本發(fā)明涉及一種重金屬鈍化組合物及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

近年來，我國重金屬污染愈加嚴重，呈現(xiàn)出工業(yè)向農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)移、城區(qū)向農(nóng)村轉(zhuǎn)移、地表向地下轉(zhuǎn)移、上游向下游轉(zhuǎn)移，從水土污染到食品鏈轉(zhuǎn)移的態(tài)勢，由逐步積累的污染正在進入突發(fā)性、連鎖性、區(qū)域性的爆發(fā)階段。土壤重金屬污染對生態(tài)環(huán)境、食品安全和人體健康構(gòu)成嚴重威脅。

2014年4月18日，環(huán)境保護部和國土資源部發(fā)布了全國土壤污染狀況調(diào)查公報，調(diào)查點位覆蓋全部耕地，部分林地、草地、未利用地和建設(shè)用地。結(jié)果顯示，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，其中耕地重金屬污染尤其嚴重、土壤點位超標率達到19.4％，遠高于林地(10.0％)和草地(10.4％)的超標率。從污染物超標情況看，鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機污染物點位超標率分別為7.0％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％，以鎘污染最為嚴重。

鎘污染不僅嚴重影響作物生長，而且通過食物鏈危害人類的健康甚至生命。有毒重金屬在農(nóng)田土壤系統(tǒng)中的污染過程具有隱蔽性、長期性和不可逆性的特點，已成為人體健康的“隱形殺手”。研究表明，鎘不是一種人體必需的元素。一般人群通過食品攝入Cd的數(shù)量超過了總暴露量的90％，其中大米、小麥、蔬菜及軟體動物食品對日攝入總鎘的貢獻達40％～85％，鎘被認為是對人體健康毒性最大的重金屬，國際癌研究局(IARC)早在1993年就已將Cd定為人類致癌物質(zhì)，可引發(fā)人類腎癌、膀胱癌，以及乳腺癌和前列腺癌。

基于這種情形，我國土壤重金屬污染問題越來越受到人們的高度重視，并成為一個被廣泛關(guān)注的世界性難題。土壤重金屬的脫污技術(shù)備受關(guān)注。土壤重金屬污染的治理主要有生物、物理和化學等方法，微生物和植物修復技術(shù)成本低，環(huán)境友好，但由于其目標生物生物量小，修復時間長，不適合農(nóng)田土壤；物理方法易操作，但成本較高，只在小范圍內(nèi)適用；化學原位鈍化法成本低、易操作，雖不能徹底去除土壤中的重金屬，但適用于大范圍的農(nóng)田，而選擇合適的鈍化劑則是化學方法的關(guān)鍵。

鈍化土壤重金屬通常是指將土壤中含有鉛、鎘、鉻、汞等毒性較大的重金屬從易被種植在土壤上的作物吸收改變成不易被該作物吸收，以減少土壤中重金屬對作物的毒性，從而保障人畜安全。

由于我國設(shè)施菜田面積日益擴大，解決設(shè)施土壤重金屬污染的技術(shù)需求十分迫切，開發(fā)設(shè)施菜田重金屬污染防控技術(shù)和環(huán)境友好型產(chǎn)品，對于實現(xiàn)我國設(shè)施菜田的高產(chǎn)、 穩(wěn)產(chǎn)和菜田的可持續(xù)利用，保障農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)，具有重要的實踐意義和廣闊的應(yīng)用前景，是城郊資源節(jié)約和環(huán)境協(xié)調(diào)型農(nóng)業(yè)發(fā)展的一項重大技術(shù)需求，是推進社會主義新農(nóng)村建設(shè)的一項重要支撐技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種重金屬鈍化組合物及其應(yīng)用。

本發(fā)明提供的重金屬鈍化組合物，其有效成分由沸石、赤泥和硅鉀肥組成。

上述重金屬鈍化組合物也可只由所述沸石、赤泥和硅鉀肥組成。

上述重金屬鈍化組合物中，沸石的目數(shù)為100-200目，具體為100目；

所述硅鉀肥的目數(shù)為80-200目，具體為100目。

所述沸石具體可為如下主要化學成分的沸石：二氧化硅65～69％、三氧化二鋁12～13％、氧化鈣1.8～3.3％、氯化鉀1.1～3.1％、氧化鈉0.3～2.6％、三氧化二鐵0.6～1.7％、氧化鎂0.1～1.0％，二氧化鈦0.07～0.13％。該沸石可購自承德浩然沸石廠。

所述赤泥為制鋁工業(yè)提取氧化鋁時排出的污染性廢渣；

具體的，所述赤泥中含有二氧化硅、氧化鈣、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化錳、氧化鈉、氧化鉀和氧化鈦；

