一種降低水稻中汞含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低水稻中汞含量的方法，通過鍵合阻滯技術(shù)從水稻生長(zhǎng)初期開始即可降低生長(zhǎng)介質(zhì)中生物可利用性汞的含量，可以在長(zhǎng)期汞暴露稻田中進(jìn)行補(bǔ)硒或者硫、碘、銨等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)充分降低水稻根部對(duì)汞的吸收，阻滯汞從水稻根部往地上部分的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而降低稻米中總汞以及甲基汞的含量。該方法實(shí)施方便、成本較低，能更加有效地降低汞污染地區(qū)水稻各組織中無機(jī)汞和甲機(jī)汞的含量，而且在長(zhǎng)期汞暴露稻田中進(jìn)行適量的補(bǔ)硒可以在降低土壤中生物可利用性汞含量的同時(shí)，大大提高土壤中有效硒的含量，有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)以及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的提高，對(duì)長(zhǎng)期汞暴露地區(qū)及其周邊地域人們的食品安全和人體健康都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【專利說明】一種降低水稻中汞含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水稻種植【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種降低長(zhǎng)期汞暴露農(nóng)田水稻中汞含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汞是嚴(yán)重危害人體健康的環(huán)境有毒物質(zhì)。水稻作為全球范圍內(nèi)最重要的糧食作物之一，是人體攝入汞等重金屬元素的一條重要途徑。貴州萬山等地區(qū)在長(zhǎng)期的汞礦開采和金屬冶煉過程中造成了該地區(qū)嚴(yán)重的汞污染，水稻作為當(dāng)?shù)刂饕募Z食作物其汞含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)家食品衛(wèi)生限定標(biāo)準(zhǔn)，糙米中的總汞可達(dá)到569μ gkg—1，甲基汞含量可達(dá)到145 μ gkg-1,已經(jīng)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重的潛在危害。除汞礦開采外、其它有色金屬如鉛鋅冶煉、燃煤、溫度計(jì)、熒光燈生產(chǎn)等均造成汞對(duì)周圍環(huán)境的污染。目前，除了嚴(yán)格控制汞污染源的排放，如含汞廢水、廢渣等進(jìn)入稻田，對(duì)于如何解決因長(zhǎng)期汞暴露造成的稻田土壤污染及降低水稻中汞含量的問題還沒有很好的辦法。發(fā)展如何降低汞污染地區(qū)水稻汞含量、提高稻米的食品安全性的相關(guān)技術(shù)對(duì)當(dāng)?shù)匾约爸苓叺貐^(qū)人群的飲食健康具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]硒是人體所必需的微量元素之一,對(duì)維持正常的生命活動(dòng)具有至關(guān)重要的意義。而我國(guó)的大部分地區(qū)(約2/3地區(qū))屬于缺硒地區(qū)，另外硒與許多重金屬都具有很強(qiáng)的結(jié)合能力。
[0004]中國(guó)專利申請(qǐng)201110247132.0公開了在水稻孕穗期和齊穗期采用葉面噴施錳肥和硒肥相結(jié)合的方法，來降低水稻中的重金屬含量，利用的是葉面噴施錳和硒元素對(duì)重金屬元素的拮抗作用。其缺點(diǎn)在于，相對(duì)于根部施肥來說，葉面施加硒肥其吸收、可利用率較小，而且葉面施肥不能有效地阻滯水稻根部對(duì)汞等重金屬的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

`[0005]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種降低水稻中汞含量的方法。通過在水稻淹水期定量施加對(duì)汞具有鍵合作用的鍵合阻滯劑的方法，阻滯水稻對(duì)汞的吸收、運(yùn)輸和蓄積，顯著降低水稻各組織中總汞及甲基汞的含量。
[0006]本發(fā)明自身研究實(shí)驗(yàn)證明，在水稻中硒與汞相互作用的結(jié)果主要可產(chǎn)生以下幾個(gè)方面的效應(yīng):
[0007]I)硒與汞在水稻根系環(huán)境(根際)中直接結(jié)合生成硒化汞沉淀，由于植物根部凱氏帶的存在阻滯了根系對(duì)汞的吸收，從而降低水稻中汞的含量。
