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中科院武汉植物园:草坪草—微生物联合修复镉污染土壤

来自话题:#科技研究
2015-01-14
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日前,由中国科学院武汉植物园研究员傅金民、硕士生罗宏基和助理研究员娄燕宏共同发明的“利用草坪草—微生物联合修复镉污染土壤的方法”获国家发明专利授权。这种修复方法利用土壤—微生物—植物的共存关系,提高土壤中污染物的植物修复效率,最终达到彻底修复重金属污染土壤的目的。
 
不容忽视的镉污染
 
镉是毒性最强的重金属元素之一,我国的镉污染十分严重,曾涉及11个省市的25个地区。在农业生产过程中,含重金属的化肥、有机肥、城市废弃物和农药的不合理施用、污水、污泥灌溉等可能导致土壤镉污染。

微生物—植物联合修复       
        
植物和微生物共同生活在土壤环境中,植物根系为微生物提供了适宜的营养条件,保证了微生物数量和活性的维持;反之,微生物的旺盛生长优化了植物的根际微环境。微生物—植物联合修复的作用机理主要分为两类:一是固定或钝化,将有效态转化为无效态,降低了重金属进入食物链或污染周边环境;二是活化,促进生物吸收以提高土壤重金属的去除效率。微生物—植物联合修复的形式也可分为两种:一是植物与专性菌株的联合修复;二是植物与菌根的联合修复。
 
傅金民指出,植物—微生物联合修复技术为中试阶段,有待于在镉污染大田进行验证。该技术还存在一些缺陷和不足,如筛选出的植物生物量普遍较低、个体矮小、生长缓慢,且受气候和土壤等地域环境条件的限制,与植物、土壤的共存性不佳等,导致修复治理效率低和周期长,制约了大规模的应用。
 
针对此,他们提出了一种利用草坪草—微生物联合修复镉污染土壤的方法,该方法成本低廉、操作简便,既能改善土壤环境,又有效利用了废弃物,且具有良好的生态效益和社会效益。

狗牙根和棘孢曲霉
 
傅金民等人对湖南多处镉污染地区的植被调查发现,狗牙根为该省多个污染地区的优势植物之一,基于其生长快速、耐多次刈割,对土壤的镉有一定萃取能力的特性,结合其形成的枯草层可增大地表径流,可有效降低镉在土壤中的迁移。
 
研究发现,从狗牙根根际土壤中分离出耐镉微生物—棘孢曲霉,通过接种棘孢曲霉,可有效降低镉对狗牙根的毒害,其草坪质量、生长速度、叶绿素含量均高于未接种处理。对镉含量的分析表明,狗牙根根部镉含量增大,地上部镉含量下降。这也正说明了棘孢曲霉—狗牙根联合修复镉污染土壤的效果很好,使土壤中的镉在根部富集,降低了镉在狗牙根体内的转移。
 
 
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