一种降低水稻甲基汞含量的方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及环保领域，特别是一种降低水稻甲基汞含量的方法。
【背景技术】
[0002] 汞是一种高毒性、持久性的重金属污染物，被各国政府列为首要控制污染物之一。 自然界中无机汞在一定的条件下可以转化为甲基汞。甲基汞具有更高毒性，并可沿食物链 富集放大，严重威胁着生态环境安全和人体健康。我国被认为是全世界最大的汞生产、消费 和排放国，由此造成了一些汞污染问题。2014年全国土壤污染状况调查公报显示：我国土 壤汞污染点位超标率为1.6%，尤其是工矿业废弃地土壤汞污染环境问题突出。一项市场调 查表明，来自我国江西、江苏、贵州、湖北、湖南和广东等省区的稻米，约10%样本汞含量超 过我国食品安全国家标准（20 yg/kg)。特别是，稻米对于甲基汞的吸收积累能力要远远大 于其对无机汞的吸收积累，因此摄食稻米可能成为汞污染地区人群甲基汞暴露主要途径之 一，威胁着当地居民健康。
[0003] 降低土壤汞污染风险的方法主要包括：物理、化学和生物修复方法，其中：化学固 定化（药剂稳定化），方法简单易行，能够有效降低土壤中汞的生物可利用性，从而降低汞 进入植物体。硒是众多生物必需微量元素之一，是生物体内多种蛋白质和酶的重要组成部 分。在土壤-植物系统中，研究报道使用硒酸钠或亚硒酸钠药剂，可以有效抑制无机汞在萝 卜、番茄、芥菜、大豆、葱和大蒜中的积累，但是使用含硒药剂降低土壤-植物系统甲基汞含 量修复技术鲜有报道。通过土壤施硒，一方面可能有效抑制稻米对甲基汞的吸收积累，另 一方面可能增加水稻对硒的吸收积累，这对有效降低稻米汞人体暴露风险具有重要现实意 义。然而，当前已有的通过施肥降低稻米中汞含量的方法，其缺点在于施肥过程较为复杂， 而且施用剂量难以把握。
【发明内容】
[0004] 基于此，本公开提供了一种降低水稻甲基汞含量的方法，所述方法包括下述步 骤：
[0005] 步骤S100 :向土壤施入无机硒盐，或无机硒盐与硫酸盐的混合物；
[0006] 步骤S200 :步骤S100后的第W天，将水稻以淹水方式种植，W的范围为大于等于 20 ；
[0007]其中：
[0008] 所述无机硒盐在土壤中以总硒计算，含量为2~3mg/kg ;
[0009] 所述硫酸盐的含量是土壤中硫酸盐含量的2倍。
[0010] 本公开在土壤中施入（添加）一定量的无机硒盐，或无机硒盐与硫酸盐的混合物， 在淹水种植水稻情况下，稻米中甲基汞含量随硒使用量的增加而降低。所述方法主要利用 无机硒酸根或亚硒酸根在淹水条件下转化为低价态硒，并与无机汞结合反应形成难以被甲 基化细菌所利用的惰性硒化汞，导致土壤甲基汞含量降低；同时，硫酸盐还原导致硫化物生 成，在一定程度上可以降低土壤甲基汞的生物可利用性，进而导致稻米甲基汞降低。随土壤 添加硒含量的增加，稻米甲基汞含量不断降低，当总硒施用量超过3mg/kg时，稻米甲基汞 含量减少可达40%以上。考虑到过多硒使用可能导致潜在土壤硒污染问题，因此所述方法 在土壤中施入硒的量（以总硒计算）的范围规定在2~3mg/kg。
【具体实施方式】
[0011] 在一个基础实施例中，提供了一种降低水稻甲基汞含量的方法，所述方法包括下 述步骤：
[0012] 步骤S100 :向土壤施入无机硒盐，或无机硒盐与硫酸盐的混合物；
[0013] 步骤S200 :步骤S100后的第W天，将水稻以淹水方式种植，W的范围为大于等于 20天；
[0014]其中：
[0015] 所述无机硒盐在土壤中以总硒计算，含量为2~3mg/kg;
[0016] 所述硫酸盐的含量是土壤中硫酸盐含量的2倍。
[0017] 在这个实施例中，所述方法在水稻淹水种植条件下，通常至少在水稻种植前20天 向土壤施入无机硒盐，或无机硒盐与硫酸盐的混合物来降低水稻中甲基汞含量。所述方法 主要利用无机硒酸根或亚硒酸根在淹水条件下转化为低价态硒，并与无机汞结合反应形成 难以被甲基化细菌所利用的惰性硒化汞，导致土壤甲基汞含量降低；同时，硫酸盐还原导致 硫化物生成，在一定程度上可以降低土壤甲基汞的生物可利用性，进而导致稻米甲基汞降 低。随土壤添加硒含量的增加，稻米甲基汞含量不断降低，当总硒施用量超过3mg/kg时，稻 米甲基汞含量减少可达40%以上。考虑到过多硒使用可能导致潜在土壤硒污染问题，因此 所述方法在土壤中施入硒的量（以总硒计算）的范围规定在2~3mg/kg。
