[发明专利]一种土壤重金属活化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种土壤重金属活化剂及其制备方法。

背景技术

镉作为一种有毒重金属，其对农作物的污染日益严重，农田污染面积日益扩大，在社会上已经引起了广泛关注。近年来，由于工业" 三废" 、污灌以及大量施用农药、肥料等原因，农田重金属污染加剧，稻米重金属安全问题日益突出。根据农业部稻米及制品质量监督检验测试中心2002 年和2003年对我国各地稻米质量安全普查的结果，稻米的质量安全问题之一是镉、铅等重金属超标，超标率均超过10%，一些污染地区的稻米含镉量高达0.4-l.0 mg/kg，远超过我国谷物中镉的最高许可含量0.2 mg/kg ，己威胁到食物安全和人体健康，控制和降低稻米镉污染亟待解决。通过选用镉低积累品种和通过农艺技术措施降低土壤中有效态镉水平是目前控制水稻镉积累的两条重要途径。而目前降低土壤中有效态镉水平主要途径有施用钝化剂等，而植物修复和淋洗修复方法则能彻底清除土壤重金属，包括镉。

针对当前稻田土壤以及稻米重金属镉污染日益严重的现状，国内外开展了大量有关水稻镉低积累品种筛选手口农艺栽培技术研究。水稻(稻米，下同)镉积累存在极显著的品种问差异是水稻镉低积累品种筛选的本质与基础。然水稻镉积累的品种间差异并非稳定的持久的差异，这种差异与水稻利用矿质元素的代谢途径密切相关，甚至是这些代谢途径决定了这种差异，如水稻对铁元素的利用途径就在很大程度上决定了水稻镉的积累。当前对镉低积累水稻品种的筛选并没有把上述因素考虑在内，因此筛选出来的镉低积累品种往往存在明显的地域差异，甚至年度之间也存在显著差异。

土壤中能够被植物所吸收的镉(有效态镉)是影响水稻镉吸收与积累的重要因素。因此，通过农艺栽培技术措施降低稻田土壤有效态镉含量来降低稻米镉积累是有其理论基础的。故当前有关通过稻田肥水调控、士壤pH 调控、土壤氧化还原电位调控等途径降低稻米镉积累的研究己在国内外广泛开展。肥水调控就是通过合理的施肥和水分灌溉技术来降低稻田有效态镉含量，其中长期淹水灌溉是比较有效的一条途径，然长期淹水灌溉耗费大量灌溉水，这对于水资源日益严重的我国北方地域以及一些南方干旱地域是不现实的，也不利于水稻生长，其利用价值十分有限。施用石灰提高土壤pH，降低稻田土壤有效态镉含量也是一条比较有效的技术路径，但是该技术存在极大的弊端。在土壤pH 值提高的同时，土壤中有效态铁、锌、锰、铜、镍等金属矿质营养元素含量大幅下降，严重损害水稻生长和影响稻米产量。鉴于土壤镉主要通过铁、锰、铜、锌等矿质营养元素的吸收途径而被根系所吸收与利用，通过调控土壤中的有效态铁等元素含量，已是控制水稻重金属镉积累重要途径。公开号为CN101133710A 的中国专利已经公开了利用土壤镉可通过水稻根系的铁吸收代谢途径进入植株体内这一途径，发明了通过土施整合态亚铁肥控制稻米镉积累农艺技术措施；而公开号为CN101507400A的中国专利则公开利用土壤镉可通过锰吸收途径被水稻根系吸收进入植株体内和通过锰转运途径进入地上部和籽粒的过程，发明了利用土施螯合态锰（二价）和喷施锰控制水稻镉积累的农艺技术措施。然而，利用螯合态二价金属使用量相对偏大，而且价格较高，导致成本偏高。公开号为CN 103030450A、 CN103012017A和CN103086800A的中国专利则公开了利用巯基对重金属，如镉具有极强结合能力的原理，发明了不同类型的土壤重金属钝化剂。

植物修复和淋洗修复方法是国内外认为能够彻底清除土壤重金属的土壤重金属修复方法，原理上完全不同于（相反于）前述利用钝化剂使得土壤重金属失去活性，降低作物重金属积累。比如，国内外利用蜈蚣草、十字花科植物对土壤重金属镉、砷的富集能力，通过大规模种植这些植物达到清除土壤重金属的目的。而淋洗修复方法则是利用一部分土壤重金属溶解在土壤溶液中，通过降雨、水洗等措施将土壤溶液中的重金属清洗掉，达到降低土壤重金属的目的。植物修复和淋洗修复方法的核心之一就是土壤重金属的活化，促进土壤重金属大量的进入土壤溶液，从而大幅提高植物修复和淋洗修复的效率。目前，国内外土壤重金属的活化通常采用添加有机酸或螯合类物质，比如草酸、乙酸、EDTA等，但这些物质存在几个限制因素：1.价格昂贵；2、对土壤结构和成分的破坏，造成不利于作物或植物生长等。针对上述现状，我们基于巯基对重金属镉、铅、汞、铜、三价砷等具有极强的结合能力(共价键结合)，和小分子羧酸有极易溶于水等特点，发明了一种同时富含巯基和羧酸结构，能够强烈结合土壤重金属镉、铅、汞、铜、砷等，且其重金属结合物极易溶于水的小分子重金属活化剂，可用于土壤重金属植物修复或淋洗修复，具有廉价、环境友好、使用便捷、高效率等特点。