一种降低稻米重金属含量的方法与流程

文档序号:17217518发布日期:2019-03-27 11:32阅读:900来源:国知局

本发明属于土壤重金属污染修复技术领域,具体涉及一种降低稻米重金属含量的方法。



背景技术:

环境污染方面所涉及的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷,还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等。环境一旦受到重金属污染就难以治理,重金属进入环境后会在生物链中累积和富集,可长期潜伏在环境中,并伴随食物链进入人体严重危害生命健康。因而,近年来对重金属污染的修复技术一直是治理重金属污染领域内的研究热点。

重金属的生态环境效应及生物有效性不仅与其含量有关,而且与其化学形态密切相关。将重金属形态分为水溶态、可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态。重金属的活性和毒性由于形态的不同而有很大的差异,水溶态是指土壤溶液中重金属离子,含量极微,一般在研究中不单独提取而将其合并于可交换态一组中,易被植物根部直接吸收,因此,水溶态和可交换态活性和毒性最大;碳酸盐结合态在石灰性土壤中是比较重要的一种形态;铁锰氧化物结合态是被土壤中氧化铁锰或粘粒矿物的专性交换(exchangeofexpertise)位置所吸附的部分,不能用中性盐溶液交换,只能被亲和力相似或更强的金属离子置换;而残留态是指结合在土壤硅铝酸盐矿物晶格(aluminatesoilmineralsiliconlattice)中的金属离子,在正常情况下难以释放且不易被植物吸收的部分。因此,碳酸盐结合态、铁锰结合态及有机物结合态的活性及毒性依次降低,残渣态基本不具有活性和毒性。在重金属污染修复技术领域,一方面是降低重金属蓄积含量,一方面是降低重金属生物有效性,由重金属的交换态向结合态和残渣态转化。

水稻是我国最重要的粮食作物之一,养活了我国约65%的人口,在国家粮食安全中的地位举足轻重。目前,我国稻田土壤重金属污染程度和范围日益严峻,而土壤中的重金属可以通过大米食物链在人体内积累,并对人体健康产生极大危害。因此,修复稻田重金属污染土壤并降低稻米重金属含量迫在眉睫。

关于利用降低稻米重金属含量的研究进展,在一些公开文献中已有一些相关报道。现在摘录代表性文章如下:

张振兴等,水稻不同生育期施用生石灰对稻米镉含量的影响,农业环境科学学报,2016,35(10):1867-1872,该实验分别在水稻插秧前、分蘖期、孕穗期、灌浆期进行生石灰施加处理均可显著提高土壤ph值,降低土壤有效态镉及根系镉含量,同时显著降低糙米镉含量(p<0.05)。但是,该方法的关键技术特征是处理后的土壤ph值为7.18达到降低土壤有效态镉及根系镉含量,而水稻适宜的土壤ph值以6.0-7.0,有利于水稻发芽出苗及幼苗生长。水稻幼苗适宜在微酸性的土壤生长,种子吸水发芽快,生理机能旺盛,可抑制立枯病菌的发展,增强幼苗抗性;当土壤ph值超过7时,水稻发芽、出苗生长显著变弱,因此,其方法给水稻生长所造成的环境影响等也值得研究。

张敬锁等,有机酸对水稻镉吸收的影响,农业环境保护,1999,18(6):278~280,试验了edta、柠檬酸、草酸作为调控物质对水稻吸收pb的影响,认为柠檬酸和草酸抑制了土壤中pb的活化,使有效态pb含量下降,柠檬酸使水稻籽实中的pb含量下降53%-66%,而草酸使水稻籽实中的pb含量下降64%-72%。其方法同样存在给水稻生长所造成的影响。

从以上文献中了解到,通过向土壤中添加调控物质来改变重金属的化学活性,可以抑制水稻对重金属的吸收,但以上研究主要集中在单元素上,其方法过分酸化或碱化土壤给水稻生长环境所造成的影响也无法克服;如何将调控物质组装配套使用,较单一措施可以提高对稻谷生长环境的控制效果,这依然是亟需解决的技术问题。



技术实现要素:

针对以上技术存在的问题,本发明提供了一种降低稻米重金属含量的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案,在于以下具体实施步骤:

(1)碱化土壤:在土壤重金属污染地区实施,按每亩使用生石灰60-65kg(按有效cao计);先将田灌薄层水(越过土层4cm),将生石灰均匀撒入土壤表层,让水层自然落干后钯田,碱化土壤20天时间备用;

