本發(fā)明涉及稻田土壤污染治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種除去稻田土壤中重金屬的方法。

背景技術(shù)：

有毒重金屬在土壤污染過程中具有隱蔽性、長期性、不可降解和不可逆轉(zhuǎn)性的特點，它們不僅導(dǎo)致土壤肥力與作物產(chǎn)量、品質(zhì)下降，還易引發(fā)地下水污染，并通過食物鏈途徑在植物、動物和人體內(nèi)累積。因此，土壤系統(tǒng)中重金屬的污染和防治一直是國內(nèi)外研究的熱點和難點。

目前對重金屬污染的治理主要包括物理/化學(xué)修復(fù)技術(shù)以及生物修復(fù)技術(shù)。物理/化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要包括客土、換土、土壤淋洗、熱解吸法、固化/穩(wěn)定化以及離子拮抗技術(shù)等等，但這些方法工程量大、成本高，并且只是降低了重金屬在表層土壤中的含量或者僅僅改變了重金屬在土壤中的存在形態(tài)，并未從根本上去除土壤中的重金屬，同時還可能存在二次污染的問題。

生物修復(fù)是目前重金屬污染土壤修復(fù)的研究熱點，它是指利用動物、植物或微生物的生命代謝活動，削減土壤環(huán)境中的重金屬含量或通過改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)從而降低其毒性。植物修復(fù)作為生物修復(fù)的一種主要方式，與物理/化學(xué)方式相比廉價、無二次污染，具有更高的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

水稻具有富集重金屬鎘的習(xí)性，是吸收鎘能力最強(qiáng)的大宗谷類作物，但研究表明收割水稻地上部分(稻谷+秸稈)，每年帶走的cd僅占土壤總量的0.26％，其他重金屬的移除量則更少，因此依靠移除水稻收獲物的辦法修復(fù)受重金屬污染的農(nóng)田收效甚微。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種除去稻田土壤中重金屬的方法。

技術(shù)方案如下：一種除去稻田土壤中重金屬的方法，其關(guān)鍵在于：首先栽培水稻，水稻成熟后收割稻穗保留稻茬，然后蓄水對稻茬進(jìn)行淹水處理，從而使稻茬吸附稻田土壤中的重金屬元素。

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案利用收割水稻后的廢棄稻茬結(jié)合淹水處理來吸附稻田土壤中殘留的重金屬，無需再另外種植吸附植物，且利用的是農(nóng)產(chǎn)品廢棄物，為治理土壤重金屬污染提供了一種新方法。

作為優(yōu)選：在對稻茬進(jìn)行淹水處理的同時放入魚。采用此方案由于腐爛后的稻茬對土壤中的重金屬具有更強(qiáng)的吸附作用，而魚的活動可對土壤起到攪動作用，不僅加快了土壤中重金屬的釋放，也加快了稻茬的死亡速度，從而提高了稻茬對重金屬的吸附作用。

上述稻茬的高度為10-120厘米。

上述淹水處理時蓄水深度大于等于所述稻茬的高度。采用此方案稻茬全部被水淹后腐爛速度加快，對稻田土壤中的重金屬吸附量增加。

上述淹水處理的時間為0.5-4個月。采用此設(shè)計淹水處理的時間不會太長，剛好為冬季水稻收割后到春季水稻栽種前的修整時間，既不會影響水稻的種植，同時充分利用的土壤的修養(yǎng)時間來治理重金屬污染，有利于提升下季栽種的作物質(zhì)量。

上述重金屬為鎘、鉛或鉻。

有益效果：采用本發(fā)明的有益效果是利用收割水稻后的廢棄稻茬結(jié)合淹水處理吸附土壤中殘留的重金屬，利用的作物是水稻收割后的農(nóng)產(chǎn)品廢棄物，不影響水稻的產(chǎn)量，且無需單獨種植，為治理稻田土壤重金屬污染提供了一種新方法。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實施例1，一種除去稻田土壤中重金屬的方法，首先選取四塊試驗區(qū)域，然后在各試驗區(qū)域內(nèi)填埋試驗土壤(試驗土壤中含有一定量的鎘、鉻、鉛)。種植水稻前在各試驗區(qū)域內(nèi)分別播撒0.5kg兔肥作為基肥，然后按常規(guī)種植方法栽培水稻，栽培水稻后在水稻的分蘗期，在各試驗區(qū)內(nèi)分別追加28g復(fù)合肥(n:p:k＝2:2:3)。

