阅读说明：本技术 一种水稻农田重金属污染修复方法 (Method for restoring heavy metal pollution of paddy field ) 是由 狄旭东 张鹏 王素花 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水稻农田重金属污染修复方法,属于农田重金属处理技术领域,包括以下步骤,S1：药剂配制；S2：将S1配置的药剂装入吸附球内,在将吸附球装入药包中制的重金属吸附装置；S3：在水稻秧苗播种时,将S2中的重金属吸附装置植入泥中至刚好埋没；S4：药剂回收,在水稻收获时将重金属吸附装置从土壤中取出；S5：将S4中的吸附药粒在太阳光下晾晒至完全干燥,实现废弃资源再生利用。本发明药剂中加入硅藻土成分,使药剂具有较好的吸附效果。本发明采用原位修复方法,吸附药粒可以从农田土壤中分离出来重金属,在农作物收获季节可以随同农作物一起从农田土壤中取出来,解决了农田重金属污染不好处理的问题,且不会破坏土壤原有的有机结构。(The invention discloses a method for restoring heavy metal pollution of paddy fields, which belongs to the technical field of farmland heavy metal treatment and comprises the following steps of S1: preparing a medicament; s2: a heavy metal adsorption device which is prepared by loading the medicament prepared in the S1 into an adsorption ball and loading the adsorption ball into a medicine bag; s3: when the rice seedlings are sowed, the heavy metal adsorption device in the S2 is planted in the mud to be just buried; s4: recovering the medicament, namely taking the heavy metal adsorption device out of the soil when the rice is harvested; s5: and (4) drying the adsorbed medicine particles in the S4 in the sun to be completely dry, thereby realizing the recycling of waste resources. The diatomite component is added into the medicament, so that the medicament has a good adsorption effect. The invention adopts an in-situ remediation method, the adsorbed drug particles can separate heavy metals from farmland soil and can be taken out from the farmland soil along with crops in the crop harvesting season, thereby solving the problem of difficult treatment of farmland heavy metal pollution and not damaging the original organic structure of the soil.)

一种水稻农田重金属污染修复方法

技术领域

本发明属于农田重金属处理技术领域，具体涉及一种水稻农田重金属污染修复方法。

背景技术

现有的化学修复技术主要包括1、异位化学淋洗方法——对于农田重金属重度污染的土壤采用先挖出土壤，然后通过大型的喷淋化学洗涤的方法去除重金属后再把土壤原位回填，这种方法因包含运输等方式而成本较高，并且土壤经过化学淋洗后会破坏土壤原有的有机质结构，使农田土壤性质发生较大的变更。2、原位固化/钝化方法——对于农田重金属污染物采用固化钝化材料使得土壤中的重金属活性降低，不对农作物的生长产生影响或使农产品果实内重金属残留量低于国家规定的标准，这种方法并未使得土壤中的重金属含量降低，并且随着时间和气候、地理条件的变化而发生改变，也许会重新改变重金属离子存在的形态而影响到后续农作物的生长和粮食安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水稻农田重金属污染修复方法，把水稻农田中土壤所含的重金属离子富集到污染修复材料中，在农作物收获季节可以随同农作物一起从农田土壤中取出来，而使引起农田土壤污染的重金属离子脱离土壤体系并随修复材料一起迁移走。

基于以上目的，本发明采取以下技术方案：一种水稻农田重金属污染修复方法，包括以下步骤：

步骤S1：药剂配制，主要包括以下组分，重量份数计，水70~90份、天然高分子海藻酸钠0.5~2.5份、硅藻土2.5~4.5份、聚乙烯醇溶液4~8份、氯化钙溶液1~3份、戊二醛溶液0.5~2.5份，采用静态滴注发制备有机-无机杂化复合水凝胶微球，即吸附药粒；