(2)酸化土壤:将以上碱化后的土壤使用在水中加入酸性调节剂制备的酸浆水进行灌溉,调整稻田土壤ph值,然后钯田使土壤混合均匀,恒定3天即可投入肥料,然后再次钯田使土壤肥料混合均匀,进行水稻秧苗栽培。

(3)稻田管理:按常规稻田管理方法进行管理、收割。

优选地,步骤(2)使用的酸性调节剂为乳酸、亚硫酸;

优选地,步骤(2)所述酸性调节剂为乳酸、亚硫酸中的至少一种。

优选地,步骤(2)所述的调整稻田土壤ph值范围6.5-6.9。

本发明的积极效果是先使用生石灰将土壤进行碱化处理,然后使用酸浆水进行灌溉,调整稻田土壤ph值适宜水稻种植,该发明方法可明显抑制水稻对重金属的吸收,即水稻籽粒中重金属含量明显降低,同时杀灭了水稻生长环境中有害病毒,水稻抗病能力提高,提高了水稻产量,该发明用于稻田土壤重金属污染修复技术,具有成本低、操作简单、绿色环保等优点。

具体实施方式

以下结合实例对本发明做进一步说明:

实施例一:一种降低稻米重金属含量的方法。在于以下具体实施步骤:

(1)碱化土壤:在土壤重金属污染地区实施(土壤中砷21.2mg/kg,镉0.65mg/kg,铜220mg/kg,铅69.1mg/kg,ph值5.2),按每亩使用生石灰60kg(按有效cao计);先将田灌薄层水(越过土层4cm),将生石灰均匀撒入土壤表层,让水层自然落干后钯田,碱化土壤20天时间备用;

(2)酸化土壤:将以上碱化后土使用在水中加入乳酸制备的酸浆水进行灌溉,调整稻田土壤ph值6.5,然后钯田使土壤混合均匀,恒定3天即可投入肥料,然后再次钯田使土壤肥料混合均匀,进行水稻秧苗栽培。

(3)稻田管理:按常规稻田管理方法进行管理、收割。

实施例二:一种降低稻米重金属含量的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案,在于以下具体实施步骤:

(1)碱化土壤:在土壤重金属污染地区实施(土壤中砷21.2mg/kg,镉0.65mg/kg,铜220mg/kg,铅69.1mg/kg,ph值5.2),按每亩使用生石灰65kg(按有效cao计);先将田灌薄层水(越过土层4cm),将生石灰均匀撒入土壤表层,让水层自然落干后钯田,碱化土壤20天时间备用;

(2)酸化土壤:将以上碱化后土在水中加入亚硫酸制备的酸浆水进行灌溉,调整稻田土壤ph值6.9,然后钯田使土壤混合均匀,恒定3天即可投入肥料,然后再次钯田使土壤肥料混合均匀,进行水稻秧苗栽培。

(3)稻田管理:按常规稻田管理方法进行管理、收割。

实施例三:一种降低稻米重金属含量的方法。在于以下具体实施步骤:

(1)碱化土壤:在土壤重金属污染地区实施(土壤中砷21.2mg/kg,镉0.65mg/kg,铜220mg/kg,铅69.1mg/kg,ph值5.2),按每亩使用生石灰62.5kg(按有效cao计);先将田灌薄层水(越过土层4cm),将生石灰均匀撒入土壤表层,让水层自然落干后钯田,碱化土壤20天时间备用;

(2)酸化土壤:将以上碱化后土使用在水中加入乳酸、亚硫酸制备的酸浆水进行灌溉,乳酸与亚硫酸的质量比例为1∶1,调整稻田土壤ph值6.75,然后钯田使土壤混合均匀,恒定3天即可投入肥料,然后再次钯田使土壤肥料混合均匀,进行水稻秧苗栽培。

(3)稻田管理:按常规稻田管理方法进行管理、收割。

对比例1:

土壤条件与实施例1相同,实施步骤除了没有实施例1中的步骤(2)酸化土壤外,其余步骤与实施例1相同;

对比例2:

土壤条件与实施例1相同,实施步骤除了没有实施例2中的步骤(1)碱化土壤外,其余步骤与实施例2相同;

对比例3:

土壤条件与实施例1相同,实施步骤除了没有实施例1中的步骤(1)碱化土壤、步骤(2)酸化土壤外,其余步骤与实施例1相同;

实施结果:

该发明实施后结果见表1。

表1

由表1可以看出,实施例1-3经过碱化、酸化土壤处理,其稻米产量明显优于对比例1-3,糙米重金属镉、无机坤、铅的含量明显低于对比例1-3。

以上所述仅为本发明的较佳实施例,对降低稻米重金属含量效果较为明显,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

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