[发明专利]一种利用生物结皮钝化稻田中重金属镉砷的方法

说明书

本发明公开了一种利用生物结皮钝化稻田中重金属镉砷的方法，其将生物结皮种源人工接种于稻田土壤，并进行培育，使其快速生长，吸收固定重金属镉砷，其具体包括：1)选择发育良好的自然生物结皮，铲取表层10～50mm厚的生物结皮；2)将采集的生物结皮阴干去除杂物后粉碎、混匀制成生物结皮种源；3)将制备的生物结皮种源与细土以1∶1～3的比例混合后，接种于待接种土表，并灌水，使田间持水量保持在70～80％；4)控制适宜条件促进生物结皮生长；5)待生物结皮成熟，放干水，干燥生物结皮，使生物结皮中矿物脱水稳定。本发明通过人工接种、培养的方法可在短期内形成高覆盖度的生物结皮，且所形成的生物结皮具有显著的吸收固定稻田中镉砷功能。

技术领域

本发明涉及一种降低水体环境中重金属镉砷生物有效性的方法，特别是一种利用稻田生物结皮生物群落钝化稻田系统中重金属镉砷的方法。

背景技术

因矿山冶炼、化工企业长期通过多种形式向耕地系统输入重金属污染物，加上肥料中重金属的进入，造成我国大面积耕地遭受重金属污染，已严重威胁到我国的粮食与其它农产品安全。环境保护部和国土资源部2014年4月17日联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示全国土壤总点位超标率为16.1％，耕地土壤点位超标率更高达19.4％。其中在8种调查的无机污染物中，镉、砷的点位超标率分别列第1和3位，是需要重点关注的重金属污染物。镉在土壤中迁移能力强，易进入食物链，能对生物体产生巨大毒害作用(Sun,2016)。在我国受镉污染的土壤中，仅农田土壤面积就已超过20万hm2，每年生产镉含量超标的农产品达14.6×108Kg(宋文恩，2014)。重金属复合污染中，镉砷复合污染是重金属污染中最严重的污染形式。

湖南省是全国最典型的重金属污染区，其污染耕地主要集中在湘江流域和湘南、湘西的“一线两片”和环洞庭湖区域。在湘江下游与洞庭湖区并没有大量的矿山存在，但是耕地依然存在严重的重金属污染，表明其主要污染源来自灌溉水。许多研究表明,污灌区土壤中的重金属和有机污染物含量明显高于背景值甚至超过国家标准(周秀艳，2006；刘小楠,2009),形成了不同程度的土壤污染，且随着灌溉时间的增长呈逐渐加重的趋势。吴国振(2002)通过对白银市污水灌溉区农田土壤进行调查测定，表明污水灌溉区农田Cu、Pb、Zn、Cd、As已严重超标，使土壤受到重金属的严重污染。王莉(2006)对沈阳市郊某污灌区土壤中重金属镉的污染状况进行了调查，结果表明经过10年左右的停灌和灌渠改造等措施，该区污灌稻田土壤表层Cd、As含量仍然较高，污染程度仍处在停耕前的水平。在湘江下游耕地中，土壤中重金属超标的元素与湘江水体中重金属基本一致，表明灌溉水是造成土壤污染的主要原因。湖南农业大学对湖南长株潭地区稻田系统重金属镉来源监测表明，大气沉降与灌溉水一样为稻田系统中镉砷的主要输入源。因此，防止大气和灌溉水中镉砷进入稻田系统对降低稻米中的镉砷浓度具有重要的意义。

现有对稻田中重金属钝化作用的技术主要有化学沉淀钝化和生物钝化。中国专利(申请号：201710376668)有利用羟基磷灰石、生物炭复合材料钝化稻田土壤中镉砷，抑制水稻对重金属吸收。而另一中国专利如(申请号：201610631613.4)利用磷酸盐、铁盐、氧化镁、无机粘土、有机螯合剂及二氧化硅等修复稻田土壤，但是药剂用量大，达到土壤质量的25％，而造成土壤质量的破坏。为了提高钝化效率，中国专利(申请号：201710413193.7)利用磷酸盐、生石灰和聚丙烯酰胺等作为复配材料，达到稻田土壤中重金属高效提取-钝化固化协同作用，从而提高钝化效率。利用生物固定技术的还有中国专利(201510564707.X)地衣芽孢杆菌和菌剂及它们的应用和钝化重金属的方法。该方法公开了一种地衣芽孢杆菌(保藏编号为CGMCCNo.10852)对砷镉铅都能固定，但是固定重金属主要以碳酸盐为主和磷酸盐矿物为主，容易被酸溶解。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能钝化稻田中大气和灌溉水输入镉砷，且固化后重金属不易被酸溶解，且能将重金属转变成矿物，降低其生物有效性的利用生物结皮钝化稻田中重金属镉砷的方法。