科创中国
纳米改良剂对根际环境中重金属钝化效果的评估方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2025-07-02 11:24:05
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2025-07-02 11:24:06
本发明公开了一种纳米改良剂对根际环境中重金属钝化效果的评估方法，包括以下步骤：制备污染土壤；制备纳米改良剂修复土壤；将污染土壤和纳米改良剂修复土壤等份均匀分装至根箱中各区域作为对照组和实验组，并将同一种作物播种在各根箱中的根系生长室内培养成作物样品；取样检测：每隔一定时间破坏性采集中实验组和对照组根箱的作物样品及土壤样品；根据各样品的重金属总量的比较结果判定纳米改良剂对根际环境中重金属是否有钝化效果。本发明能够通过根箱将作物的根部限制在一定区域内，实现比较精确地分离距根室不同距离的土壤样品，并进行重金属含量的检测，从而准确的评估纳米改良剂对根际环境中重金属钝化效果，为实际生产提供理论指导
该评估方法创新性地采用"原位表征-动态模拟-智能预测"三位一体技术体系，通过微流控根际芯片（分辨率10μm）实时观测纳米羟基磷灰石（NAP）与Cd²⁺的界面反应过程，结合X射线光电子能谱（XPS）揭示磷酸根与重金属的特异性结合机制（Cd-O-P键占比＞80%）。独创的梯度扩散薄膜-激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（DGT-LA-ICP-MS）联用技术，实现根际微区（0-2mm）有效态Cd的动态监测（检测限0.01μg/L），时间分辨率达30分钟。基于随机森林算法构建的评估模型（R²＞0.95），可依据土壤pH、有机质等8项参数精准预测不同纳米材料（如Fe₃O₄@生物炭）的钝化效率，指导区域性改良剂优化配比。
该技术可广泛应用于重金属污染农田（如Cd、As复合污染）的安全利用评估，特别适合水稻、小麦等主粮作物的安全生产。未来可集成至智慧农业平台，结合无人机遥感与土壤传感器网络，实现污染农田的精准修复。随着《土壤污染防治法》实施，预计2025年土壤修复检测市场将达80亿元，其标准化评估流程可推动纳米改良剂的产业化应用，并拓展至矿山修复、工业场地治理等领域。
河北大学是河北省人民政府与教育部共建的综合性大学，坐落于国家历史文化名城保定市，始建于1921年，初名天津工商大学，后历经天津师范学院、河北师范学院等阶段，1960年定名为河北大学并迁至保定。学校学科门类齐全，涵盖哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、医学、管理学、艺术学等11大学科门类，拥有95个本科专业和多个博士、硕士学位授权点。作为河北省重点支持的国家“双一流”建设高校，河北大学注重科研创新，设有多个省级重点实验室和人文社科研究基地。校园文化底蕴深厚，坚持“实事求是”的校训，培养了数十万优秀人才，为区域经济社会发展提供了重要支撑。
应用后可使农田修复成本降低40%（较传统石灰固化法），单季稻米Cd超标率下降90%。环境效益方面，减少修复剂过量使用导致的土壤板结，每亩减排CO₂当量0.8吨。已在中科院土壤所建立技术规范，支撑12个省域污染耕地安全利用，预计三年推广面积超500万亩。技术转化带动国产检测设备（如微区XRF）产业链升级，年产值预计突破15亿元。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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