一种重金属钝化剂的制作方法

本发明属于农业领域，涉及一种重金属钝化剂。

背景技术：

近年来，我国重金属污染愈加严重，呈现出工业向农业转移、城区向农村转移、地表向地下转移、上游向下游转移，从水土污染到食品链转移的态势，由逐步积累的污染正在进入突发性、连锁性、区域性的爆发阶段。土壤重金属污染对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。

2014年4月18日，环境保护部和国土资源部发布了全国土壤污染状况调查公报，调查点位覆盖全部耕地，部分林地、草地、未利用地和建设用地。结果显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，其中耕地重金属污染尤其严重、土壤点位超标率达到19.4％，远高于林地(10.0％)和草地(10.4％)的超标率。从污染物超标情况看，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％，以镉污染最为严重。

镉污染不仅严重影响作物生长，而且通过食物链危害人类的健康甚至生命。有毒重金属在农田土壤系统中的污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点，已成为人体健康的“隐形杀手”。研究表明，镉不是一种人体必需的元素。一般人群通过食品摄入Cd的数量超过了总暴露量的90％，其中大米、小麦、蔬菜及软体动物食品对日摄入总镉的贡献达40％～85％，镉被认为是对人体健康毒性最大的重金属，国际癌研究局(IARC)早在1993年就已将Cd定为人类致癌物质，可引发人类肾癌、膀胱癌，以及乳腺癌和前列腺癌。

基于这种情形，我国土壤重金属污染问题越来越受到人们的高度重视，并成为一个被广泛关注的世界性难题。土壤重金属的脱污技术备受关注。土壤重金属污染的治理主要有生物、物理和化学等方法，微生物和植物修复技术成本低，环境友好，但由于其目标生物生物量小，修复时间长，不适合农田土壤；物理方法易操作，但成本较高，只在小范围内适用；化学原位钝化法成本低、易操作，虽不能彻底去除土壤中的重金属，但适用于大范围的农田，而选择合适的钝化剂则是化学方法的关键。

钝化土壤重金属通常是指将土壤中含有铅、镉、铬、汞等毒性较大的重金属从易被种植在土壤上的作物吸收改变成不易被该作物吸收，以减少土壤中重金属对作物的毒性，从而保障人畜安全。

由于我国设施菜田面积日益扩大，解决设施土壤重金属污染的技术需求十分迫切，开发设施菜田重金属污染防控技术和环境友好型产品，对于实现我国设施菜田的高产、 稳产和菜田的可持续利用，保障农产品安全生产，具有重要的实践意义和广阔的应用前景，是城郊资源节约和环境协调型农业发展的一项重大技术需求，是推进社会主义新农村建设的一项重要支撑技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种重金属钝化剂。

本发明提供的重金属钝化剂，其有效成分为钢渣。

上述重金属钝化剂也可仅为钢渣。

本发明还提供了一种钢渣在作为重金属钝化剂中的应用。

所述钢渣的目数为80目-200目，具体为100目；

所述钢渣中包含二氧化硅、氧化钙、三氧化二铝、氧化镁、五氧化二磷和氧化锰。

具体的，所述钢渣中，二氧化硅的质量百分含量为23.5％～31.6％，氧化钙的质量百分含量为41.0％～54.1％，三氧化二铝的质量百分含量为1.8％～4.5％，氧化镁的质量百分含量为1.3％～9.6％，五氧化二磷的质量百分含量为0.1％～0.7％，氧化锰的质量百分含量为0.7％～1.5％；

更具体的，该钢渣中二氧化硅的质量百分含量可为30.3％，氧化钙的质量百分含量可为52.2％，三氧化二铝的质量百分含量可为3.3％，氧化镁的质量百分含量可为7.1％，五氧化二磷的质量百分含量可为0.2％，氧化锰的质量百分含量可为0.9％。该钢渣可为上海宝钢建材公司生产的钢渣。

本发明提供的降低植物中重金属含量中的方法，包括如下步骤：在所述植物的栽培基质中加入前述本发明提供的重金属钝化剂。

上述方法中，所述重金属钝化剂与所述植物的栽培基质的质量比为5g-10g：1kg；所述植物的栽培基质的质量以干土的质量计，具体为6.25g：1kg。

所述植物为农作物或蔬果类作物；

所述农作物具体为水稻；

所述蔬果类作物具体可为小白菜。

所述重金属具体可为镉。

所述栽培基质具体可为土壤基质。

所述加入为一次性加入。

所述降低植物中重金属含量具体为降低所述植物的植株中的重金属含量，具体可为降低水稻植株中的重金属含量或降低小白菜植株中的重金属含量，更具体可为降低分蘖期和/或拔节期的水稻植株中的重金属含量。

本发明提供了一种有效成分为钢渣的重金属钝化剂。试验表明，钢渣能够显著降低植株中的Cd含量。可适用于各种农作物和蔬果类作物，尤其适用于降低水稻和小 白菜中重金属Cd的含量，具有重要的应用价值。

附图说明

图1为不同重金属阻控材料对小白菜Cd的影响；

图2为不同重金属阻控材料对分蘖期水稻Cd的影响；

图3为不同重金属阻控材料对拔节期水稻Cd的影响；

上述图1至图3中，不同字母均表示显著性差异(P＜0.05)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

