[发明专利]一种靶向调控土壤微生物同步重/类金属转化与温室气体减排方法与应用

说明书

本发明公开了一种靶向调控土壤微生物同步重/类金属转化与温室气体减排方法与应用，属于微生物和重金属污染土壤修复交叉技术领域。本发明首次发现通过将甲硫氨酸与有机酸盐复合可以显著促进甲硫氨酸靶向性地促进土壤微生物促进砷甲基化，同时有效降低甲硫氨酸存在的情况下的甲烷产生。本发明进一步将甲硫氨酸/有机酸盐制剂负载于具有多孔结构的改性生物炭材料内，达到了缓释的作用，有效解决了甲硫氨酸/在土壤体系快速分解的问题。另外，本发明通过将上述材料结合半胱氨酸，实现了砷汞复合污染土壤选择性甲基化砷的作用。本发明方法可有效降低水稻吸收无机砷，实现了稻米无机砷占总砷比例的大幅下调，同时抑制土壤甲烷排放及减排。

技术领域

本发明属于微生物和污染土壤修复交叉技术领域，具体涉及一种靶向调控土壤微生物同步重/类金属转化与温室气体减排方法与应用。

背景技术

稻田土壤承载着粮食生产的重要功能，是支撑世界人类生存的不可再生资源。但受到人类高强度活动与地质高背景叠加的双重影响，稻田土壤镉砷等重(类)金属污染问题突出，引发稻米重(类)金属超标，威胁人体健康。同时，稻田又是一类典型的人工湿地，是重要的温室气体(特别是甲烷)排放源。据报道，甲烷的增温效应是二氧化碳的25倍。因此，稻田土壤在实现重(类)金属污染控制、粮食安全生产的前期下，有效降低温室气体排放对实现碳中和目标具有重要的贡献。因此，探索一种可系统实现上述目标的技术策略，将对保障世界稻田可持续生产与遏制气候变化具有重要的意义。

目前，重(类)金属污染稻田土壤的修复主要基于去除和固定化两种方法，从而降低其风险。工程措施主要包括客土法、换土翻土和去表土等措施，是基于土壤重(类)金属污染一般集中在土壤表层的特性。实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，只适用于小面积严重污染土壤的修复，且能耗大，反而不利于温室气体减排，可持续性不足。固定与稳定化技术主要通过施加无机矿物材料，如专利CN201710413193，利用石灰质、腐殖质等复合材料，提高土壤pH、有机质含量等方式实现对土壤中镉砷稳定化，而发明专利CN201710243623.5利用秸秆与铁盐制备生物炭材料重(类)金属污染土壤，施用量到达了22.5-67.5t/hm²，施用量过大，无法用于大面积农田治理。我们前期的发明专利ZL201810816810.2利用泥炭土等，结合铁粉，亚铁盐等发明了三层结构的镉砷同步钝化剂，实现了砷与镉的同步高效钝化。然后，一方面，上述技术主要仅考虑重(类)金属稳定化性能与应用，没有涉及到温室气体排放的影响。已有的研究表明，泥炭更有利于甲烷的排放，反而不利于温室气体减排(Pedosphere 2009,19:409-421)；另一方面，针对土壤砷污染问题，由于有机砷无毒性，食品标准中对砷的限制往往以无机砷为依据，而上述技术主要是通过物理化学作用，实现对砷的氧化与吸附固定，无法有效降低稻米中毒性更高的无机砷占总砷的比例。因此，降总量的同时，降低无机砷的比例也是降低稻米砷健康风险的关键。

综上所述，如何有效降低土壤重(类)金属的活性，最终实现稻米重金属达标，以及温室气体减排的多目标协同治理仍然是当前面临的重大技术挑战。

发明内容

本发明的首要目的旨在解决现有技术中存在的不足与缺点，提供一种靶向调控土壤微生物同步重/类金属转化与温室气体减排方法。

本发明的另一目的是提供一种靶向调控土壤微生物同步重/类金属转化与温室气体减排制剂。

本发明的再一目的在于提供上述靶向调控土壤微生物同步重/类金属转化与温室气体减排制剂的制备方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种靶向调控土壤微生物同步重/类金属转化与温室气体减排方法，是将含有甲硫氨酸(Met)与有机酸盐(Fat)的制剂同时置于亚砷酸根和/或砷酸根污染土壤中，同步实现砷甲基化和甲烷减排。

进一步地，所述的有机酸盐为钠、钾、钙等的醋酸盐(Ace)、乳酸盐(Lac)或丁酸盐(But)中的至少一种。本发明实施例所用的均为钠盐。