本發(fā)明涉及一種基于生物富集城市水體銅離子并循環(huán)利用的方法，用槐葉萍富集河道銅離子并用于大棚育苗霜霉病防治。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民的財(cái)富不斷積累，民眾已對(duì)人居環(huán)境提出了更高的要求，“天更藍(lán)，水更清，景更美”也已成為各地政府努力的方向。國家近年來投入了大量的資金對(duì)城市河道進(jìn)行了綜合治理；各相關(guān)企業(yè)也正在對(duì)水體水質(zhì)綜合治理投入了巨大的人力物力。但目前發(fā)現(xiàn)，各相關(guān)企業(yè)對(duì)城市河道多發(fā)的、活性極強(qiáng)的藍(lán)綠藻、褐藻的控制，大都是采取投藥控制的方法，而目前各種凈水藥劑中效果最好持續(xù)時(shí)間最長的當(dāng)屬硫酸銅凈水劑（藍(lán)綠藻、褐藻的光和作用明顯地受到銅的抑制,它在含銅0.5mg/L時(shí),水中光合作用抑制率達(dá)到60%。此外,在酸性水體中和處于最適宜溫度時(shí),銅離子毒性相應(yīng)增加光合作用抑制率。盡管硫酸銅（CuSO4?5H2O）具有很好的殺菌作用，但如果含水銅含量過高，可能會(huì)同時(shí)引起植物安全性的問題。對(duì)水體危害也很大）。但是，當(dāng)投放大量硫酸銅凈水劑后，水體中的重金屬銅離子將會(huì)急劇超標(biāo)，無色無味的銅離子嚴(yán)重影響水體水質(zhì)，一旦民眾誤食了富集重金屬銅離子魚蝦、螺螄、河蚌后，極易對(duì)身體內(nèi)的臟器造成負(fù)擔(dān)，特別是肝和膽，當(dāng)這兩種器官出現(xiàn)問題后，維持人體內(nèi)的新陳代謝就會(huì)出現(xiàn)紊亂，肝硬化，肝腹水甚至死亡。因此研發(fā)一種純生態(tài)、可持續(xù)的富集重金屬銅離子生物并加以綜合利用便成為我們研究的對(duì)象。本課題經(jīng)過本公司研發(fā)中心近5年的探索，在對(duì)杭州近郊8條Cu、Pb、Cd、Zn和Mn5種重金屬污染嚴(yán)重的城市河道，23種浮水植物富集能力進(jìn)行對(duì)比篩選后發(fā)現(xiàn)，槐葉浮萍（Salvinia natans(L.)All. 槐葉蘋科槐葉萍屬）具有相對(duì)最大超富集河道銅離子的能力。研究結(jié)果表明, 近郊城市河道水體污染依然嚴(yán)重,重金屬含量嚴(yán)重超標(biāo)（盡管政府已在6-7年前關(guān)停并轉(zhuǎn)了幾乎全部沿河的小電鍍廠、小印染廠、小油漆涂料廠，并進(jìn)行了換水、清淤、截污納管等整治工程，但重金屬污染的危害已滲入地下水，非3-5年能逆轉(zhuǎn)）,水體 Cu、Pb、Cd、Zn含量平均值分別為標(biāo)準(zhǔn)值的7.22倍、4.13倍、3.52倍、和3.14倍（以《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）ⅴ類水最大可溶性重金屬含量mg/L為標(biāo)準(zhǔn)）; 23種浮水植物的重金屬積累量均較大,其中尤以槐葉浮萍莖葉的富集的Cu含量最高,為水體中重金屬Cu濃度的13.59倍,明顯高于其它22種浮水植物對(duì)銅離子的富集。研究結(jié)果還表明,在Cu、Pb和Zn等重金屬復(fù)合污染水域的植物治理中, 槐葉浮萍、水鱉、中華慈姑、空心蓮子草等植物生態(tài)聚集有害重金屬有著較大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。

