利用水培条件湿地植物幼苗根系铁膜防治砷污染的方法与流程

本申请涉及水环境污染治理技术领域，特别是涉及一种利用水培条件湿地植物幼苗根系铁膜防治砷污染的方法。

背景技术：

湿地作为各类自然水体的重要组成部分和保护屏障，发挥着容纳净化污染物的重要生态功能，湿地对于自然水体的净化功能是现在流域生态治理和未来流域生态防治的最主要手段，砷等重金属污染问题在我国某些地区一直长期存在（如云南阳宗海砷污染事件），而湿地植物对外源砷、磷污染具有显著的吸收拦截效果，有效防止水体砷污染和富营养化。

铁膜是一种植物根系表面生长的微生物膜，由根系泌氧将根周围铁元素氧化并于微生物共同形成的胶体膜。近年来对植物根系铁膜的研究有一定进展，由于对粮食安全的关注，大量研究集中于水稻根系铁膜，铁膜如同根系防护层，可将砷元素拦截在铁膜上，铁膜的形成需要淹水条件、土壤铁离子含量多、植物生长旺盛等有利条件，其中淹水条件对湿地植物尤其符合。但当前仅限于对根系铁膜的发现和理化特性研究以及铁膜对植物磷元素的影响关系等，未有尝试利用植物根系铁膜进行砷污染修复的尝试，也未见有效的植物根系铁膜试验设计方法。

技术实现要素：

针对以上问题，本申请提供一种能够有效提升砷as污染净化能力的一种利用水培条件湿地植物幼苗根系铁膜防治砷污染的方法，能够大大提高砷等重金属污染治理效果。

本申请提供了一种利用水培条件湿地植物幼苗根系铁膜防治砷污染的方法，包括：

将湿地植物幼苗移栽至培养容器中；

在所述培养容器中加入预制备的营养液使得湿地植物幼苗在水环境下生长；其中，湿地植物幼苗的根系始终处于淹水状态；

将营养液的ph值调至5.0，且每隔固定周期更换培养容器中的营养液；

待湿地植物幼苗成熟之后，在培养容器内加入乙二胺四乙酸铁fe-edta作为铁源，以生成根系铁膜；

利用生成有根系铁膜的湿地植物幼苗进行砷污染防治。

可选地，在将湿地植物幼苗移栽至培养容器中之前，所述方法还包括：

制备营养液，所述营养液为霍格兰式hoagland营养液。

可选地，所述培养容器的容积为1l；

加入培养容器的营养液为1.5l。

可选地，所述营养液的组分为：

nh4no3：114.3mg/l；

nah2po4·2h2o：50.4mg/l;

k2so4：89.3mg/l;

cacl2：158.2mg/l；

mgso4·7h2o：40.5mg/l；

mncl2·4h2o：7.5mg/l；

(nh4)6mo7o24·2h2o：0.37mg/l；

h3bo3：4.62mg/l；

znso4·7h2o：0.175mg/l；

cuso4·5h2o：0.155mg/l；

fe-edta：1.128mg/l。

可选地，所述在培养容器内加入乙二胺四乙酸铁fe-edta作为铁源包括：

加入20mg/l的乙二胺四乙酸铁fe-edta。

可选地，利用生成有根系铁膜的湿地植物幼苗进行砷污染防治包括：

在湿地植物幼苗的成长时期以na2haso4•7h2o为砷源、以kh2po4作为磷源，进行外源砷、磷的添加；

湿地植物幼苗生长2个月后，将湿地植物幼苗移植入湿地种植，利用根系铁膜和吸收湿地中的砷。

可选地，将湿地植物幼苗移植入湿地种植包括：

栽植深度10～15cm，株间距保持50cm。

可选地，所述固定周期为一周。

可选地，所述湿地植物幼苗为窄叶香蒲。

可选地，将湿地植物幼苗移栽至培养容器中的时间为：每年3月底至4月中旬。

上述技术方案通过在培养容器中加入预制备的营养液使得湿地植物幼苗在水环境下生长；其中，湿地植物幼苗的根系始终处于淹水状态；并将营养液的ph值调至5.0，且每隔固定周期更换培养容器中的营养液；最后待湿地植物幼苗成熟之后，在培养容器内加入乙二胺四乙酸铁fe-edta作为铁源，以生成根系铁膜；利用生成有根系铁膜的湿地植物幼通过根表铁膜的吸附能力大量吸附砷（as）污染从而起到水体中的as污染净化能力。

附图说明

图1为一个实施例提供的利用水培条件湿地植物幼苗根系铁膜防治砷污染的方法示意性流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

以下参考附图的描述为便于综合理解有权利要求及其等效内容所定义的本申请的各种实施例；这些实施例包括各种特定细节以便于理解，但这些仅被视为示例性的。因此，本领域技术人员可以理解对在此描述的各种实施例进行各种变化和修改而不会脱离本申请的范围和精神。另外，为简要并清楚地描述本申请，本申请将省略对公知功能和结构的描述。

在以下说明书和权利要求书中使用的术语和短语不限于字面含义，而是仅为能够清楚和一致地理解本申请。因此，对于本领域技术人员，可以理解，提供对本申请各种实施例的描述仅仅是为说明的目的，而不是限制所附权利要求及其等效定义的本申请。

