CN109092872A - 修复土壤中抗生素污染的生态循环方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，包括以下步骤：当年，在待修复土壤中播种草本植物种子Ⅰ；待草本植物种子Ⅰ萌发并生长后，进行多次定期收割；将定期收割获得的植物茎叶进行厌氧发酵处理获得沼渣沼液肥，之后将所述沼渣沼液肥施入所述步骤二的待修复土壤中；定期检测待修复土壤中表层土壤的抗生素总含量，重复步骤一至步骤三1‑2年，直至表层土壤中抗生素总含量≤1.0mg/Kg。本发明方法，不仅可以解决抗生素土壤污染问题，而且可以废物利用，产生清洁能源、优质有机肥、改善土壤性质和结构，对促进当今社会可持续发展和保护生态环境具有重要意义，经济、社会和生态效益巨大，应用前景广阔。

Description

修复土壤中抗生素污染的生态循环方法

技术领域

本发明涉及土壤污染生物修复技术领域，特别涉及一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法。

背景技术

近年来,土壤中抗生素污染越来越受到重视和关注，已经成为国际研究热点之一。抗生素是世界上用量最大的药物之一，而我国抗生素使用量惊人，约占世界用量的一半，其中52％用于畜牧养殖业，48％为人用，每年超过5万吨抗生素被排放进入水土环境中。大部分抗生素不能完全被机体吸收，85％以上抗生素由畜禽粪尿或病人排入环境，经不同途径对土壤和水体造成污染。土壤是抗生素重要的归属场所，抗生素类药物的物理化学性质非常稳定，为持久性污染物，容易在土壤中积累或被植物吸收，影响植物的生长发育及其对氮、磷、钾等营养元素的吸收，进而进入食物链威胁人体健康。虽然抗生素在环境中存在浓度极低,但其对环境的影响不容忽视。

大量未经无害化处理或经简单堆肥处理的含有抗生素残留的禽畜粪便作为有机肥施于农田，是土壤环境中抗生素的主要来源之一，抗生素在土壤环境中的残留量普遍在μg·kg^-1级，部分地区可达mg·kg^-1或g·kg^-1级。抗生素主要包括β-内酰胺类、四环素类、磺胺类、喹诺酮类等。

目前，抗生素在土壤环境中的修复降解方法主要有光降解、水降解、生物降解等方式。生物修复中的植物修复是一种很有潜力、正在探索中的绿色技术。但是植物修复周期长、对污染物修复的普适性差、对土壤的结构、水分、盐度、气候等条件有一定的要求，从而在一定程度上限制了植物修复的发展；另一方面，植物修复收获后没有得到有效处理，还可能产生二次污染问题等。因此本专利针对以上问题，选择对各种土壤适宜性强的多年生、可多次收获的草本植物，包括：能源草、草坪草和牧草等多种草本植物，种植在抗生素污染土壤中，利用其吸收或降解抗生素性能、每年多次收获，产量相对较大、可以厌氧发酵等特性，进行土壤中抗生素减量化处理。从而建立一种对环境友好的土壤抗生素污染生态循环修复方法。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其不仅可以解决抗生素土壤污染问题，而且可以废物利用，产生清洁能源、优质有机肥、改善土壤性质和结构，对促进当今社会可持续发展和保护生态环境具有重要意义，经济、社会和生态效益巨大，应用前景广阔。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，包括以下步骤：