中國專利公開號(hào)“101338367”本發(fā)明公開了一種富集與提純鎳、鈷或銅離子的方法,其特征在于,將含有鎳、鈷或銅離子中的一種或幾種的溶液中的雜質(zhì)離子生成沉淀,使用樹脂吸附鎳、鈷或銅離子中的一種或幾種,酸洗樹脂,即可富集與提純鎳、鈷或銅離子。本發(fā)明的有益效果為,無需加熱,能耗低,無需使用化學(xué)藥劑(NA2S、NAOH),采用低廉的CACO3或MGO粉末,并用高選擇性鰲合樹脂吸附NI、CO、CU離子,有價(jià)金屬的收率高,而且分離余液NA含量低,廢水處理后能夠循環(huán)使用,減少環(huán)境污染。而且生產(chǎn)成本低,綜合經(jīng)濟(jì)效益高。上述技術(shù)方案為化學(xué)方法，并不適用于河道、水塘等生態(tài)環(huán)境下使用，容易造成二次污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，通過對(duì)水生植物進(jìn)行篩選，篩選出最為穩(wěn)定的，對(duì)水體重金屬銅離子的富集能力最大的植物，并加以培育和生態(tài)利用；槐葉萍不僅有凈化水質(zhì)的作用，能吸收水中的氨氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)測(cè)定還有極強(qiáng)的富集重金屬銅的能力，此外，還可以利用槐葉萍汁液制成的霜霉病抗劑。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于生物富集城市水體銅離子并循環(huán)利用的方法，其特征是，依次包括以下步驟：

1）培育槐葉萍的步驟；

2）在需要治理的河道內(nèi)投放槐葉萍的步驟；

3）河道內(nèi)加裝圍護(hù)裝置，在裝置內(nèi)投放槐葉萍的步驟；

4）對(duì)生長后的槐葉萍進(jìn)行打撈、清移、更換的步驟；

5）打撈的槐葉萍攪碎碾壓取其汁液保存的步驟；

6）利用槐葉萍汁液制成霜霉病抗劑的步驟。

作為優(yōu)選，步驟1）所述培育槐葉萍的步驟包括：

（1）選取槐葉萍，洗凈后自然晾干；

（2）建水塘，灌水備用；

（3）在水塘中投放碳酸鹽；

（4）取晾干的槐葉萍用高錳酸鉀溶液浸泡后，將槐葉萍原種均勻拋灑于水塘；

（5）等待槐葉萍原種的孢子發(fā)芽，長出嫩葉。

作為優(yōu)選，步驟1）所述培育槐葉萍的步驟進(jìn)一步為：

（1）每年的12月中上旬，于野外無污染的水田、溝、塘內(nèi)打撈野生槐葉萍，撿去雜質(zhì)和枯枝爛葉，用水反復(fù)沖洗后在陽光充足的通風(fēng)處自然晾干；

（2）建立500平方米，水深40-60公分的水塘，在4月間用150公斤生石灰均勻拋灑滅菌一周后，灌入水備用；

（3）在水塘中投放碳酸鹽，控制硬度：2°-15°dH，酸堿度：pH值6-8；

（4）在4月中上旬提取自然晾干槐葉萍若干按擬擴(kuò)繁水域0.25公斤/平方米計(jì)，用百萬分之二為2ppm的高錳酸鉀浸泡0.5小時(shí)，將浸泡0.5小時(shí)后的槐葉萍原種均勻拋灑于種苗擴(kuò)繁水塘；

（5）當(dāng)平均氣溫大于18°，一周左右槐葉萍原種的孢子就會(huì)正常發(fā)芽，長出嫩葉，1個(gè)月左右成苗就能投放于需治理的河道。

作為優(yōu)選，步驟2）中在需要治理的河道，計(jì)算投放面積：水體銅離子含量1-3mg/L投放面積為水體表面積的1/5；3-5mg/L投放面積為水體表面積的1/4；5-8mg/L投放面積為水體表面積的1/3。