[0008]2)硒可以降低水稻對(duì)汞的生物富集系數(shù)和降低水稻從根部到莖、葉以及籽實(shí)部分的生物轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)。因此，通過對(duì)汞暴露水稻補(bǔ)硒可以顯著降低水稻各組織部分尤其是可食用部分(大米)中汞的含量。
[0009]3)硒可以改變水稻中汞的化學(xué)種態(tài)，降低總汞含量的同時(shí)也可以降低甲基汞等有毒形式的汞的含量，而相對(duì)可以增加Se-Hg-蛋白質(zhì)等存在形式的汞的含量，從而可以顯著地降低水稻中汞的生物毒性。[0010]因此，在該技術(shù)中我們通過對(duì)汞暴露水稻進(jìn)行適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)硒，通過硒與汞較強(qiáng)的鍵合作用，阻滯水稻對(duì)汞的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和蓄積，改變水稻中汞的化學(xué)存在形式，從而達(dá)到降低長(zhǎng)期汞暴露稻田水稻中總汞和甲基汞含量以及減弱汞對(duì)水稻的生物毒性效應(yīng)的目的。另外，含S2032_、I_、EDTA和其他銨鹽的溶液在實(shí)驗(yàn)中也能通過與汞形成穩(wěn)定配合物的形式降低水稻對(duì)汞的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和蓄積，提高長(zhǎng)期汞暴露農(nóng)田中生產(chǎn)的糧食產(chǎn)品的安全性。
[0011]通過硒、硫、碘、銨鹽等與汞的鍵合作用阻滯水稻對(duì)汞的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和蓄積，我們稱之為鍵合阻滯技術(shù)，其中的硒鹽、硫鹽、碘鹽及銨鹽稱之為鍵合阻滯劑。
[0012]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0013]一種降低水稻中汞含量的方法，包括以下步驟:
[0014]1)水稻插秧前，在稻田中預(yù)施鍵合阻滯劑；
[0015]2)插秧后一個(gè)月，再次施加鍵合阻滯劑；
[0016]3)水稻灌漿前期，再次施加鍵合阻滯劑；
[0017]其中，所述鍵合阻滯劑選自硒鹽、硫鹽、碘鹽或銨鹽中的一種或多種；通常情況下，幾種鹽單獨(dú)施加即可有效抑制水稻根部對(duì)汞的吸收，阻滯汞從水稻根部往莖、葉和籽實(shí)各部分運(yùn)輸，也可以根據(jù)需要進(jìn)行組合后施加。
[0018]進(jìn)一步地，所述硒鹽包括無機(jī)硒和有機(jī)硒，所述無機(jī)硒包括亞硒酸鹽、硒酸鹽、納米硒等，所述有機(jī)硒包括硒代半胱氨酸鹽、硒代蛋氨酸鹽等；所述硫鹽包括硫代硫酸鹽、硫酸鹽等；所述碘鹽包括碘化物、碘酸鹽等；所述銨鹽包括碳酸銨、乙二胺四乙酸鹽、氯化銨
坐寸ο
[0019]進(jìn)一步地，所述鍵合阻滯劑施加種類和劑量各個(gè)時(shí)期保持一致。
[0020]進(jìn)一步地，將鍵合阻滯劑分別配制成水溶液后施加。
[0021]進(jìn)一步地，在長(zhǎng)期遭受汞污染的稻田中，所述硒鹽的施加量應(yīng)使稻田土壤中硒元素的終濃度達(dá)到0.1~0.5mg/Lo
[0022]這樣間歇期施加一定量的硒溶液，在不會(huì)造成土壤硒過量給予土壤硒元素補(bǔ)充的同時(shí)，硒與汞在水稻根際通過鍵合作用使汞沉降或者附著于植物根系從而不利于水稻對(duì)汞的吸收和運(yùn)輸。在水稻不同生長(zhǎng)發(fā)育期施加硒溶液使稻田中硒元素的終濃度達(dá)到0.1~0.5mg/L，可以充分降低水稻對(duì)汞的吸收，阻滯汞往水稻地上部分的運(yùn)輸,減少汞在水稻籽實(shí)中的蓄積，并且加硒之后可以降低水稻中無機(jī)汞離子和甲基汞的含量，一定程度地促進(jìn)汞從高毒種態(tài)向低毒或無毒種態(tài)的轉(zhuǎn)化。
[0023]進(jìn)一步地，所述硫鹽或碘鹽或銨鹽與稻田土壤中汞元素的摩爾比大于I。
[0024]利用S2O32'I-等離子與汞的鍵合作用和EDTA、其他銨鹽等與汞形成配合物的作用原理，通過向汞暴露稻田中在水稻的不同生長(zhǎng)期施加一定量的碘、銨肥以及含硫代硫酸根的肥料均可以有效降低水稻對(duì)汞的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和蓄積。施肥量，其中S2O32'I-等離子的含量按超過每毫克稻田土壤中總汞的含量即可充分達(dá)到降低、阻滯水稻對(duì)汞的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和蓄積的有益效果。
