一种抑止水稻吸收并降低稻谷重金属含量的钝化剂及其应用及使用方法技术

本申请涉及环境化学领域，具体公开了一种抑止水稻吸收并降低稻谷重金属含量的钝化剂及其应用及使用方法。钝化剂由包含以下重量份的原料混合而成：磷酸盐10～20份；无机碱性物质5～10份；多硫化钙5～10份；硅肥10～20份；无机絮凝剂10～20份；铁氧化物15～25份；锰氧化物10～20份；钝化剂应用于含有重金属的稻田中，重金属为铅、镉、砷、汞、铬中的一种或多种的组合；钝化剂的使用方法包括以下步骤：S1、中耕稻田，同时撒钝化剂；S2、泡水。本申请的钝化剂具有抑制水稻对重金属的吸收，降低稻谷中的重金属含量的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种抑止水稻吸收并降低稻谷重金属含量的钝化剂及其应用及使用方法
本申请涉及环境化学领域，更具体地说，它涉及一种抑止水稻吸收并降低稻谷重金属含量的钝化剂及其应用及使用方法。
技术介绍
水稻是世界上主要的粮食作物之一，全球一半以上的人口以大米为主食。在水稻的生长过程中，需要从稻田中汲取营养物质。然而由于日益恶化的土壤重金属污染，被污染的稻田中含有的重金属如铅、镉、砷、汞、铬具有较强的化学活性、生物有效性，不仅影响水稻的产量，还易被水稻吸收而残留在稻谷中，通过食物链危害人类的生命和健康，带给人们的生活重大隐患和威胁。
技术实现思路
为了抑制水稻对重金属的吸收，降低稻谷中的重金属含量，本申请提供一种抑止水稻吸收并降低稻谷重金属含量的钝化剂及其应用及使用方法。第一方面，本申请提供一种抑止水稻吸收并降低稻谷重金属含量的钝化剂，采用如下的技术方案：一种抑止水稻吸收并降低稻谷重金属含量的钝化剂，所述钝化剂由包含以下重量份的原料混合而成：磷酸盐10～20份；无机碱性物质5～10份；多硫化钙5～10份；硅肥10～20份；无机絮凝剂10～20份；铁氧化物15～25份；锰氧化物10～20份。通过采用上述技术方案，稻田泡水之前，钝化剂加入到稻田内，硅肥提供了水稻最喜爱的硅元素，在水稻根部，水稻更易吸收硅，从而对铅、镉、砷、汞、铬产生竞争吸附作用，减少了水稻根部对各重金属的吸收量。多硫化钙和无机絮凝剂快速溶解于稻田原有的水中，作为反应平台，将Cr6+还原成低毒的Cr3+，降低了稻田土壤中铬的化学活性、生物有效性，使其不易在稻田土壤中移动，从而减少了水稻根部对铬的吸收量。稻田泡水之后，锰氧化物和铁氧化物在长期泡水的还原条件下产生Fe2+、Mn2+，在水稻根部与Cd2+、Pb2+、Hg2+产生竞争吸附作用，减少了水稻根部对镉、铅、汞的吸收量，之后多硫化钙溶解产生的S2-与稻田土壤中未被水稻根部吸收的Cd2+、Pb2+、Hg2+反应，产生不易溶解的沉淀物，降低了镉、铅、汞的化学活性、生物有效性，使镉、铅、汞稳定地置于稻田土壤中，进一步减少了水稻根部对镉、铅、汞的吸收量。锰氧化物先将稻田土壤中的AS3+氧化成低毒的As5+,一方面，As5+被铁氧化物吸附，另一方面，无机絮凝剂如硫酸亚铁水合物与As5+结合形成不易溶解的沉淀物FeAsO4,从上述两个方面降低了土壤中砷的化学活性、生物有效性，从而减少了水稻根部对砷的吸收量。采用磷酸盐如磷酸氢钙，无机碱性物质如生石灰粉，二者结合易产生羟基磷酸钙，在吉布斯自由焓的作用下，与稻田土壤中所含游离的重金属反应可形成非生物有效性、稳定化、无害的各种磷盐重金属矿物质，强化以及深化对稻田土壤中铅、镉、砷、汞、铬的化学活性、生物有效性的降低作用,从而减少水稻根部对它们的吸收量。而硅肥会通过吸附、粘结或离子交换等方式捕捉游离的重金属，无机絮凝剂则在钝化剂各微粒之间“架桥”，使游离的重金属与钝化剂各微粒反应，加速、催化络合式磷盐重金属矿物质的生成。以铅为例，铅钝化和无害化的钙取代反应如下：5Pb2++Ca5(PO4)3(OH)→5Ca2++Pb5(PO4)3(OH)，即生成羟基磷铅矿。由于无机絮凝剂可提供铁离子、铝离子或硫酸根离子，可与羟基磷铅矿形成络合式铁磷铅矿---PbFe3(PO4)(OH)6SO4，或络合式铝磷铅矿---PbAl3(PO4)2(OH)6SO4，二者均可在稻田土壤中稳定存在。镉钝化和无害化的钙取代反应如下：5Cd2++Ca5(PO4)3(OH)→5Ca2++Cd5(PO4)3(OH)，即生成羟基磷酸镉。砷稳定化和无害化反应学理主要是AsO43-取代Ca5(PO4)3(OH)中的PO43-的吉布斯效应，生成羟基磷酸砷。对重金属铬而言,Cr3+会与Ca5(PO4)3(OH)反应形成络合式羟基磷酸铬矿物质。此外，Cr3+也会被PO43-反应生成难溶物铬磷酸矿。对重金属汞而言，Hg2+与磷酸盐反应生成汞磷酸矿。水稻是典型喜硅、积硅的作物，对硅需求量较多，硅肥能减少磷肥在土壤中的固定，活化土壤中的磷和促进水稻根部对磷的吸收，提高磷肥的利用，而磷酸盐便属于对水稻生长有益的磷肥，因此硅肥还可对磷酸盐的上述钝化重金属的反应过程起到有效的促进作用和协同效应。另外，上述各磷盐重金属矿物质的形成过程中形成了有效的热动力平衡效应，使得各物质可以在稻田土壤中稳定存在，即使经过较长时间或者在酸雨环境中，也不会分解而重新释放出各重金属离子，大大降低了水稻根部对稻田土壤中铅、镉、砷、汞、铬的吸收量。因此，在各物质的协同、促进、强化作用下，钝化剂首先在水稻根部吸收重金属的过程中起到竞争吸附作用，抑制水稻对重金属的吸收反应，然后对游离的重金属进行氧化、还原、吸附、离子交换等，降低重金属的化学活性、生物有效性，生成难溶性的沉淀物，降低重金属的迁移性，使重金属稳定地留存于稻田土壤中，而不会迁移到水稻根部处被吸收，获得了降低水稻对重金属的吸收量，降低稻谷中重金属的含量的效果。可选的，所述磷酸盐为磷酸三钙、磷酸氢钙、重过磷酸钙、过磷酸钙和钙镁磷肥中的一种或多种的组合。通过采用上述技术方案，采用上述物质时，磷酸盐能更有效地附着在稻田土壤颗粒表面，且不易流失，在稻田土壤结构体中形成一层保障膜，缠绕、编结游离性的重金属，从而便于钝化剂中各原料与重金属发生反应，促进各反应的进行。可选的，所述无机碱性物质为白云石粉、石灰石粉和生石灰粉中的一种或多种的组合。通过采用上述技术方案，采用上述物质时，溶于水会产生OH-，以促进络合式磷盐重金属矿物质的生成，使重金属更稳定地留存在稻田土壤中，而不易被水稻根部吸收。可选的，所述硅肥为枸溶性硅肥。通过采用上述技术方案，枸溶性硅肥具有较强的吸附力，强化了钝化剂中各原料与重金属的结合能力，促进各反应的进行；并能提高磷肥在土壤中的活性，活化土壤中的磷和促进根系对磷的吸收，提高磷肥的利用率。同时，枸溶性硅肥还可以提供水稻所需的硅元素，提高水稻产量。可选的，所述无机絮凝剂为硫酸铝、明矾、硫酸铁、硫酸亚铁水合物、聚合硫酸铝、聚硅酸铁、聚合硫酸铁和改性无机絮凝剂中的一种或多种的组合。通过采用上述技术方案，无机絮凝剂可以直接或间接提供络合的Fe3+、Al3+或SO42-，并有絮凝功能，能够强烈吸附游离的重金属离子，通过吸附、桥架、交联等作用，加速络合式磷盐重金属矿物质的生成。可选的，所述铁氧化物为磁铁矿粉、天然赤铁矿粉、针铁矿粉、氧化铁粉中的一种或多种的组合。通过采用上述技术方案，采用上述物质时，铁氧化物对砷离子和镉离子具有较强的吸附作用。可选的，所述锰氧化物为天然锰矿石粉、二氧化锰和锰砂滤料中的一种或多种的组合。通过采用上述技术方案，采用上述物质时，锰氧化物不仅可以氧化有毒的As3+成为低毒的As5+，还可以强烈吸附铅离子、汞离子、六价铬离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑止水稻吸收并降低稻谷重金属含量的钝化剂，其特征在于：所述钝化剂由包含以下重量份的原料混合而成：/n磷酸盐10～20份；/n无机碱性物质5～10份；/n多硫化钙5～10份；/n硅肥10～20份；/n无机絮凝剂10～20份；/n铁氧化物15～25份；/n锰氧化物10～20份。/n

