一種降低水稻中汞含量的方法
2023-10-10 18:42:29 1
一種降低水稻中汞含量的方法
【專利摘要】本發明公開了一種降低水稻中汞含量的方法，通過鍵合阻滯技術從水稻生長初期開始即可降低生長介質中生物可利用性汞的含量，可以在長期汞暴露稻田中進行補硒或者硫、碘、銨等營養物質的同時充分降低水稻根部對汞的吸收，阻滯汞從水稻根部往地上部分的轉運，從而降低稻米中總汞以及甲基汞的含量。該方法實施方便、成本較低，能更加有效地降低汞汙染地區水稻各組織中無機汞和甲機汞的含量，而且在長期汞暴露稻田中進行適量的補硒可以在降低土壤中生物可利用性汞含量的同時，大大提高土壤中有效硒的含量，有利於農作物的生長以及農產品質量的提高，對長期汞暴露地區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實意義。
【專利說明】一種降低水稻中汞含量的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於水稻種植【技術領域】，涉及一種降低長期汞暴露農田水稻中汞含量的方法。
【背景技術】
[0002]汞是嚴重危害人體健康的環境有毒物質。水稻作為全球範圍內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。貴州萬山等地區在長期的汞礦開採和金屬冶煉過程中造成了該地區嚴重的汞汙染，水稻作為當地主要的糧食作物其汞含量遠遠超過國家食品衛生限定標準，糙米中的總汞可達到569μ gkg—1，甲基汞含量可達到145 μ gkg-1,已經對人體健康造成嚴重的潛在危害。除汞礦開採外、其它有色金屬如鉛鋅冶煉、燃煤、溫度計、螢光燈生產等均造成汞對周圍環境的汙染。目前，除了嚴格控制汞汙染源的排放，如含汞廢水、廢渣等進入稻田，對於如何解決因長期汞暴露造成的稻田土壤汙染及降低水稻中汞含量的問題還沒有很好的辦法。發展如何降低汞汙染地區水稻汞含量、提高稻米的食品安全性的相關技術對當地以及周邊地區人群的飲食健康具有重要的現實意義。
[0003]硒是人體所必需的微量元素之一,對維持正常的生命活動具有至關重要的意義。而我國的大部分地區(約2/3地區)屬於缺硒地區，另外硒與許多重金屬都具有很強的結合能力。
[0004]中國專利申請201110247132.0公開了在水稻孕穗期和齊穗期採用葉面噴施錳肥和硒肥相結合的方法，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重金屬元素的拮抗作用。其缺點在於，相對於根部施肥來說，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汞等重金屬的吸收和轉運。
【發明內容】
`[0005]針對上述問題，本發明的目的在於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汞具有鍵合作用的鍵合阻滯劑的方法，阻滯水稻對汞的吸收、運輸和蓄積，顯著降低水稻各組織中總汞及甲基汞的含量。
[0006]本發明自身研究實驗證明，在水稻中硒與汞相互作用的結果主要可產生以下幾個方面的效應:
[0007]I)硒與汞在水稻根系環境(根際)中直接結合生成硒化汞沉澱，由於植物根部凱氏帶的存在阻滯了根系對汞的吸收，從而降低水稻中汞的含量。
[0008]2)硒可以降低水稻對汞的生物富集係數和降低水稻從根部到莖、葉以及籽實部分的生物轉運係數。因此，通過對汞暴露水稻補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種態，降低總汞含量的同時也可以降低甲基汞等有毒形式的汞的含量，而相對可以增加Se-Hg-蛋白質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，在該技術中我們通過對汞暴露水稻進行適當地補硒，通過硒與汞較強的鍵合作用，阻滯水稻對汞的吸收、轉運和蓄積，改變水稻中汞的化學存在形式，從而達到降低長期汞暴露稻田水稻中總汞和甲基汞含量以及減弱汞對水稻的生物毒性效應的目的。另外，含S2032_、I_、EDTA和其他銨鹽的溶液在實驗中也能通過與汞形成穩定配合物的形式降低水稻對汞的吸收、轉運和蓄積，提高長期汞暴露農田中生產的糧食產品的安全性。
[0011]通過硒、硫、碘、銨鹽等與汞的鍵合作用阻滯水稻對汞的吸收、轉運和蓄積，我們稱之為鍵合阻滯技術，其中的硒鹽、硫鹽、碘鹽及銨鹽稱之為鍵合阻滯劑。
[0012]為了達到上述目的，本發明採取以下技術方案:
[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，在稻田中預施鍵合阻滯劑；
[0015]2)插秧後一個月，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，幾種鹽單獨施加即可有效抑制水稻根部對汞的吸收，阻滯汞從水稻根部往莖、葉和籽實各部分運輸，也可以根據需要進行組合後施加。
[0018]進一步地，所述硒鹽包括無機硒和有機硒，所述無機硒包括亞硒酸鹽、硒酸鹽、納米硒等，所述有機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]進一步地，所述鍵合阻滯劑施加種類和劑量各個時期保持一致。
[0020]進一步地，將鍵合阻滯劑分別配製成水溶液後施加。
[0021]進一步地，在長期遭受汞汙染的稻田中，所述硒鹽的施加量應使稻田土壤中硒元素的終濃度達到0.1~0.5mg/Lo
