重金属污染农田安全利用关键技术及应用成果公示

登记日期：

2024-07-26

完成单位：

广东省科学院生态环境与土壤研究所,中山大学,生态环境部华南环境科学研究所,佛山市铁人环保科技有限公司,广州市金龙峰环保设备工程股份有限公司,香港理工大学,华南理工大学,华南师范大学,广东工业大学,广东石油化工学院

完成人员：

刘同旭,李芳柏,晁元卿,吴颖欣,杨启豪,刘传平,方利平,李向东,汤叶涛,刘晓文,黄石光,石云峰,章莉娟,李晓敏,杨彦,孙建腾,余应新,蔡信德,吴文成,朱月琪,王琦,崔江虎,姚爱军,窦容妮,马盛韬,卢敏,林桂月,林庆祺,武冬,黄国勇,金灵,杜衍红,吴云当,马丹燕,宋清梅,吴嘉慧,胡松水,杨谦,李向南,温李阳,陈浩佳,沈钱勇,庾明茂,黄悦

研究起止日期：

2020-01-01至2022-12-31

主要应用行业：

农、林、牧、渔业

高新技术领域：

现代农业

评价单位：

广东省科学技术厅

评价日期：

2023-10-18

成果简介：

1. 课题来源与背景： 课题来源：广东省重点领域研发计划项目（重金属污染农田安全利用关键技术及应用2019B110207002） 课题背景：农田重(类)金属污染是制约华南红壤地带粮食安全生产的关键，直接影响粤港澳大湾区可持续发展。近年来，基于重金属阻控的农田污染治理技术体系初见雏形，初步改善粮食安全生产。但相关技术与产品的标准化程度较低，缺乏风险评价体系；对重金属在农田系统行为过程的理论研究不足，造成治理技术适应性不足。因此，从理论过程、技术标准化，产业化入手，形成农田重金属污染治理技术体系与产业化对实现湾区粮食安全生产具有重要意义。 2. 技术原理及性能指标：   硅溶胶生理阻隔剂研发技术：已有的硅溶胶生理阻隔剂基础上，根据农作物生理阻隔机制，研发适宜在大亚湾区域，兼具增产、降镉、砷、铅功效的中微量元素肥料产品。制备一种新型叶面重金属阻隔剂硅量子点，相对于纳米硅溶胶，其粒径更小   平均粒径为2.0nm，分散性和稳定性更优异，叶面喷施后，能更大幅度降低水稻根茎叶砷含量。通过代谢组学深入研究发现，硅量子点能促进了水稻多种氨基酸的生成，尤其是苯丙氨酸含量明显增加。同时，硅量子点能调控水稻碳和氮相关代谢产物水平，激活水稻抗氧化系统。从而有效调控水稻砷相关基因的表达，最终导致其抑制水稻对砷的吸收转运，该研究成果与相关企业合作，进行成果转化，开展大面积推广应用。硅作为有益营养元素已经得到国际土壤学与植物营养学界的认同。目前市场上有多种固体硅肥，其作物硅吸收利用率较低。因此，深入研究硅元素的化学特点，经过长时间试验，不断改善配方，研发出容易被作物吸收的叶面硅肥。所制得的生理阻隔剂产品二氧化硅（SiO2）浓度在23%左右，pH为中性（7-9），透过淡蓝光可以看到硅溶胶是半透明的，通过紫外可见分光光度计在波长200－800 nm 区间的扫描，得出所制备的有机硅溶胶的通透性。通过粒度分析仪的分析，可得硅溶胶的粒径分布图，硅溶胶的粒径分布主要在3－10 nm 范围内。叶面阻控剂为Si、Se 复合纳米溶胶制剂，主要技术指标为：硅（Si）：101g/L、pH：8.86、水不溶物：1.1g/L、钠（Na）：1.0g/L、硒（Se）含量1000 mg/kg，满足产品登记指标要求：Si≥100g/L，pH：7.0-9.0，Na≤10g/L，水不溶物10g/L。 3. 技术的创造性与先进性：   针对根-籽粒界面，创建了硒-硅耦合调控的生理阻隔技术，形成了硒硅复合溶胶的核心产品，其最佳硒-硅比1%，最佳喷施其为孕穗期，可显著降低镉砷转运。 4. 技术的成熟程度，适用范围和安全性：经工业和信息化部电子第五研究所评议，技术就绪度达到最高级（9级）。 5. 应用情况及存在的问题：硅溶胶生理阻隔技术已在多地开展大面积推广应用，其功能、性能在实际任务中得到验证。建立农田重金属污染与控制安全利用示范工程多个，实施总面积达30多万亩。集成生理阻隔技术，开展大规模示范应用，相关产品在广东粤西、粤北、珠三角等地区推广应用了50万亩，全国区域辐射推广面积100多万亩，总销售额达1.4亿元，产生了良好的经济效益和推广应用价值。 6. 历年获奖情况：广东省自然科学（2020年）与科技进步一等奖（2022年）。