1.本发明涉及农业领域，具体而言，涉及一种降低水稻中镉的叶面阻隔剂及其制备方法。
背景技术：
[0002][0003]
镉污染因其隐蔽性和滞后性往往容易被人忽视。大气污染、水污染和废弃物污染等问题一般比较直观，而土壤污染往往要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测，甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。在遭受镉污染的地区，人们通常对于污染状况认识不足，认为只要还能长出粮食，就可以继续种植食用。另一方面，短期摄入镉超标食品伤害并不会立即显现。由于进入到人体的镉生物学半衰期长达10到30年，在这期间，摄入的镉将主要在肝、肾部积累，经过数年甚至数十年慢性积累后，人体才会出现显著的镉中毒症状。但此时，土壤已经完全被镉污染破坏。镉污染具有相当大的不可逆性，土壤一旦被污染，对农作物的影响将持续很长一段时间。
[0004]
耕地是食品安全的基础和保障，具有不可替代的生产和生态功能，对生物多样性的保护起到至关重要的作用。然而目前，耕地面临土地污染加重、优质耕地减少、土壤退化日益突出等问题，严重制约着耕地质量。耕地的污染直接影响到整个农业生态系统的结构和功能以及生态平衡，耕地中的重金属、有机污染物和放射性核素等有害物质既可导致农作物减产和农产品品质下降，又可通过食物链危害人体健康，引发癌症或其他疾病。
[0005]
粮食作物的安全生产是关系到社会的平稳运行和广大人民群众的身体健康。
[0006]
目前重金属污染问题日益突出，土壤重金属污染具有长期性、隐蔽性、累积性等特点。水稻吸收的镉可能通过食物链进入人体，严重危害人体健康。通过调查发现，食用镉超标的大米是人体内镉的主要来源。可见 cd污染稻田的治理迫在眉睫。
[0007]
为了能够去除土壤中的重金属物质，现有的土壤重金属污染修复技术有物理、化学和生物修复技术三类。现有的修复技术虽然具有一定的修复效果，但物理工程修复技术和生物修复技术有着工程量较大、成本高、修复法周期长、易受到环境因素影响且不适合大规模地应用于大面积重金属污染土壤缺点，而化学钝化法由于其成本低、周期短和适用范围广的特点，成为一种可行的选择。然而，化学钝化法对于重金属的有效去除效率还需要进一步提高，另外，由于铅、镉和砷的完全相反的化学行为也使得同步稳定铅镉砷三种重金属十分困难，并且，目前针对三者复合污染同时固定的理想阻隔剂还未有相应的报道。
技术实现要素：
[0008]
本发明的目的在于提供一种降低水稻中镉的叶面阻隔剂的制备方法，能够便捷地制备出降低水稻中镉含量的叶面阻隔剂。
[0009]
本发明的另一目的在于提供一种降低水稻中镉的叶面阻隔剂，以降低水稻对土壤中镉的吸收，治理稻田污染。
[0010]
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0011]
一方面，本技术实施例提供一种降低水稻中镉的叶面阻隔剂的制备方法，包括如下步骤：
[0012]
将原料在氮气环境下，恒温热处理3-5h，得到碳化物；
[0013]
将碳化物加入高锰酸钾溶液中浸泡30-40h，再置于60-70℃下烘干处理15-20h，再恒温热处理20-40min，得到第一处理物；
[0014]
将坡缕石破碎后，再加热处理，将腐殖酸与氢氧化钠混合，再加入热处理后的坡缕石，反应20-30h，取出并干燥后，得到第二处理物；
[0015]
将第一处理物、第二处理物、粉煤灰、硅藻土、方解石、硅肥和硫酸亚铁混合均匀，得到降低水稻中镉的叶面阻隔剂成品。
[0016]
另一方面，本技术实施例提供一种降低水稻中镉的叶面阻隔剂通过上述制备方法进行制备。
[0017]
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
[0018]
