[发明专利]一种螯合剂及利用其强化东南景天修复镉污染菜地的方法

说明书

本发明公开了一种螯合剂及利用其强化东南景天修复镉污染菜地的方法，该螯合剂包括黄腐酸钾和有机酸。本发明采用黄腐酸钾与有机酸联合强化，黄腐酸钾可以改善土壤结构和土壤环境，诱导土壤中多种有益菌群的形成，促进东南景天的生长；柠檬酸则可以增加土壤Cd的可溶性，促进东南景天对Cd的吸收和积累，同时在土壤中易降解，环境风险低；两种组分表现出很好的协同作用，显著提高了东南景天对土壤Cd的去除率，改善了单一施用有机酸对土壤环境带来的不利影响，且对减少农田土壤化肥使用量、缓解农田土壤重金属面源污染具有重大的实践意义。

技术领域

本发明涉及重金属污染农田土壤环境治理技术领域，更具体的说是涉及一种螯合剂及利用其强化东南景天修复镉污染菜地的方法。

背景技术

人类工农业活动如采矿、冶炼、肥料施用、污泥农用及污水灌溉等导致世界许多区域农田土壤出现不同程度的镉污染。2014年环境保护部和国土资源部联合公布的数据显示，我国土壤镉的点位超标率为7.0％，位于八大超标金属元素之首。农田土壤镉污染导致作物可食部镉累积，人体通过膳食摄入镉污染作物进而可能危害人体健康。蔬菜是人们日常饮食中必不可少的食物之一，其安全生产问题不容忽视。农田土壤镉污染引起的农产品安全问题已备受关注，在当前中国耕地资源紧缺背景下，如何保障中低浓度镉污染菜地土壤的安全利用是研究热点也是难点。

单纯的植物修复需要花费数十年的时间，而且要中断农业生产，这对人口众多，人均耕地面积较少的我国来说是不现实的。水稻是我国主要的粮食作物，占全国粮食种植面积的四分之一，其安全生产问题不容忽视。农田中的镉易被水稻吸收，运输并最终积累在稻米内，导致稻米镉超标等粮食安全问题。因此，开发一种简单高效，兼具经济和社会效益的稻田镉污染边生产边修复技术具有重要意义。

尽管近几十年来国内外学者已经通过物理、化学、生物和化学-生物联合等技术修复镉污染农田土壤，并取得一系列研究成果，但由于土壤本身的复杂性加之作物对生长环境的强烈依赖性等主要因素导致上述部分研究成果无法在真实环境或者大范围内应用。此外，农田生态系统极易受到环境和人为因素的影响，基于物理、化学及生物方法的镉生物有效性调控技术都无法持久，环境因子的波动很有可能会导致土壤镉形态的转变，从而影响作物镉吸收、累积过程。为此，如何实现Cd污染农田土壤修复目标并具有长期稳定效果是需要重点关注的方向。

植物提取，被认为是环境友好、有吸引力、美观、非侵入性、节能且具有成本效益的技术，是指利用超积累植物吸收污染土壤中的重金属并在地上部积累，收割植物地上部分从而达到去除污染物的目的。实施植物提取的前提条件是选择合适的对污染重金属有较强吸收能力的超积累植物。东南景天对Cd有很强的富集能力，但超积累植物通常因生物量低、生长比较慢、对根际环境中金属污染物活化能力弱等特点限制污染农田高效修复。而螯合剂可增加土壤重金属的可溶性，促进植物对重金属的吸收和积累，从而进一步提高植物对重金属的提取效率。有机酸能够通过螯合作用而使土壤固态重金属释放出来，增加其移动性。柠檬酸、苹果酸、聚天冬氨酸等作为重金属螯合剂均有报道，为此，小分子有机酸对污染元素在土壤中活动性的影响不容忽视。

但单一施加螯合剂常抑制植物生长，生物量减少，甚至死亡。黄腐酸钾是一种分子量相对较小、易被作物吸收利用的大分子有机化合物，具有高负载量及生理活性，富含微生物菌群和有机质，对植物具有保水、抗旱、生长调节作用，可以改善土壤结构和土壤环境，诱导土壤中多种有益菌群的形成，达到解磷、解钾、固氮的功效，促进农作物的生理代谢，促进根系发达、茎叶繁茂。目前，对于黄腐酸钾与低分子有机酸螯合诱导植物修复的研究的报道相对较少，两者配施对东南景天吸收和提取重金属的影响尚未可知。如何选择适宜的螯合剂强化植物提取是当前修复Cd污染菜地土壤急需解决的的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了螯合剂及利用其强化东南景天修复镉污染菜地的方法，通过筛选得到的螯合剂配方促进东南景天对土壤Cd的吸收，有效降低土壤Cd含量，进而降低农产品对重金属的吸收累积，实现农业的高效、安全和可持续发展。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：