[发明专利]一种改性生物质炭及其阻控重金属在蔬菜体内累积的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性生物质炭，具体涉及一种改性生物质炭及其阻控重金属在蔬菜体内累积的方法。

背景技术

2014年的《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国土壤污染总的超标点位为16.1％，其中耕地土壤的点位超标率高达19.4％，主要污染物类型为镉(Cd)、镍(Ni)、铜(Cu)、砷(As)、汞(Hg)、铅(Pb)等。近年来，菜地土壤因长期受到污水灌溉、污泥和含重金属的农药肥料施用等影响，已经成为耕地土壤中接受重金属污染物种类和数量较多且较为集中的土壤类型。在对南京城郊零散菜地土壤与蔬菜中的重金属含量检测时发现，蔬菜中Cd、Zn、Pb的含量均较高，尤其是Pb、Cd的含量大大超过了国家食品卫生标准。我国南方红壤地区水热资源充足，其粮食和蔬菜的产量都占到了较大的市场份额。为了充分保障蔬菜的市场供给，这些地区长期大量施用化肥农药已经带来了严重的土壤重金属复合污染问题。同时，由于红壤风化程度高，养分含量低，并且呈强酸性(pH≈4.5)，重金属污染物尤其是具有较强生物富集性和毒性的Cd进入红壤后，其重金属活性较高，这将会增加蔬菜植株对重金属的吸收和进入食物链的风险。据我国居民日平均食物消费结果计算显示，这些蔬菜中的重金属元素能够给食用者带来健康风险，Cd引起的健康风险更是高达42.17％。由此可见，我们有必要开展红壤菜地上重金属的修复治理工作，进而降低其生态环境风险。

目前，我国耕地土壤重金属超标点位主要是以中低度重金属污染为主。因此，为实现农业正常生产和土壤重金属修复的双重目标，我们应采取向土壤中添加改良剂(又称钝化剂)将重金属向低溶解、被固定的、低毒形态转化，减少重金属在植株体内的富集，达到保障农业生产的同时，降低污染重金属环境风险的目的。

目前，广泛使用的土壤钝化修复剂主要包括无机钝化剂和有机钝化剂两大类。其中，磷酸盐类化合物如羟基磷灰石(hydroxyapatite，简称HAP)是当前应用较为广泛的钝化修复剂。胡田田(胡田田.纳米羟基磷灰石对重金属铜和铅污染土壤的修复研究[D].安徽农业大学,2012.)通过小区田间试验证实微米级HAP能够有效降低土壤中可交换态和碳酸盐结合态Cu的含量，减少Cu的生态环境风险。而在无机钝化剂之外，大量研究发现有机钝化剂如生物炭对中低度重金属污染的农田土壤，也具有良好的生态钝化修复效果；在保障农产品产量和品质的同时，实现了大量农林剩余物、畜禽废物等资源化循环利用。尤其是能够降低南方酸性红壤上重金属的生物有效性。此外，生物炭表面大量的无机离子如Na、Ca、Mg、P等是生物炭碱性和养分的重要来源。

尽管越来越多的研究和专利已经开始关注HAP和生物炭对土壤重金属污染的修复能力，但较少有人研究两种材料优化结合后对土壤重金属的修复能力和降低蔬菜体内重金属富集、提高蔬菜品质的能力。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改性生物质炭及其阻控重金属在蔬菜体内累积的方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种改性生物质炭，包括质量比为0.5-5:1的羟基磷灰石和生物质炭。

上述羟基磷灰石为微米级。

上述生物质炭为玉米秸秆生物质炭或松针生物质炭。

上述的一种改性生物质炭的制备方法，包括以下步骤：

A1、溶解：按一定的质量比，混合生物质炭与羟基磷灰石后溶于水中；

A2、震荡：将上述水溶液放入恒温震荡箱中震荡一段时间后，调节PH值；

A3、超声：继续使用微波超声一段时间后，烘干、磨碎过筛，制得改性生物质炭。

利用上述的一种改性生物质炭阻控重金属在蔬菜体内累积的方法，将发芽一段时间后的蔬菜幼苗以内含重金属污染土壤的根袋的培养方式种植在花盆中，在蔬菜生长一段时间后将改性生物质炭以一定质量百分比与根袋内土壤混匀，在培养一段时间后收获蔬菜。

上述改性生物质炭为根袋内土壤的质量的2-8％。

上述蔬菜幼苗发芽时间为5d，生长时间为10d，培养时间为40d。

上述根袋为圆柱形，直径d＝8.3cm,高度h＝10cm；花盆的直径d＝31cm，高h＝11cm。

上述蔬菜包括油麦菜、菠菜。

本发明的有益之处在于：天然矿物改性的生物质炭材料能够显著提高Cd污染红壤上植物根际土壤的pH值和有机质含量，降低根际土壤中Cd的生物可利用性，降低Cd在蔬菜地上可食用部分中的积累，增加蔬菜叶片中N、P元素的含量，保障蔬菜的安全性，提高蔬菜的品质，成本较低且不易产生二次污染。