步骤S2：将步骤S1制的吸附药粒装入吸附球内，将装有吸附药粒的吸附球装入药包中，制得重金属吸附装置，重金属将吸附装置置于弱酸性水溶液湿润状态保存备用；

步骤S3：在水稻秧苗播种时,把步骤S2制得的重金属吸附装置植入泥中至刚好埋没，在水稻生长初期保持水田表面有20-30mm的水层，后期依据水稻农田工艺管理执行；

步骤S4：药剂回收，待水稻收割后，耙犁耕田时会将土壤中的重金属吸附装置翻出到农田土壤上面，取出重金属吸附装置中吸附有重金属的吸附药粒；

步骤S5：将步骤S4中的吸附药粒在太阳光下晾晒至完全干燥，装袋运回型材加工厂处理。

进一步地，步骤S2中吸附药粒装入吸附球的分量根据农田重金属污染程度而定，轻度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填40~60g吸附药粒；中度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填60~90g吸附药粒；重度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填90~110g吸附药粒，每个水稻秧苗配一个重金属吸附装置。

进一步地，步骤S2中吸附药粒装入吸附球的分量根据农田重金属污染程度而定，轻度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填50g吸附药粒；中度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填70g吸附药粒；重度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填100g吸附药粒，每个水稻秧苗配一个重金属吸附装置。

进一步地，步骤S2中吸附药粒装入吸附球的分量根据农田重金属污染程度而定，轻度重金属污染水稻农田，每个吸附球内填装80~100g吸附药粒，按照梅花布阵法的方式将重金属吸附装置植入泥中。

进一步地，步骤S2中吸附药粒装入吸附球的分量根据农田重金属污染程度而定，轻度重金属污染水稻农田，每个吸附球内填装90g吸附药粒，按照梅花布阵法的方式将重金属吸附装置植入泥中。

优选地，步骤S1中的水85份、天然高分子海藻酸钠1.5份、硅藻土3.5份、聚乙烯醇溶液6份、氯化钙溶液2份、戊二醛溶液1.4份。

进一步地，吸附球为空心结构且表面带有通孔的塑料球，吸附球的直径为40~60mm。

进一步地，所述药包为带封口绳的尼龙滤袋,药包长度为40~60mm,宽度为15~22mm。

进一步将废弃资源再利用化，本发明将步骤S5中的干燥的吸附药粒进行研磨加工成粉，得到含有重金属的修复药粉；将含有重金属的修复药粉加入废气线路板回收得到的环氧树脂粉和废气塑料油墨包装回收得到的HDPE碎片中，作为辅料用于建筑复合型材制作工艺中。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明药剂中加入硅藻土成分，硅藻土是高分子修复材料，具有其他类似材料不可替代的作用，使药剂具有较好的吸附效果。吸附原理为有机-无机杂化水凝胶的固化-交联反应；微/纳孔结构材料对二价重金属离子的吸附，包括静电吸附、离子交换、生物架桥等作用的耦合。

2、本发明中的吸附装置简单实用，本发明采用原位修复方法，采用农田修复方法具有较高的独创性，使用后，吸附药粒可以从农田土壤中分离出来重金属，将重金属离子富集到吸附药粒上，在农作物收获季节可以随同农作物一起从农田土壤中取出来，从而使一起农田土壤污染的重金属离子脱离土壤体系并随重金属吸附装置一起迁移走，后续不会因外界条件改变而再产生污染的风险，很好的解决了农田重金属污染不好处理的问题，并且不会破坏农田土壤原有的有机结构。

3、本发明从农田回收的含有重金属的吸附装置可以添加到混合材料体系中，与其它高分子材料共混实现资源化再利用，比如将含有重金属的修复药粉加入废线路板回收得到的环氧树脂粉和废弃塑料油墨包装回收得到的HDPE碎片中，作为辅料用于建筑复合型材制作工艺中，无害化处理。被移除的金属在新的共混物中被稳定化，资源得以再生利用。含有重金属的修复药粉（羟基-OH、羧基-COOH、醚基-O-）+ 废线路板环氧树脂粉（羟基-OH、、、）+废弃HDPE碎片（α-H基团、不饱和键-C=C-）→新生的共聚化合物。

4、本发明还可以用于场地修复，地下水修复。

附图说明

图1为实施例10中的废弃物回收的化学原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步详细的说明，显然，所描述的实施例是本发明的最佳实施例。

