[发明专利]一种水分管理结合添加钝化剂修复稻田镉污染的方法

说明书

技术领域

本发明属于土壤污染治理和农产品质量安全技术领域，具体涉及一种水分管理结合添加钝化剂修复稻田镉污染的方法。

背景技术

我国工业化、城镇化快速推进过程中，由于农药化肥、污水灌溉、采矿冶炼等的影响，重金属污染的耕地面积达2×10⁷ ha，约占总耕地面积的20%。每年因土壤污染而减产粮食约1×10⁷ t。农业部全国污灌区调查结果显示，1.4×10⁶ ha的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染土地占46.7%，中度污染占9.7%，严重污染占8.4%，土壤镉污染尤为突出。重金属镉最终通过食物链进入人体，对人体骨骼、肝肾、神经系统等造成损伤。近年来，农田重金属污染环境公害事件频发，为保障粮食安全和人民身体健康，重金属污染土壤修复有待解决。

重金属污染土壤修复包括两个途径：原位钝化：向土壤添加活性物质，用于改变重金属元素在土壤中的化学形态和存在状态，降低重金属在土壤中的可移动性和生物有效性，从而减小这些重金属污染物对环境受体（例如动植物、微生物和人类等）的毒性，达到修复污染土壤的目的；这种方法具有修复速度快、修复周期短、治理效果较好和费用较低的特点，同时化学修复剂来源广泛，对土壤结构和肥力不具有破坏性，所以有广泛的应用前景。生物修复：通过重金属超积累作物的种植、接种土壤微生物等而减少土壤有效态重金属含量，降低土壤重金属的生物毒性。但是生物修复治理效率低，不能治理重污染土壤，而加入到修复现场土壤环境中的微生物抗性差、难以很快适应，在土壤环境中的移动性能差，易受污染物毒性效应的抑制。

发明内容

本发明为了解决镉重度污染稻田的治理问题，提供了一种水分管理结合添加钝化剂修复稻田镉污染的方法。

本发明采用如下技术方案：一种水分管理结合添加钝化剂修复稻田镉污染的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）复合钝化材料处理镉污染稻田土壤：镉污染稻田土壤翻耕施肥前，将复合钝化材料均匀的撒施在土壤表层，然后进行翻耕，翻耕深度为15-40cm，将复合钝化材料与稻田土壤充分混合，平衡35-45天；

（2）移栽水稻，水分管理：土壤平衡好后移栽常规水稻品种，水稻生长过程中土壤采用长期淹水管理模式；

其中：所述复合钝化材料为天然坡缕石与巯基修饰坡缕石以重量比为100:3-5的比例混合；所述复合钝化材料的施用量为0.7 kg/m²-2.25kg/m²；所述镉污染稻田土壤中总镉量为1.0-1.5 mg/kg。

所述巯基修饰坡缕石的具体制备方法为：（1）制备坡缕石悬浊液：先将天然坡缕石分散于去离子水中，形成坡缕石悬浊液，坡缕石悬浊液中天然坡缕石的质量浓度为2.5%-5%；（2）制备巯基修饰坡缕石凝胶体系：将坡缕石悬浊液在分散机上，以12000r/min的速度高速搅拌5-10分钟，边进行高速搅拌边向坡缕石凝胶中加入巯丙基三甲氧基硅烷，巯丙基三甲氧基硅烷的加入量与步骤（1）中所述的天然坡缕石等质量；继续高速搅拌形成巯基修饰坡缕石凝胶体系；（3）制备巯基修饰坡缕石：将获得的巯基修饰坡缕石凝胶体系在80℃下恒温24-36小时， 65℃烘干，研磨后得到巯基修饰坡缕石。

所述长期淹水管理模式具体为：水稻插秧前，对镉污染稻田土壤进行灌溉，首次灌水2-4 cm，5-7天后移栽水稻秧苗，水稻秧苗返青后，土表始终保持3-5 cm水层，水稻生长期间的追肥与植保措施与稻田所在地管理方式相同。

所述天然坡缕石的组成为64.4% SiO₂，20.5% MgO，10.4% Al₂O₃，1.5% Na₂O，1.2% CaO。

所述天然坡缕石粉碎为300-500目；所述巯基修饰坡缕石为50-100目。

所述常规水稻品种为籼型三系杂交稻T优272号。

本发明的工作原理是：天然坡缕石、巯基修饰坡缕石比表面积大，通过表面沉淀、表面络合、晶格固定、基质截留等机理完成对镉吸附固定，降低了土壤可交换态镉含量，减少了其生物有效性及生物毒性。此外，长期淹水促进了土壤pH的提升和镉在土壤胶体上的吸附，使镉的生物有效性显著降低。采用复合钝化材料对土壤重金属镉进行吸附固定，配合实施长期淹水土壤水分管理模式，从而达到作物正常生长发育并大幅降低作物对镉的吸收和籽粒的镉累积，在镉重度污染稻田上生产出安全的稻米。