水稻成熟后收割稻穗保留稻茬，保留的稻茬高度均為50厘米，并測定此時各試驗區(qū)域內(nèi)的稻茬根、莖、葉內(nèi)的鎘、鉻、鉛的含量，然后將四個試驗區(qū)的淹水深度分別設(shè)置為0厘米、30厘米、50厘米、70厘米，淹水50天后再測定稻茬根、莖、葉中的鎘、鉻、鉛含量，探究不同淹水深度對稻茬吸附重金屬的影響，并計算淹水處理后各試驗區(qū)域內(nèi)稻茬各部位鎘、鉻、鉛的增長百分率。

實施例2，一種除去稻田土壤中重金屬的方法，本實施例與實施例1的不同之處在于，每個試驗區(qū)域的淹水深度均設(shè)置為50厘米，四個試驗區(qū)的淹水時間分別設(shè)定為15天、50天、85天、120天，淹水結(jié)束后測定稻茬根、莖、葉中的鎘、鉻、鉛含量，探究不同淹水時間對稻茬吸附重金屬的影響，并計算淹水處理后各試驗區(qū)域內(nèi)稻茬各部位鎘、鉻、鉛的增長百分率。

實施例3，一種除去稻田土壤中重金屬的方法，本實施例與實施例1的不同之處在于，四個試驗區(qū)域保留的稻茬高度分別為10、50、90、120厘米，每個試驗區(qū)域內(nèi)淹水高度與保留的稻茬高度相同，即此時保留的稻茬均被全部浸沒在水體中，淹水50天后測定稻茬根、莖、葉中的鎘、鉻、鉛含量，探究不同高度的稻茬對重金屬的吸附情況，并計算淹水處理后各試驗區(qū)域內(nèi)稻茬各部位鎘、鉻、鉛的增長百分率。

實施例4，一種除去稻田土壤中重金屬的方法，本實施例與實施例1的不同之處在于，僅選取兩塊試驗區(qū)域，兩塊試驗區(qū)域內(nèi)保留的稻茬高度均為50厘米且淹水深度也均為50厘米，其中一個試驗區(qū)域僅進(jìn)行淹水處理，另一個試驗區(qū)域在淹水同時放入30尾建鯉，淹水50天后測定稻茬根、莖、葉中的鎘、鉻、鉛含量，探究放魚或不放魚對淹水后稻茬吸附重金屬的影響，并計算淹水處理后各試驗區(qū)域內(nèi)稻茬各部位鎘、鉻、鉛的增長百分率。

下面結(jié)合試驗數(shù)據(jù)進(jìn)一步說明本發(fā)明。

表1實施例1中淹水試驗后稻茬各部位的重金屬增長率(％)

從表1可以看出淹水深度為0即不淹水時，各試驗區(qū)域中稻茬根的鎘、鉻、鉛含量分別增加了17.39％、4.43％、7.12％，莖分別增加了10.00％、9.21％、10.61％，葉分別增加了14.29％、9.31％、10.34％，這是因為稻茬本身對重金屬就有一定的吸附作用；淹水深度為30厘米時，根的鎘含量與不淹水相比增加了近1倍，莖的鎘含量增加了3倍，葉的鎘含量增加了約5倍，鉻含量、鉛含量也有顯著增加，這說明淹水處理與不淹水相比能顯著提升稻茬各部位的重金屬含量，稻茬各部位吸附的重金屬均來自于稻田土壤，因此淹水處理后稻田土壤內(nèi)的重金屬含量顯著降低；淹水深度為50厘米時，與不淹水相比，根的鎘含量增加了約3倍，莖的鎘含量增加了16倍，葉的鎘含量增加了約30倍，鉻含量、鉛含量也有顯著增加，這是因為淹水深度越深，稻茬浸沒在水體中的部位越多，對重金屬的吸附效果越好，特別是腐爛后的葉對土壤重金屬的吸附效果大大提升，有效降低了稻田土壤內(nèi)的重金屬含量；淹水深度為70厘米時，與不淹水相比根的鎘含量增加了約3.5倍，莖的鎘含量增加了12倍，葉的約增加了約30倍，鉻含量、鉛含量也有所增加，這一數(shù)據(jù)與淹水深度為50厘米的相比，各部位重金屬含量增長不明顯，這是因為保留的稻茬高度僅為50厘米，當(dāng)淹水深度達(dá)到50厘米時稻茬已全部浸沒在水體中，作為吸附重金屬的主體稻茬并沒有隨之增長，繼續(xù)增加淹水深度效果并不明顯。因此當(dāng)淹水深度等于或大于稻茬高度時，保留的稻茬被全部浸沒在水體中，此時的吸附效果最好。

