[發明專利]一種水分管理結合添加鈍化劑修復稻田鎘污染的方法

在審

• 申請號: 201710122469.6
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN107020296A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 李劍睿;張海峰;趙潤柱;趙肖瓊
• 申請（專利權）人: 太原工業學院
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;B09C1/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙)14110
• 代理人: 鄭晉周

技術領域

本發明屬于土壤污染治理和農產品質量安全技術領域，具體涉及一種水分管理結合添加鈍化劑修復稻田鎘污染的方法。

背景技術

我國工業化、城鎮化快速推進過程中，由于農藥化肥、污水灌溉、采礦冶煉等的影響，重金屬污染的耕地面積達2×10⁷ ha，約占總耕地面積的20%。每年因土壤污染而減產糧食約1×10⁷ t。農業部全國污灌區調查結果顯示，1.4×10⁶ ha的污水灌區中，遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區面積的64.8%，其中輕度污染土地占46.7%，中度污染占9.7%，嚴重污染占8.4%，土壤鎘污染尤為突出。重金屬鎘最終通過食物鏈進入人體，對人體骨骼、肝腎、神經系統等造成損傷。近年來，農田重金屬污染環境公害事件頻發，為保障糧食安全和人民身體健康，重金屬污染土壤修復有待解決。

重金屬污染土壤修復包括兩個途徑：原位鈍化：向土壤添加活性物質，用于改變重金屬元素在土壤中的化學形態和存在狀態，降低重金屬在土壤中的可移動性和生物有效性，從而減小這些重金屬污染物對環境受體（例如動植物、微生物和人類等）的毒性，達到修復污染土壤的目的；這種方法具有修復速度快、修復周期短、治理效果較好和費用較低的特點，同時化學修復劑來源廣泛，對土壤結構和肥力不具有破壞性，所以有廣泛的應用前景。生物修復：通過重金屬超積累作物的種植、接種土壤微生物等而減少土壤有效態重金屬含量，降低土壤重金屬的生物毒性。但是生物修復治理效率低，不能治理重污染土壤，而加入到修復現場土壤環境中的微生物抗性差、難以很快適應，在土壤環境中的移動性能差，易受污染物毒性效應的抑制。

發明內容

本發明為了解決鎘重度污染稻田的治理問題，提供了一種水分管理結合添加鈍化劑修復稻田鎘污染的方法。

本發明采用如下技術方案：一種水分管理結合添加鈍化劑修復稻田鎘污染的方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）復合鈍化材料處理鎘污染稻田土壤：鎘污染稻田土壤翻耕施肥前，將復合鈍化材料均勻的撒施在土壤表層，然后進行翻耕，翻耕深度為15-40cm，將復合鈍化材料與稻田土壤充分混合，平衡35-45天；

（2）移栽水稻，水分管理：土壤平衡好后移栽常規水稻品種，水稻生長過程中土壤采用長期淹水管理模式；

其中：所述復合鈍化材料為天然坡縷石與巰基修飾坡縷石以重量比為100:3-5的比例混合；所述復合鈍化材料的施用量為0.7 kg/m²-2.25kg/m²；所述鎘污染稻田土壤中總鎘量為1.0-1.5 mg/kg。

所述巰基修飾坡縷石的具體制備方法為：（1）制備坡縷石懸濁液：先將天然坡縷石分散于去離子水中，形成坡縷石懸濁液，坡縷石懸濁液中天然坡縷石的質量濃度為2.5%-5%；（2）制備巰基修飾坡縷石凝膠體系：將坡縷石懸濁液在分散機上，以12000r/min的速度高速攪拌5-10分鐘，邊進行高速攪拌邊向坡縷石凝膠中加入巰丙基三甲氧基硅烷，巰丙基三甲氧基硅烷的加入量與步驟（1）中所述的天然坡縷石等質量；繼續高速攪拌形成巰基修飾坡縷石凝膠體系；（3）制備巰基修飾坡縷石：將獲得的巰基修飾坡縷石凝膠體系在80℃下恒溫24-36小時， 65℃烘干，研磨后得到巰基修飾坡縷石。

所述長期淹水管理模式具體為：水稻插秧前，對鎘污染稻田土壤進行灌溉，首次灌水2-4 cm，5-7天后移栽水稻秧苗，水稻秧苗返青后，土表始終保持3-5 cm水層，水稻生長期間的追肥與植保措施與稻田所在地管理方式相同。

所述天然坡縷石的組成為64.4% SiO₂，20.5% MgO，10.4% Al₂O₃，1.5% Na₂O，1.2% CaO。

所述天然坡縷石粉碎為300-500目；所述巰基修飾坡縷石為50-100目。

所述常規水稻品種為秈型三系雜交稻T優272號。

本發明的工作原理是：天然坡縷石、巰基修飾坡縷石比表面積大，通過表面沉淀、表面絡合、晶格固定、基質截留等機理完成對鎘吸附固定，降低了土壤可交換態鎘含量，減少了其生物有效性及生物毒性。此外，長期淹水促進了土壤pH的提升和鎘在土壤膠體上的吸附，使鎘的生物有效性顯著降低。采用復合鈍化材料對土壤重金屬鎘進行吸附固定，配合實施長期淹水土壤水分管理模式，從而達到作物正常生長發育并大幅降低作物對鎘的吸收和籽粒的鎘累積，在鎘重度污染稻田上生產出安全的稻米。