步骤一、当年，在待修复土壤中播种草本植物种子Ⅰ；

步骤二、待草本植物种子Ⅰ萌发并生长后，进行多次定期收割；以及

步骤三、将定期收割获得的植物茎叶进行厌氧发酵处理获得沼渣沼液肥，之后将所述沼渣沼液肥施入所述步骤二的待修复土壤中；

定期检测待修复土壤中表层土壤的抗生素总含量，重复步骤一至步骤三1-2年，直至表层土壤中抗生素总含量≤1.0mg/Kg。

优选的是，若表层土壤中抗生素总含量＞1.0mg/Kg，则进入以下步骤：

1)第二年或第三年，将所述步骤一播种的草本植物种子Ⅰ的植株连根去除；

2)在待修复土壤上均匀间隔开移栽多行木本苗木，在多行木本苗木之间播种草本植物种子Ⅱ；

3)待草本植物种子Ⅱ萌发并生长后，进行多次定期收割，以及对移栽的多行木本苗木进行多次修剪；以及

4)将多次收割获得的植物茎叶和多次修剪获得的枝叶粉碎，混合厌氧发酵处理获得沼渣沼液肥，之后将所述沼渣沼液肥根据需要定期施入所述2)的待修复土壤中；

定期检测所述3)的待修复土壤中抗生素总含量，直至表层土壤中抗生素总含量≤1.0mg/Kg。

优选的是，草本植物种子Ⅰ包括至少一种牧草种子以及至少一种草坪草种子；

草本植物种子Ⅱ包括至少一种能源草种子。

优选的是，至少一种牧草种子为黑麦草、草木樨、黄子、紫云英、苜蓿、鸭茅、无芒草或牛尾草中的一种或几种；

至少一种草坪草种子为红三叶、高羊茅、四季青、马尼拉草、天堂草、早熟禾、剪股颖、紫羊茅或结缕草中的一种或几种；

至少一种能源草种子为芦竹、甜高粱、巨菌草或柳枝稷中的一种或几种。

优选的是，所述步骤三还包括以下步骤，在将多次收割的植物茎叶进行厌氧发酵处理之前，将多次收割的植物茎叶粉碎，单独厌氧发酵，或者与畜禽粪污或餐厨垃圾按照质量比1:1-3:1进行混合发酵。

优选的是，所述2)中，移栽的多行木本苗木选用3-5年苗，且相邻两行木本苗木之间的间隔距离为3-5m，同一行的相邻两棵木本苗木之间的间隔距离至少为2m。

优选的是，所述2)中，移栽的多行木本苗木选用3-5年速生杨苗、3-5年泓森槐苗、3-5年速生白蜡苗或3-5年速生法桐中的至少两种间种。

优选的是，所述步骤二中，待草本植物种子Ⅰ萌发并生长后，每间隔1-2个月收割一次。

优选的是，所述3)中，待草本植物种子Ⅱ萌发并生长后，每间隔2-3个月收割一次；

以及每间隔2-3个月，对移栽的多行木本苗木进行一次修剪。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明利用多种草本植物完成对抗生素污染土壤的修复，建立一个生态环保的循环链。

首先，本发明方法通过选用合适的草本植物播种在待修复土壤中，利用草本植物将抗生素吸收于植物体内，收获，粉碎，进行厌氧发酵，之后经厌氧发酵处理获得沼渣沼液肥，同时使得草本植物茎叶内的抗生素充分降解，短期内有效降低待修复土壤中的抗生素含量；

其次，本发明解决了土壤修复后植物的后处理问题，一方面可以用植物做很好的厌氧发酵原料，有效将植物体内抗生素残留降解，真正实现无害化处理；另一方面，可以用植物与畜禽粪污或餐厨垃圾按比例混合获得混合原料进行厌氧发酵处理，有效降解畜禽粪污或餐厨垃圾中的抗生素，有效减少抗生素对环境的污染；

第三，本发明方法一方面使抗生素污染土壤修复，另一方面可以利用草本植物厌氧发酵生产清洁能源沼气，并且其产生的不含有抗生素的沼渣沼液是优良有机肥，重新施入土壤，可以有效改善土壤性质和结构，增强水土保持力，也可有效利用和改良农业废弃地、农田边际土地等土地资源，建立一个生态循环处理模式。

第四，本发明方法除了可以用草本植物外，还可以用草本植物和木本植物相结合的方式进一步去除待修复土壤中的抗生素残留，根据土壤性质有效选择不同的植物种类进行修复，从而达到利益最大化。

综上，本发明方法，不仅可以解决抗生素土壤污染问题，而且可以废物利用，产生清洁能源、优质有机肥、改善土壤性质和结构，对促进当今社会可持续发展和保护生态环境具有重要意义，经济、社会和生态效益巨大，应用前景广阔。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明提供一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，包括以下步骤：