表2實施例2中采用不同淹水時間處理后稻茬各部位的重金屬增長率(％)

從表2可以看出，稻茬內(nèi)重金屬含量隨著淹水時間的增長而不斷增大，這是因為當(dāng)淹水時間較短時，稻茬還未徹底死亡，吸附效果不理想，淹水時間足夠長后，稻茬徹底死亡腐爛，死亡后的稻茬對重金屬吸附效果更好。但是當(dāng)淹水時間大于50天后，隨著淹水時間的增長，稻茬各部位重金屬增長率不顯著，因此淹水時間為50天左右時最好。

表3實施例3中保留不同高度的稻茬進(jìn)行淹水處理后稻茬各部位的重金屬增長率(％)

從表3可以看出，隨著保留的稻茬高度的增加，稻茬根、莖、葉中的重金屬含量總體呈現(xiàn)上升的趨勢，當(dāng)保留的稻茬高度為50厘米時，稻茬各部位內(nèi)重金屬含量的增長率總體達(dá)到最大值，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)增大保留的稻茬高度時，稻茬各部位重金屬含量增長不顯著，這是因為保留的稻茬高度越高越不易死亡，因此稻茬高度過高時，在一定的淹水時間內(nèi)對稻田內(nèi)土壤的重金屬吸附效果增長不顯著，因此淹水50天時，保留的稻茬最佳高度為50厘米。

表4實施例4中放魚或不放魚處理后稻茬各部位的重金屬增長率(％)

從表4可以看出，未放魚區(qū)內(nèi)稻茬各部位的重金屬含量與淹水試驗前相比也有顯著增長，這再次驗證了淹水處理可大大提升稻茬對土壤中各類重金屬的吸附量，從而降低土壤中的含量；而放魚區(qū)內(nèi)稻茬各部位的重金屬含量與淹水試驗前相比也有顯著增長，進(jìn)一步將放魚區(qū)和未放魚區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，放魚區(qū)稻茬的根、莖、葉的重金屬含量比未放魚區(qū)增長率顯著增大，這說明在淹水處理的同時放入魚類可有效提升稻茬對土壤中重金屬的吸附，從而協(xié)助降低土壤重金屬含量。

從表1-4可知，淹水處理后稻茬的根、莖、葉中的重金屬含量都有所增加，其中葉對重金屬吸附量的增長率顯著高于根部和莖部，這證明淹水后葉的吸附方式產(chǎn)生了較大變化。水稻收割并淹水后，稻茬逐漸死亡，其體內(nèi)阻隔重金屬吸收的生物學(xué)機(jī)制消失，龐大的水稻根系與莖、葉組成了一個體系內(nèi)吸附系統(tǒng)，與土壤對重金屬的吸附形成競爭，在淹水的特殊環(huán)境下，稻茬體內(nèi)維管束系統(tǒng)因為逐步腐爛使得表面積大大增加，加之土壤中重金屬污染主體部分(垂直分布于0-20cm耕作層中，向下則顯著減少)與水稻根系發(fā)育部分剛好相互重疊，該系統(tǒng)會通過如擴(kuò)散等方式，吸附大量土壤中重金屬并逐步達(dá)到飽和或平衡；同時該系統(tǒng)中莖、葉表面也會由于腐爛而增加吸附表面積，形成體表系統(tǒng)，吸附水中的重金屬并逐步達(dá)到飽和或平衡。若同時投放魚，則魚類的活動既可促進(jìn)土壤中的重金屬釋放到水中，增加水體重金屬含量，其攪動也可使水體更加渾濁，加快稻茬的死亡速度，進(jìn)一步增加稻茬對重金屬的吸附量，從而降低稻田土壤中的重金屬含量。

采用本發(fā)明提供的方法利用稻茬進(jìn)行吸附土壤中的重金屬不僅能降低稻田土壤中的重金屬含量，還能免去單獨的種植過程，同時也是對農(nóng)產(chǎn)品廢棄物的二次利用，簡單易行且具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，該方法不僅對鎘、鉻、鉛三種重金屬有效，還對其他的重金屬也有顯著的吸附效果。

最后需要說明的是，上述描述僅僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不違背本發(fā)明宗旨及權(quán)利要求的前提下，可以做出多種類似的表示，這樣的變換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。