实施例1

一种水稻农田重金属污染修复方法，包括以下步骤：步骤S1：药剂配制，按主要包括以下组分，重量份数计，水70~90份、天然高分子海藻酸钠0.5~2.5份、硅藻土2.5~4.5份、聚乙烯醇溶液4~8份、氯化钙溶液1~3份、戊二醛溶液0.5~2.5份，采用静态滴注发制备有机-无机杂化复合水凝胶微球，即吸附药粒；

步骤S2：将步骤S1制的吸附药粒装入吸附球内，吸附球为空心结构且表面带有通孔的塑料球，吸附球的直径为40~60mm，将装有吸附药粒的吸附球装入药包中，药包为带封口绳的尼龙滤袋,药包长度为40~60mm,宽度为15~22mm，制得重金属吸附装置，重金属将吸附装置置于弱酸性水溶液湿润状态保存备用；

步骤S3：在水稻秧苗播种时,把步骤S2制得的重金属吸附装置植入泥中至刚好埋没，在水稻生长初期保持水田表面有20-30mm的水层，后期依据水稻农田工艺管理执行；

步骤S4：药剂回收，待水稻收割后，耙犁耕田时会将土壤中的重金属吸附装置翻出到农田土壤上面，取出重金属吸附装置中吸附有重金属的吸附药粒；

步骤S5：将步骤S4中的吸附药粒在太阳光下晾晒至完全干燥，装袋运回型材加工厂处理。

本实施例中的每个水稻秧苗配一个重金属吸附装置，吸附药粒装入吸附球的分量根据农田重金属污染程度而定，轻度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填40~60g吸附药粒；中度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填60~90g吸附药粒；重度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填90~110g吸附药粒。

需要说明的是，重金属污染的程度并非某一数值，有一套特定的重金属污染评价系统（包括很多加权指数），我国因地域不同，地理环境、气候等差别大，土壤重金属背景值不同，农作物对各种不同的重金属元素污染的耐抗性也不一样，我们的实验项目选地是广西河池地区，所采用的水稻品种经过筛选。经过试验田中试对比发现：对于重度污染水稻田，虽然短期修复1次，农产品仍不合格，导致应用受到限制，但采用该吸附药粒以及农田修复方法，重金属吸附效果可观，采用2~4次修复后，农产品检测符合国家标准。对于轻度污染的水稻田，初次采用该吸附药粒以及农田修复方法后，农产品检测符合国家标准，但是吸附药粒吸附出来的重金属污染物少（吸附量上不去，达到吸附平衡时未达到最大吸附量），导致应用受到限制。该吸附药粒以及农田修复方法对于中度污染的农田效果较好，初次采用该吸附药粒以及农田修复方法后，吸附药粒对重金属的吸附量可观且农产品检测符合国家标准，既不会出现向重度污染的农田那样需要多次修复，也不存在轻度污染导致吸附量低的问题。

海藻酸分子链上含有大量的羧基和羟基，与金属离子有较强的络合能力，能够通过络合等方式和金属离子形成稳定的螯合物。对Cu²⁺的吸附过程不仅包括离子交换，还包括海藻酸钠其它官能团的配位鳌合吸附，主要吸附的重金属离子有：Pb²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺、Zn^{2 +}、Co²⁺等许多重金属和贵金属。

实施例2

实施例2与实施例1的技术方案基本相同，其不同之处在于：实施例2中对于轻度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填40g吸附药粒；中度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填60g吸附药粒；重度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填90g吸附药粒，每个水稻秧苗配一个重金属吸附装置。使用时将重金属吸附装置植入泥中至刚好埋没，在水稻生长初期保持水田表面有20mm的水层。

经过试验田中试对比发现：对于重度污染水稻田， 3~4次修复后，农产品检测符合国家标准。对于轻度污染的水稻田，初次采用该吸附药粒以及农田修复方法后，农产品检测符合国家标准；对于中度污染的农田效果较好，吸附药粒对重金属的吸附量可观且农产品检测符合国家标准，既不会出现向重度污染的农田那样需要多次修复，也不存在轻度污染导致吸附量低的问题。

