一种抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂及其使用方法

摘要

本发明公开了一种抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂及其使用方法，属于环境污染治理技术领域，由以下质量百分比的原料制成腐殖酸3‑5％，Fe3O4@C‑NH20.2％，烷基萘磺酸盐1‑2％，高效氯氟氰菊酯0.5‑1％，水91.8‑95.3％；在小麦的灌浆期将该叶面阻控剂喷洒于小麦叶片，可降低叶片表面吸附的大气降尘中镉的生物有效性，直接切断叶片对大气降尘中重金属镉的吸收，进而高效、显著的阻控大气降尘中镉的吸收及向籽粒中的转运，降低籽粒镉含量，为控制大气降尘中镉对小麦籽粒的镉污染问题提供了新的的解决途径。

权利要求

1.一种抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂的使用方法，其特征在于，叶面阻控剂由以下质量百分比的原料制成：腐殖酸3‑5％，Fe3O4@C‑NH20.2％，烷基萘磺酸盐1‑2％，高效氯氟氰菊酯0.5‑1％，水91.8‑95.3％；

所述叶面阻控剂的制备方法为：

S1、分别称取以下质量百分比的原料：腐殖酸3‑5％，Fe3O4@C‑NH20.2％，烷基萘磺酸盐

1‑2％，高效氯氟氰菊酯0.5‑1％，水94.5‑95％；

S2、将S1称取的各原料混合均匀，制得叶面阻控剂；

用水稀释所述叶面阻控剂，于小麦的灌浆期喷洒于小麦叶片，所述叶面阻控剂与水按体积比为1：50稀释；在所述灌浆期共喷洒三次，每隔5‑7天喷洒一次，每次叶面阻控剂用量为0.5kg/亩；喷洒时间为清晨6‑8点，喷施后如遇下雨，雨后要及时补喷一次，可降低叶片表面吸附的大气降尘中镉的生物有效性，直接切断叶片对大气降尘中重金属镉的吸收。

2.根据权利要求1所述的抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂的使用方法，其特征在于，将称取的腐殖酸在水中分散，制得第一分散液；在第一分散液中加入Fe3O4@C‑NH2，分散均匀，制得第二分散液；在第二分散液中加入烷基萘磺酸盐，分散均匀，制得第三分散液；

在第三分散液中加入高效氯氟氰菊酯，分散均匀，制得叶面阻控剂。

说明书

一种抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明属于环境污染治理技术领域，具体涉及一种抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂及其使用方法。

背景技术

[0002] 重金属镉(Cd)是危害性最强的金属元素之一，小麦作为全球三大粮食作物之一，其被Cd污染的问题已经愈加严重。越来越多的研究发现，大气Cd沉降已成为农田Cd累积的
重要来源，尤其是在冶炼厂矿周边。研究表明，小麦不仅可以通过根系吸收土壤中Cd，还可
以通过叶片等地上部直接吸收大气降尘中Cd。同时，谷类作物的叶片能够直接从大气中吸
收Cd并将其从叶片转移到籽粒中，大气降尘中Cd对玉米籽粒的贡献率为超过40‑65％。因
此，大气降尘也是小麦体系中 Cd污染的主要来源之一。在防控小麦籽粒Cd污染的措施中，
不能仅仅考虑土壤Cd污染源对小麦籽粒Cd的贡献，还需要防控大气降尘中Cd对小麦组织和
籽粒的污染。

[0003] 小麦开花后到籽粒成熟的灌浆期是籽粒发育和产量形成的关键时期，也是 Cd随着灌浆物质转运至籽粒内的唯一阶段。研究表明，小麦籽粒中Cd更多的来源于开花后灌浆
期新吸收的Cd，同时小麦叶片处于小麦冠层，受光条件好，容易阻滞大气降尘，也更便于吸
收大气降尘中Cd，并且由于光合产物的“就近运输”原则，其也较其余叶片的光合产物运输
到穗部籽粒的距离短，这些特征也决定了叶片吸收的大气降尘中的Cd可能更容易伴随着灌
浆物质的转运快速迁移至籽粒中。因此，控制大气降尘Cd对小麦籽粒Pb的污染要十分注重
灌浆期这一关键时期。

