[發(fā)明專利]一種利用生物結(jié)皮鈍化稻田中重金屬鎘砷的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711277672.7
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN107999524A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭亮;宋慧娟;邵繼海;陳安偉;羅斯;曾清如;顧繼東
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 何為;李宇

本發(fā)明公開了一種利用生物結(jié)皮鈍化稻田中重金屬鎘砷的方法，其將生物結(jié)皮種源人工接種于稻田土壤，并進行培育，使其快速生長，吸收固定重金屬鎘砷，其具體包括：1)選擇發(fā)育良好的自然生物結(jié)皮，鏟取表層10～50mm厚的生物結(jié)皮；2)將采集的生物結(jié)皮陰干去除雜物后粉碎、混勻制成生物結(jié)皮種源；3)將制備的生物結(jié)皮種源與細土以1∶1～3的比例混合后，接種于待接種土表，并灌水，使田間持水量保持在70～80％；4)控制適宜條件促進生物結(jié)皮生長；5)待生物結(jié)皮成熟，放干水，干燥生物結(jié)皮，使生物結(jié)皮中礦物脫水穩(wěn)定。本發(fā)明通過人工接種、培養(yǎng)的方法可在短期內(nèi)形成高覆蓋度的生物結(jié)皮，且所形成的生物結(jié)皮具有顯著的吸收固定稻田中鎘砷功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種降低水體環(huán)境中重金屬鎘砷生物有效性的方法，特別是一種利用稻田生物結(jié)皮生物群落鈍化稻田系統(tǒng)中重金屬鎘砷的方法。

背景技術(shù)

因礦山冶煉、化工企業(yè)長期通過多種形式向耕地系統(tǒng)輸入重金屬污染物，加上肥料中重金屬的進入，造成我國大面積耕地遭受重金屬污染，已嚴重威脅到我國的糧食與其它農(nóng)產(chǎn)品安全。環(huán)境保護部和國土資源部2014年4月17日聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示全國土壤總點位超標(biāo)率為16.1％，耕地土壤點位超標(biāo)率更高達19.4％。其中在8種調(diào)查的無機污染物中，鎘、砷的點位超標(biāo)率分別列第1和3位，是需要重點關(guān)注的重金屬污染物。鎘在土壤中遷移能力強，易進入食物鏈，能對生物體產(chǎn)生巨大毒害作用(Sun,2016)。在我國受鎘污染的土壤中，僅農(nóng)田土壤面積就已超過20萬hm2，每年生產(chǎn)鎘含量超標(biāo)的農(nóng)產(chǎn)品達14.6×108Kg(宋文恩，2014)。重金屬復(fù)合污染中，鎘砷復(fù)合污染是重金屬污染中最嚴重的污染形式。

湖南省是全國最典型的重金屬污染區(qū)，其污染耕地主要集中在湘江流域和湘南、湘西的“一線兩片”和環(huán)洞庭湖區(qū)域。在湘江下游與洞庭湖區(qū)并沒有大量的礦山存在，但是耕地依然存在嚴重的重金屬污染，表明其主要污染源來自灌溉水。許多研究表明,污灌區(qū)土壤中的重金屬和有機污染物含量明顯高于背景值甚至超過國家標(biāo)準(zhǔn)(周秀艷，2006；劉小楠,2009),形成了不同程度的土壤污染，且隨著灌溉時間的增長呈逐漸加重的趨勢。吳國振(2002)通過對白銀市污水灌溉區(qū)農(nóng)田土壤進行調(diào)查測定，表明污水灌溉區(qū)農(nóng)田Cu、Pb、Zn、Cd、As已嚴重超標(biāo)，使土壤受到重金屬的嚴重污染。王莉(2006)對沈陽市郊某污灌區(qū)土壤中重金屬鎘的污染狀況進行了調(diào)查，結(jié)果表明經(jīng)過10年左右的停灌和灌渠改造等措施，該區(qū)污灌稻田土壤表層Cd、As含量仍然較高，污染程度仍處在停耕前的水平。在湘江下游耕地中，土壤中重金屬超標(biāo)的元素與湘江水體中重金屬基本一致，表明灌溉水是造成土壤污染的主要原因。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)對湖南長株潭地區(qū)稻田系統(tǒng)重金屬鎘來源監(jiān)測表明，大氣沉降與灌溉水一樣為稻田系統(tǒng)中鎘砷的主要輸入源。因此，防止大氣和灌溉水中鎘砷進入稻田系統(tǒng)對降低稻米中的鎘砷濃度具有重要的意義。

現(xiàn)有對稻田中重金屬鈍化作用的技術(shù)主要有化學(xué)沉淀鈍化和生物鈍化。中國專利(申請?zhí)枺?01710376668)有利用羥基磷灰石、生物炭復(fù)合材料鈍化稻田土壤中鎘砷，抑制水稻對重金屬吸收。而另一中國專利如(申請?zhí)枺?01610631613.4)利用磷酸鹽、鐵鹽、氧化鎂、無機粘土、有機螯合劑及二氧化硅等修復(fù)稻田土壤，但是藥劑用量大，達到土壤質(zhì)量的25％，而造成土壤質(zhì)量的破壞。為了提高鈍化效率，中國專利(申請?zhí)枺?01710413193.7)利用磷酸鹽、生石灰和聚丙烯酰胺等作為復(fù)配材料，達到稻田土壤中重金屬高效提取-鈍化固化協(xié)同作用，從而提高鈍化效率。利用生物固定技術(shù)的還有中國專利(201510564707.X)地衣芽孢桿菌和菌劑及它們的應(yīng)用和鈍化重金屬的方法。該方法公開了一種地衣芽孢桿菌(保藏編號為CGMCCNo.10852)對砷鎘鉛都能固定，但是固定重金屬主要以碳酸鹽為主和磷酸鹽礦物為主，容易被酸溶解。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能鈍化稻田中大氣和灌溉水輸入鎘砷，且固化后重金屬不易被酸溶解，且能將重金屬轉(zhuǎn)變成礦物，降低其生物有效性的利用生物結(jié)皮鈍化稻田中重金屬鎘砷的方法。