本发明通过将原料进行热处理，能够生成微孔结构，增大了其与镉的接触面积，从而提高了对镉的吸附能力，从而使得其具有优秀的吸附能力，并且由于其上含有众多官能团，其具有一定的改善土壤物化性能，而将碳化物用高锰酸钾进行改性后，能够提高其吸附效果，从而使得其具有良好的镉吸附能力，使得对于水稻田中的镉吸附效果好，进而降低了水稻对镉的吸附；坡缕石本身具有多孔结构，能够吸附镉，且表面丰富的官能团能够与镉发生络合反应，从而将镉固化，通过将坡缕石与腐殖酸和氢氧化钠反应，能够将腐殖酸和坡缕石复合，进而提高坡缕石固化镉的能力；粉煤灰能够提高土壤的ph值，增加土壤的可变负电荷，增强对于镉的吸附能力；硅藻土的比表面积大，可增强土壤的分散性能以及透气性能，可有效吸附镉，还可以避免对土壤产生板结和盐碱化等负面影响；方解石能够提高土壤的ph值，增加土壤的可变负电荷，增强对于镉的吸附能力；硅肥的使用能够提高土壤中微生物的数量，能够增强酶的活性，从而降低土壤中的镉毒性，进而保护水稻植株；硫酸亚铁能够诱导镉吸附进而生成沉淀，减少水稻植株的吸收。此外，本发明的制备方法具有成本低、效率高和效果好的优点。而阻隔剂的使用又简单便捷，适宜推广。
具体实施方式
[0019]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0020]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本发明。
[0021]
本发明提供一种降低水稻中镉的叶面阻隔剂的制备方法，包括如下步骤：
[0022]
将原料在氮气环境下，恒温热处理3-5h，得到碳化物；
[0023]
将碳化物加入高锰酸钾溶液中浸泡30-40h，再置于60-70℃下烘干处理15-20h，再恒温热处理20-40min，得到第一处理物；
[0024]
将坡缕石破碎后，再加热处理，将腐殖酸与氢氧化钠混合，再加入热处理后的坡缕
石，反应20-30h，取出并干燥后，得到第二处理物；
[0025]
将第一处理物、第二处理物、粉煤灰、硅藻土、方解石、硅肥和硫酸亚铁混合均匀，得到降低水稻中镉的叶面阻隔剂成品。本发明通过将原料进行热处理，能够生成微孔结构，增大了其与镉的接触面积，从而提高了对镉的吸附能力，从而使得其具有优秀的吸附能力，并且由于其上含有众多官能团，其具有一定的改善土壤物化性能，而将碳化物用高锰酸钾进行改性后，能够提高其吸附效果，从而使得其具有良好的镉吸附能力，使得对于水稻田中的镉吸附效果好，进而降低了水稻对镉的吸附；坡缕石本身具有多孔结构，能够吸附镉，且表面丰富的官能团能够与镉发生络合反应，从而将镉固化，通过将坡缕石与腐殖酸和氢氧化钠反应，能够将腐殖酸和坡缕石复合，进而提高坡缕石固化镉的能力；粉煤灰能够提高土壤的 ph值，增加土壤的可变负电荷，增强对于镉的吸附能力；硅藻土的比表面积大，可增强土壤的分散性能以及透气性能，可有效吸附镉，还可以避免对土壤产生板结和盐碱化等负面影响；方解石能够提高土壤的ph值，增加土壤的可变负电荷，增强对于镉的吸附能力；硅肥的使用能够提高土壤中微生物的数量，能够增强酶的活性，从而降低土壤中的镉毒性，进而保护水稻植株；硫酸亚铁能够诱导镉吸附进而生成沉淀，减少水稻植株的吸收。此外，本发明的制备方法具有成本低、效率高和效果好的优点。而阻隔剂的使用又简单便捷，适宜推广。
[0026]
在本发明的一些实施例中，上述原料包括核桃壳、小麦秸秆和甘蔗渣。桃壳、小麦秸秆和甘蔗渣均是优良的生物质材料，在后续处理后能够形成优质的生物碳，对镉具有良好的吸附固化作用。
[0027]
在本发明的一些实施例中，上述碳化物具体通过如下步骤获得：将原料在氮气环境下，以280-320℃/h的升温速度升温至350-450℃下，恒温热处理3-5h。不同的处理温度和时间会对碳化物的比表面积产生不同的影响，在该条件下处理，能够使得碳化物的比表面积最大，具有最佳的镉吸附能力。
[0028]
在本发明的一些实施例中，上述高锰酸钾溶液浓度为0.15-0.3g/ml。
[0029]
在本发明的一些实施例中，上述第一处理物通过如下步骤获得：将烘干的碳化物以300-350℃/h的升温速度升温至450-550℃下，恒温热处理 20-40min。
[0030]
在本发明的一些实施例中，上述坡缕石热处理具体是置于250-300℃下恒温处理60-90min。
[0031]
在本发明的一些实施例中，上述腐殖酸与庆阳环的固液比为(1
‑ꢀ
3)：10g/ml。
[0032]
在本发明的一些实施例中，上述氢氧化钠浓度为0.05-0.08g/ml。
[0033]
在本发明的一些实施例中，上述第一处理物、第二处理物、粉煤灰、硅藻土、方解石、硅肥和硫酸亚铁的质量比为(0.5-1)：(0.8-1.5)： (0.1-0.3)：(0.05-0.15)：(0.1-0.3)：(0.2-0.5)：(0.01
‑ꢀ
0.05)。
[0034]
本发明还提供一种降低水稻中镉的叶面阻隔剂，其采用上述制备方法进行制备。