[0004] 然而，检索到的技术和文献记录均主要关注小麦根系对土壤Cd的吸收而忽略叶片对大气降尘中Cd的吸收，针对小麦籽粒Cd污染的防控技术和相关产品仍然侧重于防控土壤
中Cd污染对小麦的影响，即使是已有的叶片重金属阻控剂的出发点也是通过喷施竞争性的
元素，进入作物体内，与根部吸收的重金属在植物体内进行络合、螯合，进而降低重金属向
籽粒等可食部分的转移，如：“一种抑制小麦籽粒对重金属镉吸收、转运的叶面阻隔剂及其
使用方法、研究方法和应用(申请号201810184414.2)”，提供了一种抑制小麦籽粒对重金属
镉吸收、转运的叶面阻隔剂及其使用方法，即分别在小麦生长发育旺盛的抽穗期、开花期、
灌浆期的镉污染叶片上，每个时期处理1‑4天，每天喷施1 次，每次喷施至少间隔1天，达到
抑制小麦籽粒对重金属Cd吸收的目的。该方法的原理和出发点是通过叶面喷施阻隔剂，抑
制根系吸收的Cd转运到小麦籽粒中。一种叶面阻隔剂及其制备方法和应用(申请号
201810145453.1)也是基于同样的原理，通过喷施羟基磷灰石进入小麦体内，降低Cd从老叶
和根系向新叶中的转移，从而达到阻隔重金属Cd的作用。抑制小麦籽粒对镉吸收及积累的
叶面阻隔剂及其使用方法(申请号201810613226.7)，也是通过其活性成分甘露糖抑制在小
麦各部分之间的转运，主要是抑制重金属在旗叶和第三节间的积累，从而减少其向籽粒中
转运积累。可见，目前的专利技术和产品均没有统筹考虑大气降尘‑土壤两个污染来源对小
麦籽粒的影响，尤其是小麦籽粒中Cd主要来源于大气降尘的现实，也就尚缺乏针对性的控
制手段和阻控剂产品，造成小麦籽粒Cd含量时常超标，籽粒Cd污染防治效果不稳定、效率低
和成本高的问题，成为科学防控小麦籽粒Cd污染的瓶颈。

[0005] 因此，对于大气降尘对小麦叶片和籽粒Cd污染的控制技术尚是空白，需要开发直接阻隔小麦叶片对大气降尘中Cd吸收的叶面阻控剂，从而降低籽粒 Cd含量。

发明内容

[0006] 为了解决上述问题，本发明提供了一种抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂及其使用方法，通过阻控剂与叶片上吸附的大气降尘中重金属Cd发生吸附、络合及螯合反应，
降低大气降尘中Cd活性，直接在小麦体外切断叶片对大气降尘Cd的吸收途径，进而抑制叶
片对大气降尘中重金属Cd的吸收，进而降低籽粒Cd含量。

[0007] 本发明是通过如下技术方案来实现的。

[0008] 本发明的第一个目的是提供一种抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂，由以下质量百分比的原料制成：腐殖酸3‑5％，Fe3O4@C‑NH20.2％，烷基萘磺酸盐1‑2％，高效氯氟氰
菊酯0.5‑1％，水91.8‑95.3％；

[0009] 通过阻控剂活性成分(腐殖酸、Fe3O4@C‑NH2)与叶片上吸附的大气降尘中重金属Cd发生吸附、络合及螯合反应，降低大气降尘中Cd活性，直接在小麦体外切断叶片对大气降尘
Cd的吸收途径，进而抑制叶片对大气降尘中重金属Cd的吸收，进而降低籽粒Cd含量。

[0010] 本发明的第二个目的是提供上述抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂的制备方法，包括以下步骤：S1、分别称取以下质量百分比的原料：腐殖酸3‑5％， Fe3O4@C‑
NH20.2％，烷基萘磺酸盐1‑2％，高效氯氟氰菊酯0.5‑1％，水94.5‑95％。

[0011] S2、将S1称取的各原料混合均匀，制得叶面阻控剂。

[0012] 优选地，将腐殖酸在水中分散，制得第一分散液；在第一分散液中加入 Fe3O4@C‑NH2，分散均匀，制得第二分散液；在第二分散液中加入烷基萘磺酸盐，分散均匀，制得第三
分散液；在第三分散液中加入高效氯氟氰菊酯，分散均匀，制得叶面阻控剂。

[0013] 本发明的第三个目的是提供上述抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂的使用方法，包括以下步骤：

[0014] 用水稀释所述叶面阻控剂，于小麦的灌浆期喷洒于小麦叶片，所述叶面阻控剂与水按体积比为1：50稀释。

[0015] 优选地，所述灌浆期共喷洒三次，每隔5‑7天喷洒一次，每次叶面阻控剂用量为0.5kg/亩。

[0016] 优选地，喷洒时间为清晨6‑8点，喷施后遇见下雨，雨后要及时补喷一次。

[0017] 本发明与现有技术相比具有如下有益效果:

