[发明专利]一种用于降低水稻中砷铅浓度的电极装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于降低水稻中砷铅浓度的电极装置。

本发明还涉及利用上述电极装置降低水稻中砷铅浓度的方法。

背景技术

农业土壤中的重金属问题，已经严重威胁到我国的食品安全。水稻因为其特有的生长环境及自身特性，成为一种容易富集重金属砷的作物。2010年一项针对湖南市场大米抽查表明，112个抽查样品中有47个的砷含量高于国家标准(雷鸣等，2009)。简便有效的方法控制水稻中的砷含量，是保证我国以大米为主食的人群健康的迫切要求。

农业土壤中的砷污染治理，大致可以分为三个类型：

一、对于土壤的治理。土壤的治理可分为物理法，化学法和生物法。物理法通过客土，玻璃化，电场驱动等方式，达到对砷固定或者移除的目的。物理法往往见效快，成本高，多应用于城市因工业发展导致的小区域内高污染的地块，在农业土壤中的应用比较罕见。化学固定，淋洗技术相对物理法而言成本较低。基于铁锰氧化物的改良型土壤修复剂被大量用于固定农业土壤中的有效砷和铅(顾国平和章明奎，2008)，而以磷酸盐等为代表的阴离子型淋洗剂被用于促进土壤中砷往溶液中转移，并通过抽提土壤溶液的方式移除土壤孔隙水中的砷，从而达到移除砷的目的。目前较为成功的生物法为通过砷超富集植物对农业土壤的修复，典型代表为蜈蚣草。利用蜈蚣草对污染耕地的修复已经有应用，但是植物修复耗时长久，在修复期间，耕地不能进行耕种，因此很难广发应用于砷超标的农业土地。

二、对于水稻品种的优化。尽管水稻的遗传特性和特殊耕种环境使得水稻容易富集土壤中的砷，并造成籽粒中砷超标。众多研究表明，水稻的基因型差异可以显著影响其富集重金属的能力。蒋彬等将来自于全国不同地区的239份样品种植在同一地区，发现各品种铅、砷、镉含量存在极显著得基因型差异，并筛选出了一系列低铅或低镉或低砷的品种。水稻品种的优化方法可避免对土壤的处理，保证土壤污染不危害健康的同时，维持耕种土壤的可利用性。然而，低砷品种可能存在产量低、抗性差、推广不易、及受耕种环境影响大等问题，实际推广案例很少。

三、对于种植模式的管理。水稻的种植过程中需要大量的水分，通过有效的水分管理可以显著降低水稻籽粒中的砷含量。意大利的研究结果发现，同灌溉方式对水稻颗粒中砷含量的影响很大，研究发现喷灌方式可以使稻谷中砷含量与传统连续大水漫灌方式相比较，减少98％。水分管理可能是将来最有希望的降低水稻中砷含量的方法。目前主要限制在于水分管理需要对农民的培训；另外，对于砷镉复合污染的土壤来说，减少淹水时间可以降低籽粒中的砷，但是显著提高了籽粒中的镉。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于降低水稻中砷铅浓度的电极装置。

本发明的又一目的是提供一种利用上述电极装置降低水稻中砷铅浓度的方法。

为实现上述目的，本发明提供的用于降低水稻中砷铅浓度的电极装置包括阳极和阴极，阳极和阴极电极之间由导线串联一电阻进行连接；其中阳极和阴极为惰性导电材料。

所述的电极装置，其中，惰性导电材料为石墨碳毡、石墨粒、碳布或生物炭。

所述的电极装置，其中，连接阳极和阴极的导线为不锈钢，钛丝或包裹不透水材料的铜铝线。

所述的电极装置，其中，阳极和阴极之间串联的的电阻的阻值在5欧姆到5000欧姆之间。

本发明提供的利用上述电极装置降低水稻中砷铅浓度的方法：

阴极位于稻田中氧气浓度较高的水层，与氧气接触，为阳极提供电子受体，阳极位于稻田的土水界面下，起到调节土壤氧化还原能力的作用。

所述的方法，其中，阳极位于稻田的土水界面下5到30cm处。

本发明可以显著降低水稻各组织中砷铅的积累量，有效地控制稻田土中的铅和砷向植物体内的转移。

附图说明

图1是本发明用于降低水稻中砷铅浓度的电极装置的结构示意图。

附图中符号说明

1阳极，2阴极，3导线，4电阻。

具体实施方式

水分管理降低砷的原理本质上是对稻田土壤氧化还原的调节，基于长期对稻田问题的研究，本发明利用简易的电极体系代替复杂的水分管理体系，达到减少铁氧化物还原的目的，进而减少土壤中砷的活化，最终降低水稻组织中的砷含量。