[0025]本發(fā)明通過鍵合阻滯技術(shù)從水稻生長(zhǎng)初期開始即可降低生長(zhǎng)介質(zhì)中生物可利用性汞的含量，可以在長(zhǎng)期汞暴露稻田中進(jìn)行補(bǔ)硒或者硫、碘、銨等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)充分降低水稻根部對(duì)汞的吸收，阻滯汞從水稻根部往地上部分的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而降低稻米中總汞以及甲基汞的含量，相較現(xiàn)有的技術(shù)實(shí)施更加方便、成本較低，能更加有效地降低汞污染地區(qū)水稻各組織中無機(jī)汞和甲機(jī)汞的含量，而且在長(zhǎng)期汞暴露稻田中進(jìn)行適量的補(bǔ)硒可以在降低土壤中生物可利用性汞含量的同時(shí)，大大提高土壤中有效硒的含量，有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)以及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的提高，對(duì)長(zhǎng)期汞暴露地區(qū)及其周邊地域人們的食品安全和人體健康都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 實(shí)施例1施加含硒水溶液降低水稻各組織中總汞及甲基汞的含量
[0027]發(fā)明人利用本發(fā)明鍵合阻滯劑(含硒水溶液)進(jìn)行了貴州汞污染稻田土壤分小區(qū)補(bǔ)硒種植水稻試驗(yàn)，具體試驗(yàn)流程如下:
[0028]1.鍵合阻滯劑的施加
[0029]I)將事先配制好的0.5mg/L的亞硒酸鈉水溶液為鍵合阻滯劑，也可選擇硒酸鈉和納米硒等硒鹽，并且根據(jù)汞污染稻田土壤中硒元素的濃度水平進(jìn)行配制(調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)區(qū)部分汞污染稻田土壤硒含量低至0.024mg/kg)。將含硒溶液分別施加入平行分隔處理的汞污染土壤試驗(yàn)小區(qū)【容積，80 (長(zhǎng))X60 (寬)X40 (高)】，即以鍵合阻滯劑(含硒水溶液)代替灌溉水補(bǔ)至其液面高于土壤5公分左右，使土壤中硒元素的終濃度分別達(dá)到0.lmg/L、0.3mg/L和0.5mg/L,將試驗(yàn)土壤孵育15~20天,通過硒萊相互作用降低土壤中生物可利用性汞占總汞的比重。并且設(shè)置對(duì)照組，不施加任何鍵合阻滯劑。
[0030]2)水稻插秧后一個(gè)月再次施加含硒水溶液。
[0031]3)水稻灌漿前期第三次施加含硒水溶液，直至水稻收獲。
[0032]其中，各個(gè)試驗(yàn)小區(qū)中，每次施加的亞硒酸鈉水溶液的劑量與上一時(shí)期的劑量相同。
[0033]2.樣品采集與測(cè)定
[0034]收獲水稻，將對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組水稻分成根、莖葉、籽實(shí)幾個(gè)部分，冷凍干燥處理，粉碎并且提取后利用HPLC-1CP-MS分別測(cè)定水稻各組織部分無機(jī)汞和甲基汞的含量。
[0035]3.結(jié)果分析
[0036]經(jīng)測(cè)試，當(dāng)土壤中硒元素的終濃度達(dá)到0.5mg/L時(shí)對(duì)水稻吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)汞的阻滯作用最為顯著，分析結(jié)果見表1。
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種降低水稻中汞含量的方法，包括以下步驟: 1)水稻插秧前，在稻田中預(yù)施鍵合阻滯劑； 2)插秧后一個(gè)月，再次施加鍵合阻滯劑； 3)水稻灌漿前期，再次施加鍵合阻滯劑； 其中，所述鍵合阻滯劑選自硒鹽、硫鹽、碘鹽或銨鹽中的一種或多種。
2.如權(quán)利要求1所述的降低水稻中汞含量的方法，其特征在于，所述硒鹽包括無機(jī)硒和有機(jī)砸。
3.如權(quán)利要求1所述的降低水稻中汞含量的方法，其特征在于，所述無機(jī)硒包括亞硒酸鹽、硒酸鹽、納米硒，所述有機(jī)硒包括硒代半胱氨酸鹽、硒代蛋氨酸鹽。
4.如權(quán)利要求1所述的降低水稻中汞含量的方法，其特征在于，所述硫鹽包括硫代硫酸鹽、硫酸鹽。
5.如權(quán)利要求1所述的降低水稻中汞含量的方法，其特征在于，所述碘鹽包括碘化物、碘酸鹽。
6.如權(quán)利要求1所述的降低水稻中汞含量的方法，其特征在于，所述銨鹽包括碳酸銨、乙二胺四乙酸鹽、氯化銨。
7.如權(quán)利要求1-6任一所述的降低水稻中汞含量的方法，其特征在于，所述鍵合阻滯劑施加種類和劑量各個(gè)時(shí)期保持一致。
8.如權(quán)利要求1-6任一所述的降低水稻中汞含量的方法，其特征在于，將鍵合阻滯劑配制成水溶液后施加。
9.如權(quán)利要求1-6任一所述的降低水稻中汞含量的方法，其特征在于，所述硒鹽的施加量為:使稻田土壤中硒元素的終濃度達(dá)到0.1~0.5mg/L。
10.如 權(quán)利要求1-6任一所述的降低水稻中汞含量的方法，其特征在于，所述硫鹽或碘鹽或銨鹽的施加量為:與稻田土壤中汞元素的摩爾比大于I。
【文檔編號(hào)】A01G7/00GK103548631SQ201310507819
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】李玉鋒, 李柏, 趙甲亭, 高愈希, 陳春英 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所