所述赤泥更具體為如下組成的赤泥：二氧化硅的質(zhì)量百分含量為20～23％，氧化鈣的質(zhì)量百分含量為46～49％，三氧化二鋁的質(zhì)量百分含量為5～7％，三氧化二鐵的質(zhì)量百分含量為7～10％，氧化錳的質(zhì)量百分含量為1.2～1.6％，氧化鈉的質(zhì)量百分含量為2.0～2.5％，氧化鉀的質(zhì)量百分含量為0.2～0.4％，氧化鈦的質(zhì)量百分含量為2.5～3.0％；

硅鉀肥具體可為如下主要化學成分的硅鉀肥：氧化鉀4.5％，二氧化硅28.9％，氧化鈣32.0％，有效鋅0.0002％，有效鐵0.00064％，有效錳0.00125％。

所述重金屬鈍化組合物中，沸石的質(zhì)量份為20-30份，具體為25份；

赤泥的質(zhì)量份為20-30份，具體為25份；

所述硅鉀肥的質(zhì)量份為5-15份，具體為10份。

所述重金屬鈍化組合物具體可為由如下質(zhì)量比的沸石、赤泥和硅鉀肥組成的重金屬鈍化組合物：25：25：10、20：30：10、30：20：10、25：30：5、30：25：5或20：25：15。

本發(fā)明提供的制備所述重金屬鈍化組合物的方法，包括如下步驟：將前述各組分按照配比混勻，得到所述重金屬鈍化組合物。

上述重金屬鈍化組合物在作為重金屬鈍化劑中的應(yīng)用，也屬于本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明提供的降低植物中重金屬含量中的方法，包括如下步驟：在所述植物的栽培基質(zhì)中加入前述本發(fā)明提供的重金屬鈍化組合物。

上述方法中，所述重金屬鈍化組合物與所述植物的栽培基質(zhì)的質(zhì)量比為12.5g-20g： 1kg；所述植物的栽培基質(zhì)的質(zhì)量以干土的質(zhì)量計，具體為15g：1kg。

所述植物為農(nóng)作物或蔬果類作物；

所述農(nóng)作物具體為水稻；

所述蔬果類作物具體可為小白菜。

所述重金屬具體可為鎘。

所述栽培基質(zhì)具體可為土壤基質(zhì)。

所述加入為一次性加入。

所述降低植物中重金屬含量具體為降低所述植物的植株中的重金屬含量，具體可為降低水稻植株中的重金屬含量或降低小白菜植株中的重金屬含量，更具體可為降低分蘗期和/或拔節(jié)期的水稻植株中的重金屬含量。

本發(fā)明提供了一種有效成分為沸石、赤泥和硅鉀肥的重金屬鈍化組合物。試驗表明，鋼渣能夠顯著降低植株中的Cd含量?？蛇m用于各種農(nóng)作物和蔬果類作物，尤其適用于降低水稻和小白菜中重金屬Cd的含量，具有重要的應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1不同重金屬阻控材料處理對小白菜Cd的影響；

圖2不同重金屬阻控材料處理對分蘗期水稻Cd的影響；

圖3不同重金屬阻控材料處理對拔節(jié)期水稻Cd的影響；

上述圖1-圖3中，不同字母均表示顯著性差異(P<0.05)。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實施例。所述方法如無特別說明均為常規(guī)方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業(yè)途徑而得。

實施例1、不同重金屬鈍化材料對小白菜植株Cd的影響

本試驗采用盆栽方法，試驗在北京市農(nóng)林科學院植物營養(yǎng)與資源研究所溫室外進行。

供試土壤為潮土，基礎(chǔ)理化性質(zhì)為含水率18.26％，pH7.44，速效磷8.64mg/kg，速效鉀95.01mg/kg，有機質(zhì)0.728％，銨態(tài)氮6.08mg/kg，硝態(tài)氮46.29mg/kg，全氮0.023％。

試驗下設(shè)5個處理，分別為不同的Cd阻控材料，組合配方和對照：沸石，赤泥，硅鉀肥，組合配方(沸石+赤泥+硅鉀肥)和CK；重復4次。

沸石為承德浩然沸石廠生產(chǎn)的過100目篩的沸石粉。主要化學成分為：二氧化硅65～69％、三氧化二鋁12～13％、氧化鈣1.8～3.3％、氯化鉀1.1～3.1％、氧化鈉0.3～2.6％、三氧化二鐵0.6～1.7％、氧化鎂0.1～1.0％，二氧化鈦0.07～0.13％。過100目篩。

硅鉀肥過100目篩。主要化學成分為氧化鉀4.5％，二氧化硅28.9％，氧化鈣32.0％，有效鋅0.0002％，有效鐵0.00064％，有效錳0.00125％。

赤泥為制鋁工業(yè)提取氧化鋁時排出的污染性廢渣，過100目篩。其主要化學成分為二氧化硅20～23％，氧化鈣46～49％，三氧化二鋁5～7％，三氧化二鐵7～10％，氧化錳1.2～1.6％，氧化鈉2.0～2.5％，氧化鉀0.2～0.4％，氧化鈦2.5～3.0％。