实施例3

实施例3与实施例1的技术方案基本相同，其不同之处在于：实施例3中对于轻度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填50g吸附药粒；中度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填70g吸附药粒；重度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填100g吸附药粒，每个水稻秧苗配一个重金属吸附装置。使用时将重金属吸附装置植入泥中至刚好埋没，在水稻生长初期保持水田表面有30mm的水层。

经过试验田中试对比发现：对于重度污染水稻田，2~3次修复后，农产品检测符合国家标准。对于轻度污染的水稻田，初次采用该吸附药粒以及农田修复方法后，农产品检测符合国家标准；对于中度污染的农田效果较好，吸附药粒对重金属的吸附量可观且农产品检测符合国家标准，既不会出现向重度污染的农田那样需要多次修复，也不存在轻度污染导致吸附量低的问题。

实施例4

实施例4与实施例1的技术方案基本相同，其不同之处在于：实施例4中对于轻度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填60g吸附药粒；中度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填90g吸附药粒；重度重金属污染的水稻农田，每个吸附球内装填110g吸附药粒，每个水稻秧苗配一个重金属吸附装置。在水稻生长初期保持水田表面有30mm的水层。

经过试验田中试对比发现：对于重度污染水稻田，2次修复后，农产品检测符合国家标准。对于轻度污染的水稻田，初次采用该吸附药粒以及农田修复方法后，农产品检测符合国家标准；对于中度污染的农田效果较好，吸附药粒对重金属的吸附量可观且农产品检测符合国家标准，既不会出现向重度污染的农田那样需要多次修复，也不存在轻度污染导致吸附量低的问题。

实施例5

实施例5与实施例1的技术方案基本相同，其不同之处在于：实施例5中对于轻度重金属污染水稻农田，每个吸附球内填装80~100g吸附药粒，按照梅花布阵法的方式将重金属吸附装置植入泥中，在水稻生长初期保持水田表面有20mm的水层。

采用实施例5制得吸附药粒以及梅花布阵法吸附中度污染的农田中的重金属，重金属吸附效果较好，经过试验田中试对比发现：吸附药粒对重金属的吸附量可观且农产品检测符合国家标准。

实施例6

实施例6与实施例5的技术方案基本相同，其不同之处在于：实施例6中的每个吸附球内填装80g吸附药粒。经过试验田中试对比发现：吸附药粒对重金属的吸附量可观且农产品检测符合国家标准。

实施例7

实施例7与实施例5的技术方案基本相同，其不同之处在于：实施例7中的每个吸附球内填装90g吸附药粒。经过试验田中试对比发现：吸附药粒对重金属的吸附量很可观且农产品检测符合国家标准，吸附效果优于实施例6。

实施例8

实施例8与实施例5的技术方案基本相同，其不同之处在于：实施例4中的每个吸附球内填装100g吸附药粒。经过试验田中试对比发现：吸附药粒对重金属的吸附量十分可观且农产品检测符合国家标准，吸附效果优于实施例7。

实施例9

实施例9与实施例1的技术方案基本相同，其不同之处在于：实施例9中的药剂配制，按重量份计，水85份、天然高分子海藻酸钠1.5份、硅藻土3.5份、聚乙烯醇溶液6份、氯化钙溶液2份、戊二醛溶液1.4份，采用静态滴注发制备有机-无机杂化复合水凝胶微球，最终制得吸附药粒。

采用实施例9制得吸附药粒，经过试验田中试对比发现：对于重度污染水稻田， 2~3次修复后，农产品检测符合国家标准。对于轻度污染的水稻田，初次采用该吸附药粒以及农田修复方法后，农产品检测符合国家标准；对于中度污染的农田效果最好，吸附药粒对重金属的吸附量可观且农产品检测符合国家标准，既不会出现向重度污染的农田那样需要多次修复，也不存在轻度污染导致吸附量低的问题。

实施例10

实施例10与实施例9的技术方案基本相同，其不同之处在于：实施例10将步骤S5中的干燥的吸附药粒进行研磨加工成粉，得到含有重金属的修复药粉；将含有重金属的修复药粉加入废气线路板回收得到的环氧树脂粉和废气塑料油墨包装回收得到的HDPE碎片中，作为辅料用于建筑复合型材制作工艺中，合理利用回收的废物资源，更加环保。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。