专利名称：利用红叶菜降解土壤中柴油污染物的方法
技术领域：
本发明涉及一种石油类污染土壤的生物修复方法，特别是一种利用湿地植物红叶菜降解土壤中柴油污染物的方法。
背景技术：
石油是交通、生活、工业中最重要的燃料和化工原料之一，在交通运输和化工生产等领域至关重要。石油的大规模开采、冶炼、运输、使用和处理过程中，污染、遗漏、井喷、输油管道泄漏等事故频发，直接或间接的污染水体、污染土壤，对水体和湿地的生态环境造成巨大的污染破坏。石油的组成成分包括直链烷烃、支链烷烃、芳香烃、环烷烃以及其他添加物等，进入土壤中会破坏土壤结构、改变土壤酶活性和微生物群落结构，最终导致土壤沙化、盐碱化和荒漠化。石油中所含的多环芳烃(PAHs)具有三致效应，可以通过直接接触或食物链等各种直接或间接的途径进入人体，危害人体健康。目前，石油类污染的处理采用非生物方法和生物方法，非生物方法处理对于应急溢油污染事件效果好，但处理费用高，耗费人力、财力。植物修复利用植物及其根际微生物来去除污染物并修复受损环境，与基于物理化学方法的传统修复方法相比具有成本低、无二次污染、修复效果好等显著优点。目前植物修复技术在实践中已经有许多成功的应用，但所选植物多为牧草和芦苇类，对于一些湿地植物降解石油类污染物能力的研究还处于薄弱环节。
发明内容
本发明在于提供一种利用湿地植物红叶菜降解土壤中柴油污染物的方法。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种利用湿地植物红叶菜降解土壤中柴油污染物的方法，其特征在于该方法的具体步骤为:将红叶菜幼苗栽植于受柴油污染的土壤中，种植密度为200棵/平方米，油污污染程度为:5000 20000mg/kg。湿地植物红叶菜幼苗是一种环境适应性强、容易种植与栽培、生长速度快的湿地植物。本发明发现了一种湿地植物红叶菜具有良好的去除土壤中柴油污染物的能力，能在104天之内对污染环境中的柴油类污染物的去除率达到79.8%。本发明选取对石油有高效降解作用的植物红叶菜，弥补了在湿地土壤修复中植物种类的不足，在美化环境的同时，还可以产生一定的经济价值和社会效益。本发明的技术方法具有不破坏土壤理化性质、无二次污染，技术可靠、操作方便、成本低且对柴油污染土壤具有较高耐受性和总石油烃(TPH)降解率等特点，而且红叶菜外形美丽，不仅能够美化环境，而且具有一定的经济与生态效益；因此该项技术方法可适用于大面积柴油污染土壤环境的植物修复及油污环境的绿化、美化。
图1红叶菜除油实验对照组和实验组土壤中柴油的去除率 图2红叶菜除油实验对照组和实验组FDA水解酶活性
图3红叶菜除油实验对照组和实验组过氧化氢酶活性 图4红叶菜除油实验对照组和实验组蔗糖酶活性 图5红叶菜除油实验对照组和实验组多酚氧化酶活性
图中的对照组为不种植红叶菜:CK0、CKU CK2、CK3，柴油浓度分别为0、5000、10000、20000mg/kg干土 ；实验组为种植红叶菜:HY1、HY2、HY3，柴油浓度分别为0、5000、10000、20000mg/kg 干土。
具体实施例方式下面结合实例和附图对本发明进行进一步的说明。一、材料准备
1、湿地植物来源和土壤采集
(1)湿地植物来源:湿地植物幼苗购自上海大学宝山校区花房；
(2)土壤采集:无污染土壤采自上海大学宝山校区东部校区，自然风干后过2mm筛，保存在4°C下待用。实验土壤的基本理化性质:pH值，8.3 ;砂粒，32.2% ;粉粒，60.4% ;粘粒，
7.4%;有机质，19.6 g/kg。2、供试柴油
0#柴油(密 度0.84 mg/L;沸点17(T370°C;十六烷值彡45%;碳数C10 C22)购自上海市宝山区明和加油站。3、实验仪器与设备
恒温振荡器，蒸汽灭菌锅，755型分光光度计，超声波清洗仪，pH计，DK-8D型电热恒温水槽(上海森信实验仪器有限公司)；YXJ_2离心机(湘仪离心机仪器有限公司)。二、湿地植物红叶菜高效降解土壤中柴油污染物的应用方法
1、湿地植物红叶菜的种植
用二氯甲烷将适量柴油溶解后与风干过筛的无污染土壤混合均匀，配置成柴油浓度为5000、10000和20000 mg/kg浓度的污土，在通风橱中放置一周使二氯甲烷挥发干净。每个柴油浓度下设置对照组和实验组。称取2 kg污土置于试验用花盆中(直径20 cm，高25cm),实验组每盆中栽种3 4棵湿地幼苗，每组设3个平行。实验期间将植物置于室内，平均温度为6°C 15°C，自然光照，用自来水灌溉保持土壤湿度约为35%。2、土壤采集与保存
植物生长104天后分别采集每种植物的根际土 (距根表面小于0.5 cm)进行分析，无植物处理组采集表层广5 cm 土样。土样用冷冻干燥器干燥后保存在-80°C下保存直至分析。3、土壤中柴油含量分析