【技术特征摘要】
1.一种抑止水稻吸收并降低稻谷重金属含量的钝化剂，其特征在于：所述钝化剂由包含以下重量份的原料混合而成：
磷酸盐10～20份；
无机碱性物质5～10份；
多硫化钙5～10份；
硅肥10～20份；
无机絮凝剂10～20份；
铁氧化物15～25份；
锰氧化物10～20份。


2.根据权利要求1所述的一种抑止水稻吸收并降低稻谷重金属含量的钝化剂，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸三钙、磷酸氢钙、重过磷酸钙、过磷酸钙和钙镁磷肥中的一种或多种的组合。


3.根据权利要求1所述的一种抑止水稻吸收并降低稻谷重金属含量的钝化剂，其特征在于：所述无机碱性物质为白云石粉、石灰石粉和生石灰粉中的一种或多种的组合。


4.根据权利要求1所述的一种抑止水稻吸收并降低稻谷重金属含量的钝化剂，其特征在于：所述硅肥为枸溶性硅肥。


5.根据权利要求1所述的一种抑止水稻吸收并降低稻谷重金属含量的钝化剂，其特征在于：所述无机絮凝剂为硫酸铝、明矾、硫酸铁、硫酸亚铁水合物、聚合硫酸铝、聚硅酸铁、聚合硫酸铁和改性无机絮凝剂中的一种或多种的组合。


6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，石翰勋，
申请(专利权)人：上海彩凤环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31