[發明專利]一種土壤重金屬活化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410426231.9
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104263378B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 邵國勝;武慧斌;沈希宏;安華;朱亦君
• 申請（專利權）人: 中國水稻研究所
• 主分類號: C09K17/42
• 分類號: C09K17/42
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙)33213
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本發明屬于土壤修復技術領域，具體涉及一種土壤重金屬活化劑及其制備方法。

背景技術

鎘作為一種有毒重金屬，其對農作物的污染日益嚴重，農田污染面積日益擴大，在社會上已經引起了廣泛關注。近年來，由于工業" 三廢" 、污灌以及大量施用農藥、肥料等原因，農田重金屬污染加劇，稻米重金屬安全問題日益突出。根據農業部稻米及制品質量監督檢驗測試中心2002 年和2003年對我國各地稻米質量安全普查的結果，稻米的質量安全問題之一是鎘、鉛等重金屬超標，超標率均超過10%，一些污染地區的稻米含鎘量高達0.4-l.0 mg/kg，遠超過我國谷物中鎘的最高許可含量0.2 mg/kg ，己威脅到食物安全和人體健康，控制和降低稻米鎘污染亟待解決。通過選用鎘低積累品種和通過農藝技術措施降低土壤中有效態鎘水平是目前控制水稻鎘積累的兩條重要途徑。而目前降低土壤中有效態鎘水平主要途徑有施用鈍化劑等，而植物修復和淋洗修復方法則能徹底清除土壤重金屬，包括鎘。

針對當前稻田土壤以及稻米重金屬鎘污染日益嚴重的現狀，國內外開展了大量有關水稻鎘低積累品種篩選手口農藝栽培技術研究。水稻(稻米，下同)鎘積累存在極顯著的品種問差異是水稻鎘低積累品種篩選的本質與基礎。然水稻鎘積累的品種間差異并非穩定的持久的差異，這種差異與水稻利用礦質元素的代謝途徑密切相關，甚至是這些代謝途徑決定了這種差異，如水稻對鐵元素的利用途徑就在很大程度上決定了水稻鎘的積累。當前對鎘低積累水稻品種的篩選并沒有把上述因素考慮在內，因此篩選出來的鎘低積累品種往往存在明顯的地域差異，甚至年度之間也存在顯著差異。

土壤中能夠被植物所吸收的鎘(有效態鎘)是影響水稻鎘吸收與積累的重要因素。因此，通過農藝栽培技術措施降低稻田土壤有效態鎘含量來降低稻米鎘積累是有其理論基礎的。故當前有關通過稻田肥水調控、士壤pH 調控、土壤氧化還原電位調控等途徑降低稻米鎘積累的研究己在國內外廣泛開展。肥水調控就是通過合理的施肥和水分灌溉技術來降低稻田有效態鎘含量，其中長期淹水灌溉是比較有效的一條途徑，然長期淹水灌溉耗費大量灌溉水，這對于水資源日益嚴重的我國北方地域以及一些南方干旱地域是不現實的，也不利于水稻生長，其利用價值十分有限。施用石灰提高土壤pH，降低稻田土壤有效態鎘含量也是一條比較有效的技術路徑，但是該技術存在極大的弊端。在土壤pH 值提高的同時，土壤中有效態鐵、鋅、錳、銅、鎳等金屬礦質營養元素含量大幅下降，嚴重損害水稻生長和影響稻米產量。鑒于土壤鎘主要通過鐵、錳、銅、鋅等礦質營養元素的吸收途徑而被根系所吸收與利用，通過調控土壤中的有效態鐵等元素含量，已是控制水稻重金屬鎘積累重要途徑。公開號為CN101133710A 的中國專利已經公開了利用土壤鎘可通過水稻根系的鐵吸收代謝途徑進入植株體內這一途徑，發明了通過土施整合態亞鐵肥控制稻米鎘積累農藝技術措施；而公開號為CN101507400A的中國專利則公開利用土壤鎘可通過錳吸收途徑被水稻根系吸收進入植株體內和通過錳轉運途徑進入地上部和籽粒的過程，發明了利用土施螯合態錳（二價）和噴施錳控制水稻鎘積累的農藝技術措施。然而，利用螯合態二價金屬使用量相對偏大，而且價格較高，導致成本偏高。公開號為CN 103030450A、 CN103012017A和CN103086800A的中國專利則公開了利用巰基對重金屬，如鎘具有極強結合能力的原理，發明了不同類型的土壤重金屬鈍化劑。

植物修復和淋洗修復方法是國內外認為能夠徹底清除土壤重金屬的土壤重金屬修復方法，原理上完全不同于（相反于）前述利用鈍化劑使得土壤重金屬失去活性，降低作物重金屬積累。比如，國內外利用蜈蚣草、十字花科植物對土壤重金屬鎘、砷的富集能力，通過大規模種植這些植物達到清除土壤重金屬的目的。而淋洗修復方法則是利用一部分土壤重金屬溶解在土壤溶液中，通過降雨、水洗等措施將土壤溶液中的重金屬清洗掉，達到降低土壤重金屬的目的。植物修復和淋洗修復方法的核心之一就是土壤重金屬的活化，促進土壤重金屬大量的進入土壤溶液，從而大幅提高植物修復和淋洗修復的效率。目前，國內外土壤重金屬的活化通常采用添加有機酸或螯合類物質，比如草酸、乙酸、EDTA等，但這些物質存在幾個限制因素：1.價格昂貴；2、對土壤結構和成分的破壞，造成不利于作物或植物生長等。針對上述現狀，我們基于巰基對重金屬鎘、鉛、汞、銅、三價砷等具有極強的結合能力(共價鍵結合)，和小分子羧酸有極易溶于水等特點，發明了一種同時富含巰基和羧酸結構，能夠強烈結合土壤重金屬鎘、鉛、汞、銅、砷等，且其重金屬結合物極易溶于水的小分子重金屬活化劑，可用于土壤重金屬植物修復或淋洗修復，具有廉價、環境友好、使用便捷、高效率等特點。