实施例1、不同重金属钝化剂对小白菜植株中Cd的影响

材料与方法：

本试验采用盆栽方法，试验在北京市农林科学院植物营养与资源研究所温室外进行。供试土壤为潮土，基础理化性质为含水率18.26％，pH 7.44，速效磷8.64mg/kg，速效钾95.01mg/kg，有机质0.728％，铵态氮6.08mg/kg，硝态氮46.29mg/kg，全氮0.023％。

试验下设6个处理，分别为不同的Cd阻控材料和对照：沸石，钢渣，粉煤灰，赤泥，石灰和CK；重复4次。

沸石为承德浩然沸石厂生产的过100目筛的沸石粉。主要化学成分为：二氧化硅65～69％、三氧化二铝12～13％、氧化钙1.8～3.3％、氯化钾1.1～3.1％、氧化钠0.3～2.6％、三氧化二铁0.6～1.7％、氧化镁0.1～1.0％，二氧化钛0.07～0.13％。

钢渣为上海宝钢建材公司生产，过100目筛。主要成分为：二氧化硅的质量百分含量为30.3％，氧化钙的质量百分含量为52.2％，三氧化二铝的质量百分含量为3.3％，氧化镁的质量百分含量为7.1％，五氧化二磷的质量百分含量为0.2％，氧化锰的质量百分含量为0.9％。

粉煤灰为城市集中供热锅炉烟气中收集下来的细灰，过100目筛。主要化学成分为：二氧化硅43～56％，三氧化二铝20～32％，三氧化二铁4～10％，氧化钙1.5～5.5％，氧化镁0.6～2.0％，氧化钠和氧化钾1.0～2.5％，三氧化硫0.3～1.5％。

赤泥为制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，本试验将赤泥过100目筛。其主要化学成分为二氧化硅20～23％，氧化钙46～49％，三氧化二铝5～7％，三氧化二铁7～10％，氧化锰1.2～1.6％，氧化钠2.0～2.5％，氧化钾0.2～0.4％，氧化钛2.5～3.0％。

石灰：石灰为市售产品，过100目筛，其主要成分为氧化钙45～55％，二氧化硅 0.2～10％，三氧化二铝0.2～2.5％，三氧化二铁0.1～2％，氧化锰0.1～2.5％。

试供作物为小白菜(品种：华青1号)。

盆栽容器为外径25cm、高30cm的塑料盆。

于2014年4月25日装土(每盆4kg(干重))，添加硝酸镉培养(添加浓度为100ppm)。各处理施肥量一致，均为鸡粪200g，尿素0.4g，二胺0.8g，氯化钾0.8g。

不同处理阻重金属钝化剂添加量分别如下：沸石25g，钢渣25g，粉煤灰25g，赤泥25g，石灰10g，CK不添加。

于2014年5月12日播种，6月1日移栽，每盆2-3株。

各处理田间管理及生育期追肥保持一致。

于2014年6月30日收获，植株烘干，研磨后测定Cd。Cd的测定方法为原子吸收分光光度计(火焰法)。

数据在excel中整理，不同处理的Cd含量对比采用单因素方差分析，多重比较方法为LSD(P＜0.05)所得结果见图1所示。

如图1所示，不同的重金属钝化剂处理植株Cd含量均低于对照，但只有钢渣达到了显著性差异。说明钢渣的钝化效果最佳，显著地降低了小白菜植株中的Cd含量。

实施例2、不同重金属阻控材料对水稻植株Cd的影响

材料与方法：

本试验采用盆栽方法，试验在北京市农林科学院植物营养与资源研究所温室外进行。供试土壤为受镉污染的湖南桂阳水稻土，基础理化性质为全氮3.63g/kg，有机质79.4g/kg，碱解氮226mg/kg，有效磷38.7mg/kg，速效钾126mg/kg，pH 6.13。

试验设置及施肥量和阻控材料添加量与实施例1相同，不同之处为该实施例不人为添加镉制剂。

供试作物为水稻(品种：日本晴)，于2014年4月9日播种。于2014年5月6日装土，每盆5.7kg湿重，干重4kg，盆栽容器为外径25cm、高30cm的塑料盆。5月8日插秧，每盆4墩，每墩5株。各处理田间管理及生育期追肥保持一致。

分别于2014年6月17日分蘖期和7月17日拔节期各取水稻1茎叶墩，植株带回实验室烘干，粉碎，研磨后测定Cd含量。数据统计方法同实施例1。

试验结果：

不同处理水稻分蘖期Cd含量如图2所示，钢渣，粉煤灰，赤泥和石灰处理的Cd含量均显著低于对照的，表现出了较好的Cd钝化效果。但进入拔节期，如图3所示，赤泥和石灰的钝化效果消失，而钢渣和粉煤灰依然表现出了显著的钝化效果。

综合两次取样的数据，发现对于水稻，钢渣和粉煤灰对植株内Cd的阻控作用最为明显，且较为稳定。再综合实施例1所得小白菜的数据，可以看出相比粉煤灰，钢渣的适用范围更广泛。