利用重量法对土样中残留的柴油进行分析。取5 g干燥过筛后的土样于50 mL锥形瓶中，加入30 mL的萃取剂(二氯甲烷/正己烷l:l，v/v)在超声波清洗仪中超声萃取20 min(45 kHz, 300 W，25°C)，然后在4000r/min离心分离5 min。重复两次，将上清液收集到恒重的已知重量的小烧杯中，将烧杯放置在通风橱中使溶剂完全挥发至恒重,小烧杯的增重即为残留的柴油含量。
4、土壤酶活性分析
选取FDA (荧光素二乙酸酯)水解酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、多酚氧化酶这4种重要的土壤酶来分析土壤对污染物的氧化还原能力、营养物质循环能力和土壤微生物的活性。采用分光光度法测定FDA水解酶活性。称取I g 土样，放入30 mL灭菌后pH=7.6的磷酸缓冲液中，于30°C、200 r/min的恒温振荡器中分散15 min，之后加入2 g/L的FDA溶液I mL，于恒温振荡器中显色2 h，于490 nm波长处测定吸光度。过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法，蔗糖酶活性采用二硝基水杨酸比色法，多酚氧化酶活性用邻苯三酚显色法进行测定。三、湿地植物红叶菜高效降解土壤中柴油污染物的应用结果
对照组和实验组分别设置了三个平行样，以下数据分析都是采用平均值和标准偏差进行表示。在实验进行104天后，实验组和对照组中柴油污染物的去除率如图1所示。在柴油浓度为20000 mg/kg时，红叶菜能显著促进柴油降解，104天后降解率达到了 79.8%，明显高于空白对照组。这是因为红叶菜可以较好的耐受高浓度柴油的毒性，当柴油浓度提高时，可以刺激红叶菜的根际分泌物，促使土壤中的微生物对柴油降解做出积极响应。 图2为对照组和实验组中土壤中的FDA水解酶活性。FDA水解酶的活性代表土壤中微生物的总活性，在5000、20000mg/kg柴油浓度下，红叶菜根际土中微生物活性都明显高于非根际土，红叶菜的生长促进了土壤中微生物群落的生长代谢活性。图3为对照组和实验组的过氧化氢酶活性。过氧化氢酶是水解过氧化氢使其分解为水和氧气的催化酶，能够减少过氧化氢对`生物体的毒害作用。在5000、10000mg/kg柴油浓度下，植物根际土中过氧化氢酶活性略低于对照组，但差异并不显著。在20000mg/kg柴油浓度下，植物根际土中过氧化氢酶活性略高于对照组，在高浓度的柴油污染物土壤中，湿地植物红叶菜提高了土壤中过氧化氢酶的活性。图4为对照组和实验组蔗糖酶活性，蔗糖酶对土壤中碳的循环有重要影响。在5000、10000mg/kg柴油浓度下，湿地植物红叶菜可以提高蔗糖酶活性，红叶菜根际可溶性碳的代谢活性较高。图5为对照组和实验组多酚氧化酶活性，多酚氧化酶是一种氧化还原酶，可以作用于邻苯二酚，将其氧化成邻苯二醌，是多环芳烃降解过程中必不可少的催化酶。湿地植物红叶菜的植物根际土中多酚氧化酶活性比空白对照组显著增加，湿地植物红叶菜根际中酚类的降解速率较高。湿地植物红叶菜可以高效降解土壤中柴油污染物，特别是在高含量的柴油浓度下，红叶菜可以显著的提高对柴油的降解，在20000mg/kg 土中，红叶菜对柴油的降解率可以达到79.8%，具有较好的降解高浓度柴油污染土壤的功能。本发明对于日益增多的油类污染灾害的防治具有重要意义，在去除环境中的柴油类污染物的同时，还可以达到美化环境的作用，具有一定的经济价值、社会价值和景观效应。
权利要求
1.一种利用湿地植物红叶菜降解土壤中柴油污染物的方法，其特征在于该方法的具体步骤为:将红叶菜幼苗栽植于受柴油污染的土壤中，种植密度为200棵/平方米，油污污染程度为:5000 20 000mg/kg。
全文摘要
本发明涉及利用湿地植物红叶菜降解土壤中柴油污染物的方法，其特征在于该方法的具体步骤为将红叶菜幼苗栽植于受柴油污染的土壤中，种植密度为200棵/平方米，油污污染程度为5000～20000mg/kg。在104天后破坏性采样并进行数据分析其作用效果。本发明具有良好的去除土壤中柴油污染物的能力，能在104天后对土壤中的柴油污染物的去除率达到79.8%。本发明的技术方法具有不破坏土壤理化性质、无二次污染，技术可靠、操作方便、成本低且对柴油污染土壤具有较高耐受性和总石油烃(TPH)降解率等特点，而且红叶菜外形美丽，不仅能够美化环境，而且具有一定的经济与生态效益；因此该项技术方法可适用于大面积柴油污染土壤环境的植物修复及油污环境的绿化、美化。
文档编号B09C1/10GK103155771SQ20131007929
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者刘晓艳, 魏静, 王倩, 李辈辈, 李红兵, 刘婷婷, 刘华琼, 李欣 申请人:上海大学