[0035]
本发明还提供降低水稻中镉的叶面阻隔剂的使用方法：按照180
‑ꢀ
220kg/亩的用量，在耕种前15-25d，撒到田间，再翻耕后，灌水停留。
[0036]
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0037]
实施例1
[0038]
一种降低水稻中镉的叶面阻隔剂的制备方法，包括如下步骤：
[0039]
将原料在氮气环境下，以280℃/h的升温速度升温至350℃下，恒温热处理3h，得到碳化物；
[0040]
将碳化物加入浓度为0.15g/ml的高锰酸钾溶液中浸泡30h，再置于 600℃下烘干处理15h，再以300℃/h的升温速度升温至450℃下，恒温热处理20min，得到第一处理物；
[0041]
将坡缕石破碎后，置于250℃下恒温处理60min，按照1：10g/ml的固液比将腐殖酸与浓度为0.05g/ml的氢氧化钠混合，再加入热处理后的坡缕石，反应20h，取出并干燥后，得到第二处理物；
[0042]
按照0.5：0.8：0.1：0.05：0.1：0.2：0.01的质量比将第一处理物、第二处理物、粉煤灰、硅藻土、方解石、硅肥和硫酸亚铁混合均匀，得到降低水稻中镉的叶面阻隔剂成品。
[0043]
实施例2
[0044]
一种降低水稻中镉的叶面阻隔剂的制备方法，包括如下步骤：
[0045]
将原料在氮气环境下，以290℃/h的升温速度升温至370℃下，恒温热处理3.5h，得到碳化物；
[0046]
将碳化物加入浓度为0.18g/ml的高锰酸钾溶液中浸泡33h，再置于 63℃下烘干处理16h，再以310℃/h的升温速度升温至480℃下，恒温热处理25min，得到第一处理物；
[0047]
将坡缕石破碎后，置于280℃下恒温处理65min，按照1.5：10g/ml 的固液比将腐殖酸与浓度为0.06g/ml的氢氧化钠混合，再加入热处理后的坡缕石，反应23h，取出并干燥后，得到第二处理物；
[0048]
按照0.8：1：0.2：0.08：0.2：0.25：0.02的质量比将第一处理物、第二处理物、粉煤灰、硅藻土、方解石、硅肥和硫酸亚铁混合均匀，得到降低水稻中镉的叶面阻隔剂成品。
[0049]
实施例3
[0050]
一种降低水稻中镉的叶面阻隔剂的制备方法，包括如下步骤：
[0051]
将原料在氮气环境下，以300℃/h的升温速度升温至400℃下，恒温热处理4h，得到碳化物；
[0052]
将碳化物加入浓度为0.2g/ml的高锰酸钾溶液中浸泡35h，再置于65℃下烘干处理18h，再以320℃/h的升温速度升温至500℃下，恒温热处理30min，得到第一处理物；
[0053]
将坡缕石破碎后，置于280℃下恒温处理75min，按照2：10g/ml的固液比将腐殖酸与浓度为0.07g/ml的氢氧化钠混合，再加入热处理后的坡缕石，反应25h，取出并干燥后，得到第二处理物；
[0054]
按照0.8：1.2：0.2：0.1：0.2：0.3：0.03的质量比将第一处理物、第二处理物、粉煤灰、硅藻土、方解石、硅肥和硫酸亚铁混合均匀，得到降低水稻中镉的叶面阻隔剂成品。
[0055]
实施例4
[0056]
一种降低水稻中镉的叶面阻隔剂的制备方法，包括如下步骤：
[0057]
将原料在氮气环境下，以310℃/h的升温速度升温至420℃下，恒温热处理4.5h，得到碳化物；
[0058]
将碳化物加入浓度为0.25g/ml的高锰酸钾溶液中浸泡38h，再置于 68℃下烘干处理19h，再以340℃/h的升温速度升温至520℃下，恒温热处理35min，得到第一处理物；
[0059]
将坡缕石破碎后，置于290℃下恒温处理85min，按照2.5：10g/ml 的固液比将腐殖酸与浓度为0.07g/ml的氢氧化钠混合，再加入热处理后的坡缕石，反应28h，取出并干燥后，
得到第二处理物；
[0060]
按照0.9：1.3：0.3：0.13：0.3：0.4：0.04的质量比将第一处理物、第二处理物、粉煤灰、硅藻土、方解石、硅肥和硫酸亚铁混合均匀，得到降低水稻中镉的叶面阻隔剂成品。
[0061]
实施例5
[0062]
一种降低水稻中镉的叶面阻隔剂的制备方法，包括如下步骤：
[0063]
将原料在氮气环境下，以320℃/h的升温速度升温至450℃下，恒温热处理5h，得到碳化物；
[0064]