[0018] (1)本发明提供一种抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂，其由腐殖酸、Fe3O4@C‑NH2、烷基萘磺酸盐、高效氯氟氰菊酯和水组成；腐殖酸既可以吸附重金属Cd元素又能利
用其内部基团与重金属Cd离子络合、螯合反应等一系列反应形成有机结合形态，来影响重
金属Cd迁移转化及生物可利用度；功能化磁性纳米粒子Fe3O4@C‑NH2空心微球比表面积大、
吸附容量大，且其表面及中空结构内侧均有大量‑NH2官能团，活性点位比较多，可特异性吸
附 Cd(通过配位络合、静电引力和离子交换等作用)，为在固化环境介质中吸附 Cd提供了
便捷条件；高效氯氟氰菊酯对小麦的病虫害防治效果显著，且具有低毒性、高效率及在环境
中容易被分解的特点；烷基萘磺酸盐能够降低阻控剂溶液和叶面间的界面张力，其有助于
腐殖酸、Fe3O4@C‑NH2空心微球等活性成分的分散，确保能够使阻隔剂均匀覆盖整个叶片，进
而保证较好的喷施效果；上述组分协同吸附大气降尘中重金属Cd，降低叶片上吸收的大气
降尘中Cd活性，直接在小麦体外切断叶片对大气降尘Cd的吸收途径，从根本上抑制叶片对
大气降尘中重金属Cd的吸收，进而降低籽粒Cd含量；

[0019] (2)将上述阻控剂在小麦开花后的灌浆期喷施于的小麦叶片上，通过腐殖酸、Fe3O4@C‑NH2空心微球等活性成分与大气降尘中重金属Cd的吸附、络合和螯合反映，直接固
定叶片上吸附大气降尘中Cd，降低其生物有效性，显著抑制叶片气孔、韧皮部等对降尘中Cd
的吸收，进而降低小麦籽粒中Cd的转运过程，降低籽粒Cd含量；同时，施用次数和施用量少，
无毒副作用，不影响小麦的正常生长发育，对人体安全无毒，并通过高效氯氟氰菊酯达到防
治病虫害的目的，最终实现增产保质、环境保护与维护生态平衡三者的有机统一，为控制大
气降尘对小麦籽粒的Cd污染问题提供了新的解决途径。

附图说明

[0020] 图1为本发明提供的抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂喷施示意图；

[0021] 图2为喷施实施例1叶面阻控剂后郑州地区(Cd低尘降区)和济源地区(Cd 高尘降区)小麦叶片Cd含量；

[0022] 图3为喷施实施例1叶面阻控剂后郑州地区(Cd低尘降区)和济源地区(Cd 高尘降区)小麦籽粒Cd含量。

具体实施方式

[0023] 为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

[0024] 下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。

[0025] 本发明提供一种抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂，由以下质量百分比的原料制成：腐殖酸3‑5％，Fe3O4@C‑NH20.2％，烷基萘磺酸盐1‑2％，高效氯氟氰菊酯0.5‑1％，水
91.8‑95.3％；

[0026] Fe3O4@C‑NH2空心微球的制备方法具体请参见专利《一种磁性氨基化空心微球土壤修复剂、其制备方法及应用》(ZL201810251815.5)。

[0027] 下面通过以下实施例来具体说明。

[0028] 实施例1

[0029] 一种抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂，由以下质量百分比的原料制成：腐殖酸3％，Fe3O4@C‑NH2空心微球0.2％，烷基萘磺酸盐1％，高效氯氟氰菊酯0.5％，水95.3％；

[0030] 上述抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂的制备方法，包括以下步骤：

[0031] S1、分别称取以下质量百分比的原料制成：腐殖酸3％，Fe3O4@C‑NH20.2％，烷基萘磺酸盐1％，高效氯氟氰菊酯0.5％，水95.3％；

[0032] S2、将腐殖酸在水中超声30分钟，温度20℃，制得第一分散液；在第一分散液中加入Fe3O4@C‑NH2进行超声分散30分钟，制得第二分散液；在第二分散液中加入烷基萘磺酸盐，
分散均匀，制得第三分散液；在第三分散液中加入高效氯氟氰菊酯进行超声分散30分钟，制
得叶面阻控剂。

[0033] 实施例2

[0034] 一种抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂，由以下质量百分比的原料制成：腐殖酸5％，Fe3O4@C‑NH20.2％，烷基萘磺酸盐2％，高效氯氟氰菊酯1％，水91.8％；

[0035] 上述抑制小麦大气降尘镉污染的叶面阻控剂的制备方法，包括以下步骤：

[0036] S1、分别称取以下质量百分比的原料制成：腐殖酸5％，Fe3O4@C‑NH2空心微球0.2％，烷基萘磺酸盐2％，高效氯氟氰菊酯1％，水91.8％；

[0037] S2、将腐殖酸在水中超声30分钟，温度20℃，制得第一分散液；在第一分散液中加入Fe3O4@C‑NH2空心微球进行超声分散30分钟，制得第二分散液；在第二分散液中加入烷基
萘磺酸盐，分散均匀，制得第三分散液；在第三分散液中加入高效氯氟氰菊酯进行超声分散
30分钟，制得叶面阻控剂。

