CN113732051A

CN113732051A - 一种修复重金属污染农田的方法

Info

Publication number: CN113732051A
Application number: CN202111080136.4A
Authority: CN
Inventors: 李中贤; 董学亮; 刘珂珂; 余学军; 宋跃; 刘小培; 靳瑞文; 王俊伟
Original assignee: High and New Technology Research Center of Henan Academy of Sciences; Henan Academy of Sciences
Current assignee: High and New Technology Research Center of Henan Academy of Sciences; Henan Academy of Sciences
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2021-12-03
Anticipated expiration: 2041-09-15
Also published as: CN113732051B

Abstract

本发明属于环保技术领域，涉及一种修复重金属污染农田的方法。该方法将植物修复和化学修复技术相结合，优势互补改善技术和经济可行性。选用绿洲一号菌草种植于农田里，在其生长的前期施加钝化剂，减少绿洲一号菌草对重金属的吸收，收割嫩草用于饲料。在绿洲一号菌草生长后期施加表面活性剂、植物生长调节剂，促进绿洲一号菌草吸收重金属，同时提高产量，收割老草用于建筑材料。与现有技术相比，该修复方法可实现边生产边修复，具有较好的技术和经济可行性。

Description

一种修复重金属污染农田的方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及修复重金属污染农田的方法。

背景技术

农田重金属污染关系农产品质量安全和农田生态系统健康，是世界性的重大环境问题，相比水和大气污染，农田重金属污染具有隐蔽性、滞后性和累积性等特点，危害严重而且很难逆转恢复，严重威胁生态环境、粮食安全和人体健康。目前的农田重金属污染治理技术主要有物理法、化学法、生物法和农艺调控等，存在成本高、周期长、见效慢等缺点。

自Chaney,R.L.等提出采用超积累植物修复重金属污染土壤后，植物修复成为国内外研究热点，但受制于植物生物量小、生长速率缓慢、对重金属的活化能力有限等缺点，其修复效率较低，很难修复污染程度高的重金属污染土壤，同时富集重金属的植物如何处置直接影响修复成本，传统的焚烧法所需设备以及运行费用昂贵，并且浪费资源、增加二氧化碳排放，是制约植物修复经济可行性的重要因素之一，亟需开发资源化利用技术。

理想的重金属污染农田修复植物应具有生物量大、可富集重金属、易种植管理和安全利用等特点。绿洲一号菌草是多年生草本植物，在中国北方地区可安全越冬，并且具有产量高、环境适应性强、易种植管理和用途广泛等特点。我们经过田间试验，发现其对北方旱作农田中的镉、铅等重金属有较好的富集效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿洲一号菌草结合化学调控用于修复重金属污染农田的方法，实现边生产边修复，降低修复成本，改善技术经济可行性。

为实现本发明目的，本发明所采取的技术方案是：将植物修复和化学修复技术相结合，在绿洲一号菌草生长的前期施加钝化剂，减少绿洲一号菌草对重金属的吸收，收割1-2茬嫩草用于饲料；在绿洲一号菌草生长的后期施加植物生长调节剂和表面活性剂，促进绿洲一号菌草吸收重金属，同时提高产量，收割老草用于建筑材料。

所述钝化剂是聚丙烯酸和/或膦酰基聚丙烯酸。

所述植物生长调节剂为吲哚丁酸钾或萘乙酸钠。

所述表面活性剂为[2-(3,4-二氯苯氧)-乙基]十二烷基二乙基溴化铵(DCPTA-12)。

所述钝化剂用量为80-200g/亩。

所述植物生长调节剂钾或萘乙酸钠，用量为4-20g/亩。

所述表面活性剂的用量为20-40g/亩。

本发明优点：将绿洲一号菌草种植于农田里，结合化学调控，实现修复重金属污染农田，前期使用分子量1500-4500的聚丙烯酸和/或膦酰基聚丙烯酸作为钝化剂冲施到土壤中，降低绿洲一号对重金属的吸收，使嫩草符合饲料卫生标准GB 13078-2017，收割后可用于饲料。后期施加植物生长调节剂吲哚丁酸钾或萘乙酸钠，同时加入阳离子表面活性剂[2-(3,4-二氯苯氧)-乙基]十二烷基二乙基溴化铵，提高绿洲一号的产量和对重金属的吸收，收割老草用于代替木材生产纤维增强覆面木基复合板等建筑材料，经济效益、社会效益和环境效益良好，实现边生产边修复，利于推广应用。

