基本信息
- 项目名称：
- 一种利用观赏植物凤仙花、牵牛花修复石油污染土壤的方法
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 土壤的石油污染是一个全球性的严重环境问题。本发明涉及有机毒物污染土壤的植物修复技术，具体地说是一种利用观赏植物凤仙花(Impatiens balsamina.L)和牵牛花(Pharbitis nil Linn. Choisy) 修复石油烃污染土壤方法。即用凤仙花和牵牛花的根系向土壤中释放大量分泌物并通过根际微生物降解和植物本身作用，促进污染土壤中目标污染物石油烃降解并达到环境安全标准。
- 详细介绍：
- 凤仙花和牵牛花均是一年生草本花卉，通过植株的生长、发育、开花和结实过程，即在植株的整个生长阶段，由于该植物根系分泌物、根圈微生物和土壤酶的作用，从而使土壤中石油烃类污染物得以降解；通过反复种植该种植物，重复上述过程，就可以连续减少污染土壤中石油烃污染物，直至其污染物含量达到环境安全标准。该方法与传统修复石油烃污染土壤的技术相比，技术要求不高且具有对环境破坏小，不需要处置现场，不破坏土壤的理化性质，无二次污染，费用低且适于大规模操作，在治理污染的同时美化环境并有公众接受度高等优点。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计发明的目的：土壤的石油污染是一个全球性的严重环境问题。迄今为止，在植物修复技术的研究和实践中，国内外对能够降解土壤中过量石油烃的植物研究还比较少；我国在这方面的研究还处于起步阶段，而具有我国自主知识产权的用于修复石油烃污染物的植物就更少,严重影响其在实际修复的应用。因此, 寻找更多更为理想的高效修复石油烃污染土壤的植物仍然是当前植物修复研究的一项重要任务。基本思路：本发明涉及有机毒物污染土壤的植物修复技术，具体地说是一种利用观赏植物凤仙花和牵牛花修复石油烃污染土壤方法。本方法利用花卉植物凤仙花和牵牛花的根系向土壤中释放大量分泌物并通过根际微生物的降解作用，来促进污染土壤中目标污染物石油烃的降解。在植株的整个生长阶段，植物根系分泌物、根圈微生物和土壤酶的作用，从而使土壤中石油烃类污染物得以降解；通过反复种植该植物,直至其污染物含量达到环境安准。创新点：植物修复技术与传统修复石油烃污染土壤的技术相比，具有对环境破坏小，无需处置现场，不破坏土壤理化性质，无二次污染，费用低且适于大规模操作，在治理的同时更能美化环境。尤其是观赏植物种质资源极其丰富，而我国是世界上拥有观赏植物种类最为丰富的国度之一。在观赏植物中筛选超富集植物并用于修复研究和实践具有以下优点：（1）美化环境；（2）观赏植物一般不会进入食物链，可减少对人体的危害；（3）很多观赏植物都有一定的经济价值，修复后植物材料可以作为原材料，以提高修复产出，降低修复成本。主要技术指标：土壤中的石油烃污染物含量达到环境安全标准。
科学性、先进性
- 作品的科学性和先进性：土壤石油污染的有效治理手段是学术界和工程界共同面对的一大难点，用以土壤石油污染修复的主要技术有物理化学方法和微生物修复技术。传统物理化学化方法费用高昂，易产生二次污染，不适合大规模应用；并且对于微生物难降解的有机污染物，无法使用微生物修复技术。作为一项新兴的环境修复技术，有机污染土壤的植物修复是指利用植物在生长过程中，吸收、降解、钝化有机污染物的一种原位处理污染土壤的方法。本技术与传统的石油污染土壤治理方法相比，具有投资少、工程量小、技术要求不高等优点;而且不会造成二次污染，同时修复进程不仅不会破坏土壤生态环境，还有助于改善因石油烃污染而引起的土壤退化和生产力下降，恢复并提高其生物多样性。
获奖情况及鉴定结果