[0038] 实施例1和实施例2制得的叶面阻控剂性能近似，仅以实施例1为例，说明其性能。将实施例1制得的叶面阻控剂用于喷洒小麦叶片，在郑州和济源两个Cd降尘典型区域，济源
大气降尘Cd含量在7.8‑18.9mg/kg间波动，郑州大气降尘Cd含量在1.2‑4.6mg/kg波动，分别
代表了大气Cd降尘高低的典型区域。开花后随机选取郑州和济源的野外大田小麦，在小麦
的开花后的灌浆期喷洒于小麦叶片，每次阻控剂用量为0.5kg/亩，与清水按1：50体积比例
稀释后喷施，分别设置三个处理，分别为：处理1(喷洒一次)、处理2(喷洒二次)、处理3(喷洒
三次)，其中，处理2和处理3喷洒间隔为每隔5‑7天，喷洒时间为清晨6‑8点，若在喷施后8小
时内遇到降雨，则需第二天重新补施(如图 1所示)。

[0039] 喷施叶面阻控剂后可见郑州地区和济源地区三个处理的小麦病虫害情况均有明显降低，小麦叶片上蚜虫的空口减退率减少了80‑95％，而小麦产量提高了1.3‑2.1％。同
时，郑州地区处理3(喷施阻控剂三次)的小麦叶片在灌浆前期、灌浆中期、成熟期Cd含量分
别降低了26.31％、28.00％、22.47％，(图 2)。济源地区处理3(喷施阻控剂三次)的小麦叶
片在灌浆前期、灌浆中期、成熟期Cd含量分别减少37.12％、27.91％、38.56％(图2)。郑州地
区处理3 (喷施阻控剂三次)小麦籽粒在灌浆前期、灌浆中期、成熟期Cd含量分别减少
18.20％、19.06％、21.36％，济源地区处理3(喷施阻控剂三次)小麦籽粒在灌浆前期、灌浆
中期、成熟期Cd含量分别减少30.41％、20.53％、22.11％(图 3)。可见，通过施用该阻控剂
不仅能够有效阻控小麦叶片对大气降尘中重金属Cd的吸收，显著降低籽粒Cd含量，而且还
能够同时防控小麦病虫害，提升作物产量，原因在于：腐殖酸既可以吸附重金属Cd元素又能
利用其内部基团与重金属Cd离子络合、螯合反应等一系列反应形成有机结合形态，来影响
重金属Cd迁移转化及生物可利用度；功能化磁性纳米粒子Fe3O4@C‑NH2比表面积大、吸附容
量大、以及特定的化学性质在固化环境介质中的Cd提供了便捷条件，且其表面有‑NH2等官
能团，活性点位比较多，修复剂吸附的重金属 Cd能力也随之增加，通过与；高效氯氟氰菊酯
对小麦的病虫害防治效果显著，且具有低毒性、高效率及在环境中容易被分解的特点；烷基
萘磺酸盐是表面活性剂(分散剂)，能够降低阻控剂溶液和叶面间的界面张力，其有助于腐
殖酸、 Fe3O4@C‑NH2等活性成分的分散，确保能够使阻隔剂均匀覆盖整个叶片，进而保证较
好的喷施效果；上述组分协同吸附的大气降尘中重金属Cd，降低叶片上吸收的大气降尘中
Cd活性，直接在小麦体外切断叶片对大气降尘Cd的吸收途径，从根本上抑制叶片对大气降
尘中重金属镉的吸收，进而降低籽粒 Cd含量的；在小麦开花后的灌浆期喷施于的小麦叶片
上，通过腐殖酸、 Fe3O4@C‑NH2等活性成分与大气降尘中重金属Cd的吸附、络合和螯合反映，
直接固定叶片上吸附大气降尘中Cd，降低其生物有效性，显著抑制叶片气孔、韧皮部等对降
尘中Cd的吸收，进而降低小麦籽粒中Cd的转运过程，降低籽粒Cd含量；同时，施用次数和施
用量少，无毒副作用，不影响小麦的正常生长发育，对人体安全无毒，并通过高效氯氟氰菊
酯达到同时防治病虫害的目的，最终实现增产保质、环境保护与维护生态平衡三者的有机
统一，为控制大气降尘对小麦籽粒的Cd污染问题提供了良好的解决途径。

[0040] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内也意图包含这些改动和变型在内。