[發(fā)明專利]一種改性生物質炭及其阻控重金屬在蔬菜體內累積的方法

在審

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• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106825026A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 汪宜敏;徐蘭;袁旭音;劉情;唐豆豆;張曉輝
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;B09C1/00;A01G1/00;C01B32/05
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發(fā)明涉及一種改性生物質炭，具體涉及一種改性生物質炭及其阻控重金屬在蔬菜體內累積的方法。

背景技術

2014年的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，我國土壤污染總的超標點位為16.1％，其中耕地土壤的點位超標率高達19.4％，主要污染物類型為鎘(Cd)、鎳(Ni)、銅(Cu)、砷(As)、汞(Hg)、鉛(Pb)等。近年來，菜地土壤因長期受到污水灌溉、污泥和含重金屬的農藥肥料施用等影響，已經(jīng)成為耕地土壤中接受重金屬污染物種類和數(shù)量較多且較為集中的土壤類型。在對南京城郊零散菜地土壤與蔬菜中的重金屬含量檢測時發(fā)現(xiàn)，蔬菜中Cd、Zn、Pb的含量均較高，尤其是Pb、Cd的含量大大超過了國家食品衛(wèi)生標準。我國南方紅壤地區(qū)水熱資源充足，其糧食和蔬菜的產量都占到了較大的市場份額。為了充分保障蔬菜的市場供給，這些地區(qū)長期大量施用化肥農藥已經(jīng)帶來了嚴重的土壤重金屬復合污染問題。同時，由于紅壤風化程度高，養(yǎng)分含量低，并且呈強酸性(pH≈4.5)，重金屬污染物尤其是具有較強生物富集性和毒性的Cd進入紅壤后，其重金屬活性較高，這將會增加蔬菜植株對重金屬的吸收和進入食物鏈的風險。據(jù)我國居民日平均食物消費結果計算顯示，這些蔬菜中的重金屬元素能夠給食用者帶來健康風險，Cd引起的健康風險更是高達42.17％。由此可見，我們有必要開展紅壤菜地上重金屬的修復治理工作，進而降低其生態(tài)環(huán)境風險。

目前，我國耕地土壤重金屬超標點位主要是以中低度重金屬污染為主。因此，為實現(xiàn)農業(yè)正常生產和土壤重金屬修復的雙重目標，我們應采取向土壤中添加改良劑(又稱鈍化劑)將重金屬向低溶解、被固定的、低毒形態(tài)轉化，減少重金屬在植株體內的富集，達到保障農業(yè)生產的同時，降低污染重金屬環(huán)境風險的目的。

目前，廣泛使用的土壤鈍化修復劑主要包括無機鈍化劑和有機鈍化劑兩大類。其中，磷酸鹽類化合物如羥基磷灰石(hydroxyapatite，簡稱HAP)是當前應用較為廣泛的鈍化修復劑。胡田田(胡田田.納米羥基磷灰石對重金屬銅和鉛污染土壤的修復研究[D].安徽農業(yè)大學,2012.)通過小區(qū)田間試驗證實微米級HAP能夠有效降低土壤中可交換態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)Cu的含量，減少Cu的生態(tài)環(huán)境風險。而在無機鈍化劑之外，大量研究發(fā)現(xiàn)有機鈍化劑如生物炭對中低度重金屬污染的農田土壤，也具有良好的生態(tài)鈍化修復效果；在保障農產品產量和品質的同時，實現(xiàn)了大量農林剩余物、畜禽廢物等資源化循環(huán)利用。尤其是能夠降低南方酸性紅壤上重金屬的生物有效性。此外，生物炭表面大量的無機離子如Na、Ca、Mg、P等是生物炭堿性和養(yǎng)分的重要來源。

盡管越來越多的研究和專利已經(jīng)開始關注HAP和生物炭對土壤重金屬污染的修復能力，但較少有人研究兩種材料優(yōu)化結合后對土壤重金屬的修復能力和降低蔬菜體內重金屬富集、提高蔬菜品質的能力。

發(fā)明內容

為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種改性生物質炭及其阻控重金屬在蔬菜體內累積的方法。

為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案：

一種改性生物質炭，包括質量比為0.5-5:1的羥基磷灰石和生物質炭。

上述羥基磷灰石為微米級。

上述生物質炭為玉米秸稈生物質炭或松針生物質炭。

上述的一種改性生物質炭的制備方法，包括以下步驟：

A1、溶解：按一定的質量比，混合生物質炭與羥基磷灰石后溶于水中；

A2、震蕩：將上述水溶液放入恒溫震蕩箱中震蕩一段時間后，調節(jié)PH值；

A3、超聲：繼續(xù)使用微波超聲一段時間后，烘干、磨碎過篩，制得改性生物質炭。

利用上述的一種改性生物質炭阻控重金屬在蔬菜體內累積的方法，將發(fā)芽一段時間后的蔬菜幼苗以內含重金屬污染土壤的根袋的培養(yǎng)方式種植在花盆中，在蔬菜生長一段時間后將改性生物質炭以一定質量百分比與根袋內土壤混勻，在培養(yǎng)一段時間后收獲蔬菜。

上述改性生物質炭為根袋內土壤的質量的2-8％。

上述蔬菜幼苗發(fā)芽時間為5d，生長時間為10d，培養(yǎng)時間為40d。

上述根袋為圓柱形，直徑d＝8.3cm,高度h＝10cm；花盆的直徑d＝31cm，高h＝11cm。

上述蔬菜包括油麥菜、菠菜。

本發(fā)明的有益之處在于：天然礦物改性的生物質炭材料能夠顯著提高Cd污染紅壤上植物根際土壤的pH值和有機質含量，降低根際土壤中Cd的生物可利用性，降低Cd在蔬菜地上可食用部分中的積累，增加蔬菜葉片中N、P元素的含量，保障蔬菜的安全性，提高蔬菜的品質，成本較低且不易產生二次污染。