耕地重金属污染的治理或修复是一个技术难题,因为重金属永远不会分解,现有技术中超富集植物提取(生物法)需10年左右;溶剂淋洗,成本太高;钝化修复尚未达到理想程度,因为钝化剂极易导致土壤第二次污染。基于此,本研究以屠宰厂废弃的天然蹄角为初始原料,根据其蛋白质具有氮肥的功效以及含有大量巯基可结合2价重金属离子为沉淀的生化特性。以铅污染土壤作为钝化修复与种植的对象,系统研究蹄角粉及其水解物(水解蹄角粉,释放巯基)的肥效,以及对土壤的钝化修复、水稻吸附铅离子的效应。结果表明,在正常土壤中,加入含有82%以上蛋白质的蹄角粉及水解蹄角粉,其肥效十分理想。比市售常规有机肥或复混肥效果更好,无需堆肥发酵,绝不烧苗,所种植水稻单穗可超过576粒,比市售复混肥多出40～100粒,且无尿素的贪青(成熟晚)现象;在铅污染土壤中,其肥效与正常土壤的特性相似,且对水稻吸收铅离子具有一定的钝化、抑制作用:1、肥效试验,以正常土壤为基础,水稻为试验作物,市售复混肥为对照组,研究蹄角粉及其水解蹄角粉对水稻的生长效应,结果表明,在首轮种植试验中,水稻生长最好的是蹄角粉,其成熟期株高为105cm,而水解蹄角粉的株高为104cm,分别比复混肥对照组(98cm)高6cm、5cm,同时,叶绿素最高组合也是蹄角粉,达到7.37g/kg,比对照组(7.09mg/kg)高0.286 mg;将第一次种植后的水稻土进行第二轮连种,结果表明,蹄角粉组合的水稻株高为108cm,水解蹄角粉组合的株高为109cm,比复混肥组合分别(103cm)高5cm、6 cm,相对叶绿素是蹄角粉最高。所有结果表明,蹄角粉及其水解蹄角粉均比常规市售复混肥对水稻生长的肥效好,同时种植容器边出现单穗最高可达到576粒的现象,这也表明蹄角粉及其水解物作为肥料的优势与其可行性。2、铅污染土壤的钝化与种植试验,以复混肥作为对照组,铅含量分别为100mg/kg、200mg/kg、500mg/kg的土壤为种植土壤,在LED全光谱、全自动控温控湿温室中,研究蹄角粉及其水解蹄角粉对水稻的生长,以及水稻不同部位吸附铅的动态变化,结果表明:(1)水稻的生长效应,无论是哪种铅离子含量,以及无论是生长30天、60天或是120天,蹄角粉试验组合的水稻植株最高。其成熟期水稻株高为114 cm,而水解蹄角粉的株高为109.7 cm,仅次于蹄角粉,分别比复混肥对照组(88.6cm)高25.4 cm、11.4cm,这表明蹄角粉的肥效仍然较好,且铅离子对蹄角粉的肥效以及水稻生长、胁迫无直接影响。(2)水稻不同部位对铅的吸附研究,结果表明,在铅含量为100mg/kg的土壤中,复混肥组合的铅含量变化规律是:30天内根部最高,60天内茎部最高,120天时叶部最高,铅在向上快速运输,随着铅的向上运输,对应根部的铅含量逐渐减少;而蹄角粉及其水解蹄角粉均是30天内根部较少,60天内根部开始变多,120天时根部比复混肥组合要多,这表明蹄角粉及其水解蹄角粉的抑制效应,至少可减缓30-60天,且仅限于根部,但此时水稻种子已收获,生长期结束,铅尚未运输到种子部分;对于铅含量为200mg/kg、500mg/kg的污染土壤,根部所吸附的铅仍然远远高于水稻茎叶所吸附的铅含量,且都随时间的延长,根部铅含量逐渐增加,其变化规律与铅含量为100mg/kg的土壤效应略有不同,整体基本一致,这表明一定量的蹄角粉和水解蹄角粉对铅的钝化效应具有极限浓度。(3)水稻种子(稻谷)对铅的吸附效应,在水稻成熟期(移栽120天时)采集不同铅浓度土壤、不同处理的水稻种子,研磨、消煮、原子火焰吸收法测量样品中铅浓度,结果表明,水稻种子中的铅浓度随着土壤中铅浓度的递增而增加。在铅含量为100mg/kg的土壤中,水稻种子铅含量最低为水解蹄角粉组合(0.2719mg/kg),而施加复混肥组合的水稻种子铅含量最高(0.4393mg/kg),蹄角粉组合(0.2795mg/kg);在铅含量为200mg/kg土壤施中,蹄角粉组合的水稻种子铅含量最低(0.7942mg/kg),施加复混肥的水稻种子铅含量(1.0324mg/kg)最高,水解蹄角粉组合为0.8464mg/kg;在铅含量为500mg/kg土壤中,水稻种子铅含量最低组合为蹄角粉组合(0.9728mg/kg),复混肥组合的水稻种子铅含量(1.139mg/kg),,水解蹄角粉处理组(0.9875mg/kg)。此结果表明,蹄角粉、水解蹄角粉对水稻吸附重金属铅离子具有钝化或抑制作用,并且其关键结果是水稻种子所制备大米合格达标(GB2762-2017)。铅污染土壤的基本钝化试验,配制铅含量为100mg/kg、200mg/kg、500mg/kg的土壤为钝化土壤,以不添加任何肥料的土壤为CK,研究未种植水稻背景下几种肥料的钝化效应,结果表明,30-120天内的蹄角粉和水解蹄角粉对3种土壤中有效铅含量均有降低,但整体效应在8.47%-15.15%之间,钝化效应略显单薄,但为何水稻对铅的吸附效应较低,分析其原因可能是蹄角粉及其水解蹄角粉含有7-9%的有机钙,而钙离子对铅离子的吸附具有竞争性抑制效应,这也许将是蹄角粉抑制作物重金属吸附的新功能。