[0018] 在这个实施例中，提到在步骤S100后的第W天，将水稻以淹水方式种植，W的范围 为大于等于20天，也就是至少在水稻种植前20天向土壤施入无机硒盐，或无机硒盐与硫酸 盐的混合物来降低水稻中甲基汞含量，这里至少提前20天可以使土壤中无机汞和施加的 无机硒盐，或无机硒盐与硫酸盐的混合物在淹水条件下反应充分，从而明显降低水稻中甲 基汞含量，而如果提前至小于等于10天也可以得到水稻中甲基汞含量降低的结论的。
[0019] 优选的，所述无机硒盐包括硒酸钠、亚硒酸钠。在使用时，所述无机盐可以是硒酸 钠、亚硒酸钠中的一种，也可以是它们的组合，但这里是优选的无机硒盐种类，在实际使用 时也可以使用其它的无机硒盐，只要保证总硒含量满足一定的范围即可。
[0020] 优选的，所述硫酸盐包括硫酸钠。在实际使用时，在考虑到不影响环境污染的情况 下，也可以根据需要使用其它形式的硫酸盐。
[0021] 更优地，所述无机硒盐以水溶液的形态添加到土壤中，在搅拌均匀后淹水。在实 际使用时，可考虑将无机硒盐水溶液喷施于土壤表面（最优情况为：土壤比较干燥，易于耕 翻），然后耕翻土壤三次以上，使得无机硒盐均匀混合于土壤中，耕翻土层厚度为0~h厘 米，其中h为20厘米左右。最后，灌溉淹水保持一定水位，淹水深度大于4厘米。
[0022] 更优地，所述无机硒盐与硫酸盐的混合物以水溶液的形态添加到土壤中，在搅拌 均匀后淹水。在实际使用时，可考虑将无机硒盐与硫酸盐的混合物水溶液喷施于土壤表面， 然后耕翻土壤三次以上，使得无机硒盐与硫酸盐的混合物均匀混合于土壤中，耕翻土层厚 度为0~h厘米，其中h为20厘米左右。最后，灌溉淹水保持一定水位，淹水深度大于4厘 米。
[0023] 在一个实施例中，通过实验验证所述方法。所述实验包括下述步骤：
[0024] S100,水稻种植为温室自然光热盆栽实验，土壤淹水高度为2~4厘米，基本与实 际田间水稻种植条件相同；
[0025] S200,所用土壤为种植水稻土壤，其中一种土壤为低硒含量水稻土，另一种为高硒 含量汞污染水稻土。
[0026] S300,所添加硒为无机硒酸钠和亚硒酸钠，添加量以总硒含量计算。
[0027] S400,在一定量硒使用的前提下，增加土壤硫酸盐含量，以探究无机硒肥和含硫酸 盐肥料混合使用对水稻吸收积累甲基汞的影响。
[0028] S500,低硒水稻土盆栽实验（未添加硒或硫酸盐），通过叶面施硒肥（无机硒酸钠 和亚硒酸钠）验证土壤施硒降低稻米甲基汞效果。
[0029] S600,低硒水稻土添加汞和硒在离心管内厌氧培养模拟稻田土壤环境实验，以证 实土壤淹水条件下硒和汞相互作用形成了惰性硒化汞。
[0030] 在步骤S100中，水稻种植特征为：
[0031] 所选水稻的品种为五丰优2168,低硒土水稻盆栽时间为120天，高硒土水稻土盆 栽时间为105天。水稻种植为盆栽实验，每盆土重为2. 5kg，土壤淹水高度为2~4厘米， 水稻生长期施用化肥3次，分别为种植前、种植后30天（拔节期）和种植后60天（扬花 前期）。化肥使用量为0. 27g/kg磷酸二氢钙（Ca(HP04)2 ? H20)、0. 24g/kg氯化钾（KC1)和 0.30g/kg 尿素（C0(NH2)2)。总施肥量为 167mg/kg 氮（N)、79mg/kg 磷（P)和 150mg/kg 钾 (K)。所用化肥中不含有汞和硒，因此化肥使用不会增加土壤中的汞和硒，对实验的影响可 以忽略不计。
[0032] 在步骤S200中，水稻种植所用土壤萊和硒含量特征为：
[0033] 考虑土壤中不同背景硒含量可能对添加硒有一定的影响，所以选择低硒含量水稻 土和高硒含量水稻土。低硒含量水稻土采用人为添加无机汞的办法模拟水稻土汞污染发 生，所述无机汞比如为硝酸汞，总汞的添加为2. Omg/kg，为中国土壤环境质量3级标准（GB 15618-1995,1. 5mg/kg)的1. 3倍；高硒萊污染土萊含量为41. 5mg/kg，为中国土壤环境质量 3级标准的28倍。两种土壤硒背景含量分别为0. 91mg/kg(低硒土）和10. 6mg/kg(高硒 土）。
[0034] 在步骤S300中，土壤添加硒含量特征为：
[0035] 所添加硒的量以总硒含量计算。低硒水稻土添加浓度梯度分别为3. 0、6. Omg/kg; 高硒汞污染水稻土添加浓度梯度分别为0. 5、1. 0、2. Omg/kg。分别以硒酸钠和亚硒酸钠水溶 液形态添加到土壤中，并充分搅拌均匀。其中：添加硒的量以总硒含量计算，如lkg 土壤添 加总硒为2mg，对应硒酸钠（Na2Se04)的使用量为4.8mg，亚硒酸钠（Na 2Se03)为4.4mg。以 实际田间施肥计算，假设影响水稻吸收汞的土层厚度为20cm，土