将碳化物加入浓度为0.3g/ml的高锰酸钾溶液中浸泡40h，再置于 70℃下烘干处理20h，再以350℃/h的升温速度升温至550℃下，恒温热处理40min，得到第一处理物；
[0065]
将坡缕石破碎后，置于300℃下恒温处理90min，按照3：10g/ml的固液比将腐殖酸与浓度为0.08g/ml的氢氧化钠混合，再加入热处理后的坡缕石，反应20-30h，取出并干燥后，得到第二处理物；
[0066]
按照1：1.5：0.3：0.15：0.3：0.5：0.05的质量比将第一处理物、第二处理物、粉煤灰、硅藻土、方解石、硅肥和硫酸亚铁混合均匀，得到降低水稻中镉的叶面阻隔剂成品。
[0067]
对比例1
[0068]
本实施例与实施例3的区别在于：未添加第一处理物。
[0069]
一种降低水稻中镉的叶面阻隔剂的制备方法，包括如下步骤：
[0070]
将坡缕石破碎后，置于280℃下恒温处理75min，按照2：10g/ml的固液比将腐殖酸与浓度为0.07g/ml的氢氧化钠混合，再加入热处理后的坡缕石，反应25h，取出并干燥后，得到第二处理物；
[0071]
按照1.2：0.2：0.1：0.2：0.3：0.03的质量比将第二处理物、粉煤灰、硅藻土、方解石、硅肥和硫酸亚铁混合均匀，得到降低水稻中镉的叶面阻隔剂成品。
[0072]
对比例2
[0073]
本实施例与实施例3的区别在于：未添加第二处理物。
[0074]
将原料在氮气环境下，以300℃/h的升温速度升温至400℃下，恒温热处理4h，得到碳化物；
[0075]
将碳化物加入浓度为0.2g/ml的高锰酸钾溶液中浸泡35h，再置于 65℃下烘干处理18h，再以320℃/h的升温速度升温至500℃下，恒温热处理30min，得到第一处理物；
[0076]
按照0.8：0.2：0.1：0.2：0.3：0.03的质量比将第一处理物、粉煤灰、硅藻土、方解石、硅肥和硫酸亚铁混合均匀，得到降低水稻中镉的叶面阻隔剂成品。
[0077]
实验例
[0078]
选择同一区域的8个试验田，1-7号试验田均分别用实施例1-5和对比例1-2制备的叶面阻隔剂进行处理，均按照200kg/亩的用量，在耕种前 20d，撒到田间，再翻耕后，灌水停留，第8个试验田不进行处理。1-8号试验田同时进行水稻种植，待水稻成熟后，依据《食品安全国家标准食品中镉的测定》gb5009.15-2014对水稻中的镉含量进行检查。以8号试验田的稻谷检测结果为对照，判定1-7号试验田的稻谷镉的降低率。
[0079]
检测结果如表1所示。
[0080]
表1
[0081]
试验田稻谷中镉含量(mg/kg)降低率
1号0.12569.9％2号0.11971.3％3号0.10375.2％4号0.10874％5号0.11372.8％6号0.28528.4％7号0.31923.3％8号0.416-[0082]
分析表1，可以看出，使用本发明制备的叶面阻隔剂能够有效的减少水稻对于镉的吸收；对比1-5号，可以看出效果最佳的为3号，这说明实施例3制备的叶面阻隔剂的效果最佳；对比3号和6号、7号，可以看出，无论缺少第一处理物还是第二处理物均会影响镉的固化效果。
[0083]
综上所述，本发明通过将原料进行热处理，能够生成微孔结构，增大了其与镉的接触面积，从而提高了对镉的吸附能力，从而使得其具有优秀的吸附能力，并且由于其上含有众多官能团，其具有一定的改善土壤物化性能，而将碳化物用高锰酸钾进行改性后，能够提高其吸附效果，从而使得其具有良好的镉吸附能力，使得对于水稻田中的镉吸附效果好，进而降低了水稻对镉的吸附；坡缕石本身具有多孔结构，能够吸附镉，且表面丰富的官能团能够与镉发生络合反应，从而将镉固化，通过将坡缕石与腐殖酸和氢氧化钠反应，能够将腐殖酸和坡缕石复合，进而提高坡缕石固化镉的能力；粉煤灰能够提高土壤的ph值，增加土壤的可变负电荷，增强对于镉的吸附能力；硅藻土的比表面积大，可增强土壤的分散性能以及透气性能，可有效吸附镉，还可以避免对土壤产生板结和盐碱化等负面影响；方解石能够提高土壤的ph值，增加土壤的可变负电荷，增强对于镉的吸附能力；硅肥的使用能够提高土壤中微生物的数量，能够增强酶的活性，从而降低土壤中的镉毒性，进而保护水稻植株；硫酸亚铁能够诱导镉吸附进而生成沉淀，减少水稻植株的吸收。此外，本发明的制备方法具有成本低、效率高和效果好的优点。而叶面阻隔剂的使用又简单便捷，适宜推广。
[0084]
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。