[0022]這樣間歇期施加一定量的硒溶液，在不會造成土壤硒過量給予土壤硒元素補充的同時，硒與汞在水稻根際通過鍵合作用使汞沉降或者附著於植物根系從而不利於水稻對汞的吸收和運輸。在水稻不同生長發育期施加硒溶液使稻田中硒元素的終濃度達到0.1~0.5mg/L，可以充分降低水稻對汞的吸收，阻滯汞往水稻地上部分的運輸,減少汞在水稻籽實中的蓄積，並且加硒之後可以降低水稻中無機汞離子和甲基汞的含量，一定程度地促進汞從高毒種態向低毒或無毒種態的轉化。
[0023]進一步地，所述硫鹽或碘鹽或銨鹽與稻田土壤中汞元素的摩爾比大於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汞的吸收、轉運和蓄積。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到降低、阻滯水稻對汞的吸收、轉運和蓄積的有益效果。
[0025]本發明通過鍵合阻滯技術從水稻生長初期開始即可降低生長介質中生物可利用性汞的含量，可以在長期汞暴露稻田中進行補硒或者硫、碘、銨等營養物質的同時充分降低水稻根部對汞的吸收，阻滯汞從水稻根部往地上部分的轉運，從而降低稻米中總汞以及甲基汞的含量，相較現有的技術實施更加方便、成本較低，能更加有效地降低汞汙染地區水稻各組織中無機汞和甲機汞的含量，而且在長期汞暴露稻田中進行適量的補硒可以在降低土壤中生物可利用性汞含量的同時，大大提高土壤中有效硒的含量，有利於農作物的生長以及農產品質量的提高，對長期汞暴露地區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實意義。
【具體實施方式】
[0026] 實施例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]發明人利用本發明鍵合阻滯劑(含硒水溶液)進行了貴州汞汙染稻田土壤分小區補硒種植水稻試驗，具體試驗流程如下:
[0028]1.鍵合阻滯劑的施加
[0029]I)將事先配製好的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，並且根據汞汙染稻田土壤中硒元素的濃度水平進行配製(調查研究發現實驗區部分汞汙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汙染土壤試驗小區【容積，80 (長)X60 (寬)X40 (高)】，即以鍵合阻滯劑(含硒水溶液)代替灌溉水補至其液面高於土壤5公分左右，使土壤中硒元素的終濃度分別達到0.lmg/L、0.3mg/L和0.5mg/L,將試驗土壤孵育15~20天,通過硒萊相互作用降低土壤中生物可利用性汞佔總汞的比重。並且設置對照組，不施加任何鍵合阻滯劑。
[0030]2)水稻插秧後一個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，直至水稻收穫。
[0032]其中，各個試驗小區中，每次施加的亞硒酸鈉水溶液的劑量與上一時期的劑量相同。
[0033]2.樣品採集與測定
[0034]收穫水稻，將對照組和實驗組水稻分成根、莖葉、籽實幾個部分，冷凍乾燥處理，粉碎並且提取後利用HPLC-1CP-MS分別測定水稻各組織部分無機汞和甲基汞的含量。
[0035]3.結果分析
[0036]經測試，當土壤中硒元素的終濃度達到0.5mg/L時對水稻吸收、轉運汞的阻滯作用最為顯著，分析結果見表1。
[0037]
【權利要求】
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，在稻田中預施鍵合阻滯劑； 2)插秧後一個月，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.如權利要求1所述的降低水稻中汞含量的方法，其特徵在於，所述硒鹽包括無機硒和有機砸。
3.如權利要求1所述的降低水稻中汞含量的方法，其特徵在於，所述無機硒包括亞硒酸鹽、硒酸鹽、納米硒，所述有機硒包括硒代半胱氨酸鹽、硒代蛋氨酸鹽。
4.如權利要求1所述的降低水稻中汞含量的方法，其特徵在於，所述硫鹽包括硫代硫酸鹽、硫酸鹽。
5.如權利要求1所述的降低水稻中汞含量的方法，其特徵在於，所述碘鹽包括碘化物、碘酸鹽。
6.如權利要求1所述的降低水稻中汞含量的方法，其特徵在於，所述銨鹽包括碳酸銨、乙二胺四乙酸鹽、氯化銨。
7.如權利要求1-6任一所述的降低水稻中汞含量的方法，其特徵在於，所述鍵合阻滯劑施加種類和劑量各個時期保持一致。
8.如權利要求1-6任一所述的降低水稻中汞含量的方法，其特徵在於，將鍵合阻滯劑配製成水溶液後施加。
9.如權利要求1-6任一所述的降低水稻中汞含量的方法，其特徵在於，所述硒鹽的施加量為:使稻田土壤中硒元素的終濃度達到0.1~0.5mg/L。
10.如 權利要求1-6任一所述的降低水稻中汞含量的方法，其特徵在於，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於I。
【文檔編號】A01G7/00GK103548631SQ201310507819
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月24日 優先權日:2013年10月24日
【發明者】李玉鋒, 李柏, 趙甲亭, 高愈希, 陳春英 申請人:中國科學院高能物理研究所