具体实施方式

为对本发明进行更好地说明，举实施如下：

聚丙烯酸(QSY1000，分子量2000-3000)和膦酰基聚丙烯酸(QSYH1001，分子量1500-2000；YHA3000，分子量2800-3500；QSYH1003，分子量3500-4500)购自河南清水源科技股份有限公司。

实施例1-11

把一块重金属污染农田(经测定土壤中Cd含量3.3mg/kg；Pb含量280mg/kg)分割为20m*5m每块的试验田。2019年4月3日统一种植绿洲一号，第二天浇水并冲施钝化剂。2019年5月20日绿洲一号生长到约1.0-1.3米高，收割第一茬嫩草，第二天浇水再冲施一次钝化剂。2019年6月15日绿洲一号生长到约1.0-1.3米高，收割第二茬嫩草。十天后浇水并同时冲施植物生长调节剂和表面活性剂，1个月后再浇水并冲施同样量的植物生长调节剂和表面活性剂，2019年12底月收割老草。分别计量第一次嫩草、第二次嫩草和老草的产量并测定其铅和镉含量。

按照同样的方法，共进行了11个实施例实验，各实施例处理所使用的钝化剂、表面活性剂、植物生长调节剂及其用量见表1。对比实施例除不施加钝化剂、表面活性剂和植物生长调节剂外，与实施例同样种植和管理，实施例及对比实施例的产量和重金属含量检测结果见表2。

表1不同实施例中钝化剂、表面活性剂、植物生长调节剂及其用量

表2绿洲一号产量和重金属含量检测结果

(重金属含量均为菌草折算成干物质含量88％的计算结果)

由上表可知，与对比实施例相比，添加钝化剂后第一茬嫩草对重金属Pb的吸收减少了10.2％-21.0％，对Cd的吸收减少了20.4％-34.5％；第二茬嫩草对重金属Pb的吸收减少了10.1％-19.2％，对Cd的吸收减少了20.2％-33.0％，满足了饲料卫生标准GB13078-2017的要求。后期添加植物调节剂和表面活性剂使老草的产量增加了11.6％-28.8％，对重金属Pb的吸收提16.4％-27.1％，对重金属Cd的吸收提高15.2％-26.5％。

实施例12[2-(3,4-二氯苯氧)-乙基]十二烷基二乙基溴化铵(DCPTA-12)的合成方法

[2-(3,4-二氯苯氧)-乙基]二乙基胺50g，加入100mL乙酸乙酯溶液中，随后加入50g 1-溴十二烷，加热回流6小时，冷却后加入石油醚搅拌，过滤出固体，用石油醚洗涤后真空干燥，获得产品[2-(3,4-二氯苯氧)-乙基]十二烷基二乙基溴化铵88g，收率90％。

¹HNMR(400MHz，CDCl₃)δ7.37(d,J＝9.2Hz,1H),7.05(d,J＝2.8Hz,1H),6.91(dd,J₁＝9.2Hz,J₂＝3.2Hz,1H),4.59(t,J＝4.6Hz,2H),4.20(t,J＝4.4Hz,2H),3.66-3.60(m,4H),3.41-3.37(m,2H),1.79(m,2H),1.48(t,J＝7.2Hz,6H),1.38-1.26(m,18H),0.88(t,J＝6.8Hz,3H)；

¹³C NMR(100MHz，CDCl₃)δ155.9,132.9,130.8,125.2,116.7,114.3,62.6,59.1,57.1,54.9,31.7,29.4,29.2,29.2,29.1,29.0,26.3,22.4,22.1,13.9,8.2.。

Claims

1.一种修复重金属污染农田的方法，其特征在于，将绿洲一号菌草种植于农田里，在绿洲一号菌草生长的前期施加钝化剂，减少绿洲一号菌草对重金属的吸收，收割嫩草用于饲料；后期施加表面活性剂及植物生长调节剂，促进绿洲一号菌草吸收重金属，收割老草用于建筑材料；

所述钝化剂选自聚丙烯酸和/或膦酰基聚丙烯酸；

所述植物生长调节剂为吲哚丁酸钾或萘乙酸钠；

所述表面活性剂为 [2-(3, 4-二氯苯氧)-乙基]十二烷基二乙基溴化铵。

2.根据权利要求1所述修复重金属污染农田的方法，其特征在于，

所述钝化剂用量为80-200g/亩；

所述植物生长调节剂吲哚丁酸钾或萘乙酸钠，用量为4-20 g/亩；

所述表面活性剂的用量为20-40 g/亩。