下面将结合本申请一些实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本申请实施例中使用的术语是仅仅处于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一”、“一个”、“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相绑定的列出项目的任何或所有可能组合。表达“第一”、“第二”、“所述第一”和“所述第二”是用于修饰相应元件而不考虑顺序或者重要性，仅仅被用于区分一种元件与另一元件，而不限制相应元件。

如图1所示，本申请提供了一种利用水培条件湿地植物幼苗根系铁膜防治砷污染的方法，包括：将湿地植物幼苗移栽至培养容器中；具体地，培养容器为塑料桶。

在所述培养容器中加入预制备的营养液使得湿地植物幼苗在水环境下生长；其中，湿地植物幼苗的根系始终处于淹水状态；使湿地植物（如香蒲）在水环境下生长，避免土壤中磷（p）等其他元素的摄入以便于生成铁膜，在无p元素的培养液中，根表铁膜含量最高，效果最好。湿地植物（如香蒲）的根系始终处于淹水状态有利于根系铁膜的形成。将营养液的ph值调至5.0，且每隔固定周期更换培养容器中的营养液；

待湿地植物幼苗成熟之后，在培养容器内加入乙二胺四乙酸铁fe-edta作为铁源，以生成根系铁膜；

利用生成有根系铁膜的湿地植物幼苗进行砷污染防治。水培过程中需要“无磷”状态，在没有磷元素存在的情况下最有利于根系根表铁膜的形成，可对低浓度到极高浓度的as污染条件进行修复，适应性强，但在湿地环境中，外源p输入越少则越有利于对as的富集，以提高修复砷污染的治理效果。

处于生长期的湿地植物（如香蒲）对as的吸收能力较强湿地植物（如香蒲）吸收的as中，平均83%（至少75%以上）的as都被根表铁膜吸附，其余as进入根系植物体内。湿地植物（如香蒲）本身为耐砷植物，也可吸收部分as元素，湿地植物（如香蒲）配合其根系根表铁膜对as的吸收能力较强，可作为湿地主要植物拦截as进入水体，保证水质。具有根系铁膜的湿地植物（如香蒲）可在土壤as含量为600mg/kg的浓度下生长，同时吸收大量as，完全可以满足目前所有as污染状况。

可选地，在将湿地植物幼苗移栽至培养容器中之前，所述方法还包括：

制备营养液，所述营养液为霍格兰式hoagland营养液。

可选地，所述培养容器的容积为1l；

加入培养容器的营养液为1.5l。

可选地，所述营养液的组分为：

nh4no3：114.3mg/l；

nah2po4·2h2o：50.4mg/l;

k2so4：89.3mg/l;

cacl2：158.2mg/l；

mgso4·7h2o：40.5mg/l；

mncl2·4h2o：7.5mg/l；

(nh4)6mo7o24·2h2o：0.37mg/l；

h3bo3：4.62mg/l；

znso4·7h2o：0.175mg/l；

cuso4·5h2o：0.155mg/l；

fe-edta：1.128mg/l。

可选地，所述在培养容器内加入乙二胺四乙酸铁fe-edta作为铁源包括：

加入20mg/l的乙二胺四乙酸铁fe-edta。

可选地，利用生成有根系铁膜的湿地植物幼苗进行砷污染防治包括：

香蒲幼苗每年3月底至4月中旬（每年3、4月为香蒲开始成长时期）自移栽水培开始，适应性培育15天，在湿地植物幼苗的成长时期以na2haso4•7h2o为砷源、以kh2po4作为磷源，进行外源砷、磷的添加；在湿地中存在as胁迫的情况下，当外源p输入的浓度较低时，有利于根表铁膜的形成，从而有利于根表铁膜对环境中的as的吸附和富集，同时有利于香蒲抵御as胁迫。

湿地植物幼苗生长2个月后，将湿地植物幼苗移植入湿地种植，利用根系铁膜和吸收湿地中的砷。湿地植物如香蒲处于生长期，根表铁膜含量最高，适合进行外源as污染的防治，栽种面积根据当地湿地底泥中as含量确定。

可选地，将湿地植物幼苗移植入湿地种植包括：

栽植深度10～15cm，株间距保持50cm。

可选地，所述固定周期为一周。

可选地，所述湿地植物幼苗为窄叶香蒲。

可选地，将湿地植物幼苗移栽至培养容器中的时间为：每年3月底至4月中旬。

上述技术方案通过在培养容器中加入预制备的营养液使得湿地植物幼苗在水环境下生长；其中，湿地植物幼苗的根系始终处于淹水状态；并将营养液的ph值调至5.0，且每隔固定周期更换培养容器中的营养液；最后待湿地植物幼苗成熟之后，在培养容器内加入乙二胺四乙酸铁fe-edta作为铁源，以生成根系铁膜；利用生成有根系铁膜的湿地植物幼通过根表铁膜的吸附能力大量吸附砷（as）污染从而起到水体中的as污染净化能力。相对于现有技术，本申请可在较小体积的装置内实现大量植物根表铁膜的诱导，诱导形成的根表铁膜牢固，不易被水浸泡冲刷掉。植物活性基本不受影响，诱导过程中不易出现死亡植株。诱导过程不需使用较昂贵的氮气，诱导的经济投入较小。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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