[发明专利]一种同步降低酸性镉砷复合污染稻田稻米镉砷含量的方法

说明书

本发明提供一种同步降低酸性镉砷复合污染稻田稻米镉砷含量的方法。本发明主要利用持续淹水条件下，通过在土壤中施用足量钙基pH调节剂至弱碱性(pH＝7.0～7.5)，联合施用适量磁铁矿、可溶性硫化物，达到缓解Cd、As对水稻的毒害和显著降低籽粒Cd、As含量的效果，尤其是稻米籽粒中As含量降低显著。所施加的原料均成本低廉且施用方法简单，成效显著，易于大规模推广。

技术领域

本发明涉及土壤污染修复技术领域，尤其是一种同步降低酸性镉砷复合污染稻田稻米镉砷含量的方法。

背景技术

由于金属矿山开采、工业废弃物排放、含镉/砷(Cd/As)农药、化肥及有机肥的大量施用导致稻田存在Cd、As复合污染。据环保部、国土部2014年发表的《全国土壤污染状况调查公报》，我国耕地中Cd点位超标率达到7.0％，As超标率达到2.7％，在污染元素中排第一和第三位。与其它元素相比，Cd、As是较易被水稻吸收并转运至水稻籽粒的元素。而水稻是我国主要粮食作物，即使长期低剂量摄入Cd、As也会造成健康风险，降低Cd、As污染稻田生产稻米镉砷含量是关系人群健康和农业可持续发展的重大环境与食品安全问题。

稻田镉、砷复合污染的修复是环境领域的一个难题。镉、砷化学性质迥异，较低的氧化还原电位有助于降低镉的植物吸收，但砷还原会导致毒性加剧。较高的pH有利于稳定Cd但会增加As的溶解性。通过调节土壤pH和氧化还原电位(Eh)难以同时调控Cd、As活性，这给稻田Cd、As复合污染的土壤修复与水稻安全生产带来困难与挑战。当前土壤镉砷复合污染治理的技术手段较为缺乏。目前主要的修复手段有(1)超累积植物提取：利用种植对镉或砷超量累积的植物吸收镉、砷，通过收获植物，降低土壤镉砷含量，但该方法对中重度污染土壤存在修复周期长，占用耕地、费用高等问题。(2)土壤钝化修复：铁锰基材料、生物炭材料、粘土矿物等材料：这一类方法虽然对镉砷起到了一定的固定作用，但这些方法成本较高，存在镉砷二次再释放风险。(3)叶面调控：通过叶面喷施外源硅(Si)、硒(Se)、锌(Zn)等控制稻米镉或砷，因其用量少，成本低、受到关注，但这些调理剂主要针对单一重金属，同时叶面调理剂也存在效果不稳定，修复效率亟需提高的问题。

虽然也有学者对同时降低土壤及稻米中的镉砷含量的方法进行了研究，例如中国专利CN110144224A中选用硫代硫酸钠原位提取-零价铁吸附固定的镉砷同步修复的思路，但是其中使用的硫代硫酸钠容易被空气中的氧气氧化生成二氧化硫，而二氧化硫易被湿润的粘膜表面吸收生成亚硫酸、硫酸，对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用；本课题组也有研究(例如中国专利CN112845564A)采用可溶性硫化物(如K₂S)与钙基pH调节剂(如碳酸钙)共同施用来降低土壤中镉砷含量，但是由于实际污染的土壤中，当As元素的污染程度远远高于Cd元素，上述调节剂对As元素的抑制性较弱。

因此，针对高As含量的酸性镉砷复合污染稻田，需要开发一种新的成本低、施用简单且稳定高效(尤其是对As的高效抑制)的同步降低酸性镉砷复合污染稻田稻米镉砷含量的方法。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，克服现有的土壤镉砷修复调节剂对As的抑制效果较差的缺陷，提供一种新的、成本低、施用简单且稳定高效(尤其是对As的高效抑制)的同步降低酸性镉砷复合污染稻田稻米镉砷含量的方法。通过本发明，可以低成本，安全、同步降低稻米镉砷含量，达到安全生产目标。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种同步降低酸性镉砷复合污染稻田稻米镉砷含量的方法，包括如下步骤：

S1.在水稻种植前，使酸性镉砷复合污染的稻田土壤表面覆盖水层≥4cm，并在水稻整个生育期内保持土壤表面淹水直至收获；

S2.向S1.得到的淹水的土壤中加入钙基pH调节剂调节土壤pH至7.0～7.5；

S3.向S2.得到的土壤中加入磁铁矿、可溶性硫化物混合均匀即可；