- 1.本作品获得第十一届“挑战杯”天津市大学生课外学术科技作品竞赛特等奖；2.获得第十一届“挑战杯”南开大学大学生课外学术科技作品竞赛特等奖；3.本作品于2010年5月6日被人民网天津视窗报道；4.在国际期刊发表2篇SCI论文：(1)Zhang Cai, Qi-xing Zhou*, Shengwei Peng, Kenan Li. 2010. Promoted biodegradation and microbiological effects of petroleum hydrocarbons by Impatiens balsamina L. with strong endurance, Journal of Hazardous Materials , 183(1-3): 731-737. (一区TOP期刊，影响因子：4.14)；(2) Zhineng Zhang, Qixing Zhou*, Shengwei Peng, Zhang Cai. 2010. Remediation of petroleum contaminatedsoils by joint action of Pharbitis nil L. and its microbial. Science of the total environment, 408(22): 5600-5605.(影响因子：2.90)
作品所处阶段
- 本作品已经完成实验室阶段
技术转让方式
- 有偿技术转让
作品可展示的形式
- 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.一种利用观赏植物修复石油污染土壤的方法，其特征在于：在石油污染土壤中种植植物，通过该植物的生长过程，从而实现去除土壤中过量石油烃类污染物的目的，所述植物为：牵牛花Pharbitis nil (Linn.)和凤仙花(Impatiens balsamina L.); 2．按上所述的利用植物修复石油污染土壤的方法，在此首次把牵牛花和凤仙花确定为具有专性修复石油烃污染土壤的植物。 3.按上所述的利用植物修复石油污染土壤的方法，其特征在于：在石油污染土壤中种植牵牛花，牵牛花及其根际环境能促进土壤中石油烃污染物的降解，从而使土壤中的污染物浓度降低。通过多次种植该植物，使土壤中石油烃类污染物含量达到环境安全标准。 植物修复是利用植物对污染物的积累、植物代谢过程对污染物的转化和矿化、植物根圈与根菌的共生关系增加微生物活性等机制修复污染土壤的手段，具有应用成本低、生态风险小等特点。该技术对于浅层轻度污染的区域比较有效，特别适用于大面积、污染不十分严重的区域，如使用得当，还可带来一定的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 土壤石油污染的有效治理手段是学术界和工程界共同面对的一大难点，用以土壤石油污染修复的主要技术有物理化学方法和微生物修复技术。传统的物理化学方法费用高昂，易产生二次污染，不适合大规模应用；值得注意的是微生物修复技术中使用的细菌等微生物可能给土壤和地下水带来生物性污染，并且对于微生物难降解的有机污染物，根本无法使用微生物修复技术。可以预见，安全可靠、经济高效的新技术在有机污染土壤修复中将扮演越来越重要的角色。作为一项新兴的环境修复技术，有机污染土壤的植物修复是指利用植物在生长过程中，吸收、降解、钝化有机污染物的一种原位处理污染土壤的方法。 在植物修复技术的研究和实践中，筛选出能够高效降解土壤中过量石油烃的植物是开展工作的必要前提和基础。然而，迄今为止，国内外对能够降解土壤中过量石油烃的植物研究还比较少；我国在这方面的研究还处于起步阶段，而具有我国自主知识产权的用于修复石油烃污染物的植物就更少, 加之在农艺性状、病虫害防治、育种潜力以及生理学方面的研究不完备，严重影响其在实际修复的应用。因此, 寻找更多更为理想的高效修复石油烃污染土壤的植物仍然是当前植物修复研究的一项重要任务。国内外研究资料显示,目前应用于修复石油污染土壤的植物多为牧草和作物类,采用花卉植物来修复石油污染土壤还鲜见报道。观赏植物是人类利用历史悠久的一大植物类群，包含40万个以上的栽培品种，而我国是世界上拥有观赏植物种类最为丰富的国度之一。在观赏植物中筛选超富集植物并用于修复研究和实践具有以下优点：（1）观赏植物种质资源丰富，既有草本也有木本植物，为筛选工作奠定了坚实的基础；（2）能够在进行治理污染同时美化环境，一举两得；（3）观赏植物一般不会进入食物链，可减少对人体的危害；（4）很多观赏植物都有一定的经济价值，修复后植物材料可以作为原材料，以提高修复产出，降低修复成本；（5）人类在长期的农业生产中，积累了丰富的观赏植物栽培管理经验，使得观赏植物的修复实践有了充分的农业技术保障。因此,从观赏植物中筛选高效降解土壤石油烃植物并用于修复实践是完全可行的。