作為優(yōu)選，步驟3）在圍護(hù)裝置內(nèi)投放槐葉萍量為100-120株/平方米。

作為優(yōu)選，步驟4）是在氣溫25-35度的條件下，平均45天達(dá)到富集水體銅離子的峰值，這時(shí)為最佳清移、更換時(shí)段。

作為優(yōu)選，步驟4）的打撈、清移、更換的時(shí)間為每年的6月中旬、8月上旬、9月中旬、11月上旬。

作為優(yōu)選，步驟5）進(jìn)一步為：打撈的富集水體銅離子的槐葉萍既可馬上攪碎碾壓取其汁液保存，也可自然晾干保存。

作為優(yōu)選，步驟6）進(jìn)一步為：獲取的汁液富含可溶性重金屬銅離子，利用銅離子對(duì)植物霜霉病的抑制作用，兌水制成生物抗菌劑，用于草本植物大棚育苗霜霉病的防治。

作為優(yōu)選，步驟6）獲取的汁液按照1 L原液︰25 L清水兌水制成生物抗菌劑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、通過對(duì)水生植物進(jìn)行篩選，篩選出最為穩(wěn)定的，對(duì)水體重金屬銅離子的富集能力最大的植物，并加以培育和生態(tài)利用，最終選擇槐葉萍；

2、槐葉萍不僅有凈化水質(zhì)的作用，能吸收水中的氨氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)測(cè)定還有極強(qiáng)的富集重金屬銅的能力；

3、利用槐葉萍汁液制成的霜霉病抗劑，完全可替代目前市場(chǎng)上的甲霜銅、銅大師、綠乳銅乳劑等抗菌劑，廢物利用并節(jié)約了資金。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例來說明本發(fā)明，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施前的研發(fā)過程：

1、利用浮水植物對(duì)水體重金屬銅離子的富集能力及浮水植物能隨時(shí)、便捷地清除，后續(xù)能再生態(tài)再利用的特點(diǎn)，從常見的23種浮水植物（槐葉萍、茶菱、莼菜、大薸、鳳眼蓮(水葫蘆)、浮萍、兩棲蓼、滿江紅、水鱉、田字萍、水禾、布袋蓮、青萍、水萍、紫萍、無根萍、黃花菱、萍蓬草、荇菜、王蓮、革命草、黃花水龍、香姑草）中，經(jīng)5年不同環(huán)境城市河道重金屬銅離子富集測(cè)定、對(duì)比（目前測(cè)定銅離子含量的方法很多，主要有電化學(xué)方法、分光光度分析法、原子吸收法、色譜法等，其中由于分光光度分析不需要昂貴的儀器，操作較為簡(jiǎn)便而得到廣泛應(yīng)用。本次實(shí)驗(yàn)就是采用分光光度分析法測(cè)定所選植物銅含量），篩選出最為穩(wěn)定的，對(duì)水體重金屬銅離子的富集能力最大的植物，并加以培育和生態(tài)利用

2、選取的野生槐葉萍在江浙一帶的生長期為每年的4月中上旬-12月中上旬270天。常生長于水田、溝、塘內(nèi)。本研發(fā)選用的是生命力極強(qiáng)的野生槐葉萍為母本擴(kuò)繁，特性：為一年生浮水水生無根性低等蕨類植物，水下根狀體為沉水葉假根；外型： 槐葉萍莖葉細(xì)長，橫走，無根，密被褐色節(jié)狀短毛。葉3片輪生，二片漂浮水面，一片細(xì)裂如絲，在水中形成假根，密生有節(jié)的粗毛，水面葉在莖兩側(cè)緊密排列，形如槐葉，葉片長圓形或橢圓形，長8-13厘米，寬5-8毫米，先端圓鈍頭，基部圓形或略皇心形，中脈明顯，側(cè)脈約20對(duì)，脈間有5~9個(gè)突起，突起上生一簇粗短毛，全緣，上面綠色，下面灰褐色，生有節(jié)的粗短毛，葉柄長約2毫米。孢子果4~8.枚聚生于水下葉的基部。有大小之分，大孢子果小，少數(shù)有短柄的大孢子囊各含大孢子1個(gè)3小孢子果略大，多數(shù)具長柄的小孢子囊，各有64個(gè)小孢子。

3、繁殖方法：槐葉萍的繁殖為無性孢子繁殖，利用帶孢子側(cè)枝可形成獨(dú)立植株。

4、作用；槐葉萍不僅有凈化水質(zhì)的作用，能吸收水中的氨氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)測(cè)定還有極強(qiáng)的富集重金屬銅的能力。

