液。
采用上述进一步的有益效果在于，Hogland营养液含有植物正常的生长与发育所必需的13种必要元素，且在营养液中均为植物可以吸收的状态即离子解离状态，此外，其离子间的比例适用于本发明中植物组合的营养需求，避免了植物间的竞争关系导致植物组合中存在营养分配不均的情况，使植物组合中的各植物发育良好，富集能力强，富集效果显著。
进一步，步骤3)中所述含重金属的电镀工业废水中的重金属离子为锌离子，铜离子，镉离子，铬离子的任一种或几种的混合。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下实施例中，植物种子萌发的方法为将种子均匀散布在放有湿润滤纸的萌发盘中，将萌发盘放置于25℃的培养箱中暗培养，待萌发2d后放在25℃，3000lx的光照培养箱中继续萌发;
水培营养液中培养的操作为待种子萌发生长至5-7cm高度时，将其移栽至盛有海绵的定植篮(外径45mm，内径31.5mm，高45mm)中，植物品种比例为1:1:1:1:1，株距10cm，行距20cm，并将定植篮泡插至泡沫浮板相应的小孔中，泡沫浮板置于Hogland水培营养液中，25℃，3000lx水培炼苗。
实施例1
将空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻种子萌发后移栽到水培营养液中培养，将生长健壮的空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻水培植株按照株数1:1:1:1比例组合移栽到电镀工业废水中培养30-60d，植物移栽行株距为20-50cm×20-50cm，测定该植物组合对电镀废水重金属的去除率。测得该植物组合对电镀废水重金属Cd、Cr、Cu和Zn的去除率分别是91.8%、28%、78%和80%。
实施例2
将空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻种子萌发后移栽到水培营养液中培养，将生长健壮的空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻水培植株按照株数3:2:4:1比例组合移栽到电镀工业废水中培养30-60d，植物移栽行株距为20-50cm×20-50cm，测定该植物组合对电镀废水重金属的去除率。测得该植物组合对电镀废水重金属Cd、Cr、Cu和Zn的去除率分别是92.3%、35%、82%和85%。
实施例3
将空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻种子萌发后移栽到水培营养液中培养，将生长健壮的空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻水培植株按照株数3:1:3:1比例组合移栽到电镀工业废水中培养30-60d，植物移栽行株距为20-50cm×20-50cm，测定该植物组合对电镀废水重金属的去除率。测得该植物组合对电镀废水重金属Cd、Cr、Cu和Zn的去除率分别是90.0%、23.5%、66%和71.1%。
实施例4
将空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻种子萌发后移栽到水培营养液中培养，将生长健壮的空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻水培植株按照株数1:2:1:1比例组合移栽到电镀工业废水中培养30-60d，植物移栽行株距为20-50cm×20-50cm，测定该植物组合对电镀废水重金属的去除率。测得该植物组合对电镀废水重金属Cd、Cr、Cu和Zn的去除率分别是90.2%、26.8%、54.9%和74.0%。
实施例5
将空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻种子萌发后移栽到水培营养液中培养，将生长健壮的空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻水培植株按照株数1:1:2:1比例组合移栽到电镀工业废水中培养30-60d，植物移栽行株距为20-50cm×20-50cm，测定该植物组合对电镀废水重金属的去除率。测得该植物组合对电镀废水重金属Cd、Cr、Cu和Zn的去除率分别是91.6%、27.3%、57.6%和75.7%。
实施例6
将空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻种子萌发后移栽到水培营养液中培养，将生长健壮的空心莲子草、杂交狼尾草、鸭趾草和水稻水培植株按照株数3:2:1:1比例组合移栽到电镀工业废水中培养30-60d，植物移栽行株距为20-50cm×20-50cm，测定该植物组合对电镀废水重金属的去除率。测得该植物组合对电镀废水重金属Cd、Cr、Cu和Zn的去除率分别是90.4%、23.2%、51.6%和73.9%。
