[发明专利]一种降低稻米中铅含量的稻田灌水方法

说明书

技术领域

本发明为一种降低稻米中铅含量的稻田灌水方法，属于农产品重金属污染防治技术领域。

背景技术

在所有重金属污染物中，铅（Pb）受到的关注程度是最高的，因为Pb用途广泛，已成为污染面积最大的金属元素。在地球上，几乎找不到没有被Pb污染的地方，甚至北极冰层的Pb含量是史前冰层Pb含量的10-100倍，而南极冰层的Pb含量比北极冰层高10倍。

过量的Pb对人体的中枢神经、红血球细胞、肾脏、心血管及男女的生殖系统等多种器官有毒害作用。长期试验表明，妊娠期及幼儿期接触较低剂量的Pb（血液Pb浓度为10-20 mg/dl），会对儿童的中枢神经系统造成不可逆转、不可治疗及伴随终身的损害，导致儿童智力下降，反应慢及注意力不集中等。据研究，24个月大的幼儿血Pb含量偏高，到10周岁时仍表现智力缺陷。由于Pb毒害，7岁表现的智力缺陷到18岁时能测出。近期的研究集中于低剂量的Pb对人的毒性，以前认为安全的剂量可能存在无临床症状的毒害，称为“亚临床毒性”，如智力下降，神经传导速率降低，血红素合成减少，尿酸排泄异常等。国际癌症研究机构（International Agency for Research on Cancer）已将Pb列为对人类可能的致癌物质。

在中国工矿区及经济发达地区，随着人口的增加、工业及交通的快速发展、农用化学品的大量施用，农田土壤的重金属污染日趋严重。我国对二十多处采矿、冶炼及工业废水污染点的调查表明，一些地区的农田Pb污染非常严重，且面积和程度呈上升趋势，这些污染地区的糙米Pb含量达0.5-3.0 mg/kg，全部超过国家卫生标准。据华东师范大学地理系研究，崇明岛公路两侧蔬菜样品中Pb含量超标率高达43. 2%。南京环境科学研究所研究表明，沪宁高速公路两侧距路肩250米范围内，土壤和小麦已受到不同程度的Pb污染，土壤中Pb污染指数最大可达3.26，公路两侧小麦籽粒中Pb含量超标率达99%。中国科学院南京土壤所对江苏省8市28现的抽样检测表明，江苏省粮食（大米、小麦、面粉）Pb含量超标率（超过食品卫生国家标准）为21.4%，局部地区超标率达66%。据中国科学院长沙农业现代化所1986-1988年的调查，湖南省主要工矿区稻田土壤Pb含量为52-1021 mg/kg，比同类母质发育土壤的背景值高0.6-37倍。据各地抽样调查，北京、上海、沈阳、广州、南京等市工业区及污染区，儿童血Pb平均值普遍高于10 mg/dl，部分地区达30 mg/dl。

据研究，食用植物中的Pb是人体中Pb的重要来源。在重金属污染区，人体摄入的 Pb有50-90%来源于食物，其中绝大部分来源于粮食和蔬菜。因此，Pb在土壤-稻米-人类系统中的移动和累积受到高度关注。

在土壤介质中，重金属元素可与硫化物形成沉淀、与有机质络合、被铁锰氧化物吸附，这些行为都受到土壤氧化还原状况的调节，而土壤氧化还原状况与土壤水分间存在密切关系。当土壤处于淹水的还原条件时，随着氧化还原电位的降低，硫还原为S^2-的量增加，与土壤中的Pb形成PbS而沉淀，使土壤溶液中的Pb²⁺浓度降低；而在土壤控水条件下，随着氧化还原电位的升高，土壤中的Pb会由沉淀、有机质络合等不可溶形态转化为可溶态，从而增加植物对Pb的吸收。据研究，在受Pb污染的稻田内，不同的灌水方式，水稻对Pb的吸收量会相差数倍，淹水后，土壤中交换态Pb含量迅速下降，而紧结合有机态迅速增加；但排水落干后，交换态及可溶态Pb含量迅速回升。不仅如此，土壤淹水还增加了土壤有机质和CaCO₃对Pb的吸持强度。所以，在重金属Pb污染的稻田中，不同的灌水方法，可能会造成稻米Pb含量出现很大差异。

现有的研究报道仅仅表明，稻田土壤控水与淹水相比，水稻对Pb的吸收会增加，但对于控水时间（水稻不同生育时期）、控水程度（土壤干旱程度）对稻米Pb含量的影响还很不清楚。而且，由于水稻是喜水作物，不适宜的控水时间或控水程度会造成水稻产量下降。在实际水稻生产中，农民由于各种原因（节约灌溉水、灌溉水供应不足、农事活动需要、调节水稻生长状况等），会在水稻生育期间的某些时段进行不同程度的控水。如在水稻长势过旺时通过土壤控水来抑制水稻过度生长；在水稻快要成熟时进行控水，以方便人及机械在水稻成熟时收获。但这些控水措施往往缺乏科学性，如果控水时期或控水程度不当，不但会造成水稻产量下降，而且会促进稻田土壤中有毒有害物质的释放、增加水稻对这些物质的吸收，结果导致稻米中对人体有毒、有害物质的含量超标，特别是在重金属污染的稻田中，这种情况很容易出现。