5、生物抗菌劑；定期及時(shí)打撈富集重金屬銅離子的槐葉萍，研磨取其汁液，兌水制成生物抗菌劑，用于草本植物大棚育苗霜霉病的防治

具體實(shí)施方法：

1、每年的12月中上旬，于野外無污染的水田、溝、塘內(nèi)打撈一定量的野生槐葉萍，撿去雜質(zhì)和枯枝爛葉，用自來水反復(fù)沖洗后在陽光充足的通風(fēng)處自然晾干。

2、在合適的區(qū)域建立500平方米，水深40-60公分的水塘。在4月間用150公斤生石灰均勻拋灑滅菌一周后，灌入自來水備用。

3、在水塘中投放碳酸鹽，控制硬度：2°-15°dH，酸堿度（pH值）：6-8，必要時(shí)添加微量元素。

4、在4月中上旬提取自然晾干槐葉萍若干（按擬擴(kuò)繁水域0.25公斤/平方米計(jì)），用百萬分之二(2ppm)的高錳酸鉀（高錳酸鉀溶液具有提高孢子活力和降低孢種細(xì)菌的顯著效果）浸泡0.5小時(shí)。將浸泡0.5小時(shí)后的槐葉萍原種均勻拋灑于種苗擴(kuò)繁水塘

5、當(dāng)平均氣溫大于18°，一周左右槐葉萍原種的孢子就會(huì)正常發(fā)芽，長出嫩葉。1個(gè)月左右成苗就能投放于需治理的河道

6、在需治理的河道，首先取樣測(cè)定河道可溶性重金屬銅離子含量，根據(jù)《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）ⅴ類水最大可溶性重金屬銅離子含量1mg/L的規(guī)定，計(jì)算投放面積（水體銅離子含量1-3mg/L投放面積為水體表面積的1/5，3-5mg/L投放面積為水體表面積的1/4，5-8mg/L投放面積為水體表面積的1/3）

7、根據(jù)計(jì)算的投放面積，在需治理的河道安裝浮水植物圍護(hù)裝置（由于槐葉萍生長、繁衍得特別迅速，可能會(huì)成為水中一害。所以需要圍護(hù)裝置控制其范圍，否則它們就會(huì)覆蓋整個(gè)水面）。在裝置內(nèi)投放槐葉萍(Salvinianatans)100-120株/平方米

8、氣溫越高槐葉萍生長越旺盛，富集水體銅離子的能力也越強(qiáng)。在氣溫25-35度的條件下，平均45天達(dá)到富集水體銅離子的峰值。這時(shí)為最佳清移、更換時(shí)段。

9、打撈、清移、更換時(shí)間為每年的6月中旬、8月上旬、9月中旬、11月上旬。

10、打撈的富集水體銅離子的槐葉萍（含水90.5%）既可馬上攪碎碾壓取其汁液保存，也可自然晾干保存（含水12%），在需要時(shí)加水浸泡碾壓取其汁液。

10、獲取的汁液富含可溶性重金屬銅離子（平均含量為12-15mg/L），可利用銅離子對(duì)植物霜霉病的抑制作用，兌水制成生物抗菌劑（1 L原液︰25 L清水），用于草本植物大棚育苗霜霉病的防治。

11、霜霉病是觀賞植物危害損失較重的一類病害，種類繁多，主要侵染葉片，引起葉片枯黃提早脫落，也可危害根、莖枝、花和果等，輕則影響花木美觀，降低觀賞價(jià)值，重則出現(xiàn)大量枯葉，甚至全株枯死。由于冬季大棚育苗始終處于高溫高濕的狀態(tài)，一品紅、一串紅、紅掌等冬季園藝花卉極易發(fā)生霜霉病害。利用槐葉萍汁液制成的霜霉病抗劑（經(jīng)實(shí)踐效果良好）可定期用噴霧的方法噴灑，以達(dá)到防治草本植物大棚育苗霜霉病的目的

12、利用槐葉萍汁液制成的霜霉病抗劑，完全可替代目前市場(chǎng)上的甲霜銅、銅大師、綠乳銅乳劑等抗菌劑。廢物利用并節(jié)約了資金。