試供作物為小白菜(品種：華青1號)。盆栽容器為外徑25cm、高30cm的塑料盆。于2014年4月25日裝土(每盆4kg(干重))，添加硝酸鎘培養(yǎng)(添加濃度為100ppm)。各處理施肥量一致，均為雞糞200g，尿素0.4g，二胺0.8g，氯化鉀0.8g。

不同處理阻控材料添加量分別如下：沸石25g，赤泥25g，硅鉀肥10g，組合配方60g(沸石25g，赤泥25g，硅鉀肥10g；三種材料充分混合)，CK不添加。

與此同時，本試驗也開展了調(diào)整配方比例的Cd鈍化效果研究，具體設(shè)置見表1。

表1、不同配比配方設(shè)置及在小白菜上的Cd鈍化效果

于2014年5月12日播種，6月1日移栽，每盆2-3株。

各處理田間管理及生育期追肥保持一致。于2014年6月30日收獲，植株烘干，研磨后測定Cd。Cd的測定方法為原子吸收分光光度計(火焰法)。

數(shù)據(jù)在excel中整理，不同處理的Cd含量對比采用單因素方差分析，多重比較方法為LSD(P<0.05)。

試驗結(jié)果：

如圖1所示，添加阻控材料的各處理植株Cd含量均不同程度的低于CK處理，但僅配方處理達到了顯著性水平(P<0.05)，說明將沸石，赤泥和硅鉀肥組合使用更有利于降低小白菜中Cd含量。

表1為同時進行的調(diào)整的配方對小白菜Cd的鈍化效果，發(fā)現(xiàn)不同配比的配方均明顯降低了植株中的Cd含量，但效果最好的仍然是圖1中所示本發(fā)明提供的重金屬鈍化組合物配方(Cd含量為9.11mg/kg)，也即由質(zhì)量比25：25：10的沸石、赤泥和硅鉀肥組成的重金屬鈍化組合物。

實施例2、不同重金屬鈍化材料對水稻植株Cd的影響

材料與方法

本試驗采用盆栽方法，試驗在北京市農(nóng)林科學院植物營養(yǎng)與資源研究所溫室外進行。供試土壤為受鎘污染的湖南桂陽水稻土，基礎(chǔ)理化性質(zhì)為全氮3.63g/kg，有機質(zhì)79.4g/kg，堿解氮226mg/kg，有效磷38.7mg/kg，速效鉀126mg/kg，pH6.13。試驗設(shè)置及施肥量和阻控材料添加量與試驗一相同，不同之處為本試驗不人為添加鎘制劑(包括調(diào)整配方的試驗，設(shè)置見表2)。

供試作物為水稻(品種：日本晴)，于2014年4月9日播種。于2014年5月6日裝土，每盆5.7kg濕重，干重4kg，盆栽容器為外徑25cm、高30cm的塑料盆。

5月8日插秧，每盆4墩，每墩5株。各處理田間管理及生育期追肥保持一致。分別于2014年6月17日分蘗期和7月17日拔節(jié)期各取水稻1莖葉墩，植株帶回實驗室烘干，粉碎，研磨后測定Cd含量。數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法同實施例1。

試驗結(jié)果：

不同處理水稻分蘗期Cd含量如圖2所示，單獨使用沸石并未對植株Cd含量降低起到作用，而赤泥，硅鉀肥和組合處理均顯著降低了Cd的含量(P<0.05)。相比而言，組合配方的效果最佳。而在拔節(jié)期，沸石表現(xiàn)出了顯著地Cd阻控效果，但之前表現(xiàn)較好的赤泥失效；硅鉀肥和配方處理則顯著降低了植株中Cd含量，且后者的效果最佳。

由此說明，單獨使用赤泥或硅鉀肥，對水稻Cd的一致效果可能存在不穩(wěn)定性。而硅鉀肥和配方組合的效果較為穩(wěn)定，且后者效果最佳。

表2、不同配比配方設(shè)置及在水稻上的Cd鈍化效果

表2為同時進行的其他調(diào)整配方對水稻Cd的鈍化效果，可見不管在分蘗期還是拔節(jié)期，不同配比的配方均明顯降低了植株中的Cd含量，但效果最好的仍然是圖2,3中所示的配方(分蘗期Cd含量為0.079mg/kg，拔節(jié)期為0.055mg/kg)，也即由質(zhì)量比25：25：10的沸石、赤泥和硅鉀肥組成的重金屬鈍化組合物。

綜合實施例1可以看出，本發(fā)明提供的重金屬鈍化組合物對作物的Cd阻控效果最好，且具有更廣泛，更穩(wěn)定的適用性。