步骤一、当年，在待修复土壤中播种草本植物种子Ⅰ；

步骤二、待草本植物种子Ⅰ萌发并生长后，进行多次定期收割；以及

步骤三、将定期收割获得的植物茎叶进行厌氧发酵处理获得沼渣沼液肥，之后将所述沼渣沼液肥施入所述步骤二的待修复土壤中；

定期检测待修复土壤中表层土壤的抗生素总含量，重复步骤一至步骤三1-2年，直至表层土壤中抗生素总含量≤1.0mg/Kg。其中，抗生素种类主要包括以下种类：(1)β—内酰胺类：头孢菌素类、青霉素类、头霉素类、单环β—内酰胺类、硫霉素类等。(2)氨基糖苷类：庆大霉素、链霉素、卡那霉素、丁胺卡那霉素、妥布霉素、核糖霉素、小诺霉素、阿斯霉素、新霉素等。(3)大环内脂类：乙酰螺旋霉素、交沙霉素、红霉素、阿奇霉素、麦迪霉素、罗红霉素、克拉霉素等。(4)四环素类：土霉素、二甲胺基四环素、四环素、强力霉素、金霉素等。(5)氯霉素类：氯霉素、甲砜霉素等。(6)磺胺类：磺胺甲恶唑、磺胺嘧啶、磺胺异恶唑、酞磺胺噻唑、磺胺甲氧嘧啶、磺胺醋酰等。(7)喹诺酮类：恩诺沙星、诺氟沙星、环丙沙星等。

在上述方案中，厌氧发酵产生的沼气可以提供清洁能源，发酵后的沼渣沼液肥可以经过处理制成有机肥，施入农田或带修复土壤，既有利于提高土壤肥力，又可以有效改善土壤结构。从而建立一个良性生态循环处理系统。

一个优选方案中，若表层土壤中抗生素总含量＞1.0mg/Kg，则进入以下步骤：

1)第二年或第三年，将所述步骤一播种的草本植物种子Ⅰ的植株连根去除；

2)在待修复土壤上均匀间隔开移栽多行木本苗木，在多行木本苗木之间播种草本植物种子Ⅱ；

3)待草本植物种子Ⅱ萌发并生长后，进行多次定期收割，以及对移栽的多行木本苗木进行多次修剪；

4)将多次收割获得的植物茎叶和多次修剪获得的枝叶粉碎，混合厌氧发酵处理获得沼渣沼液肥，之后将所述沼渣沼液肥根据需要定期施入所述2)的待修复土壤中；

定期检测所述3)的待修复土壤中抗生素总含量，直至表层土壤中抗生素总含量≤1.0mg/Kg。

一个优选方案中，草本植物种子Ⅰ包括至少一种牧草种子以及至少一种草坪草种子；

草本植物种子Ⅱ包括至少一种能源草种子。

一个优选方案中，至少一种牧草种子为黑麦草、草木樨、黄子、紫云英、苜蓿、鸭茅、无芒草或牛尾草中的一种或几种；

至少一种草坪草种子为红三叶、高羊茅、四季青、马尼拉草、天堂草、早熟禾、剪股颖、紫羊茅或结缕草中的一种或几种；

至少一种能源草种子为芦竹、甜高粱、巨菌草或柳枝稷中的一种或几种。

一个优选方案中，所述步骤三还包括以下步骤，在将多次收割的植物茎叶进行厌氧发酵处理之前，将多次收割的植物茎叶粉碎，单独厌氧发酵，或者与畜禽粪污或餐厨垃圾按照质量比1:1-3:1进行混合发酵。

一个优选方案中，所述2)中，移栽的多行木本苗木选用3-5年苗，且相邻两行木本苗木之间的间隔距离为3-5m，同一行的相邻两棵木本苗木之间的间隔距离至少为2m。

一个优选方案中，所述2)中，移栽的多行木本苗木选用3-5年速生杨苗、3-5年泓森槐苗、3-5年速生白蜡苗或3-5年速生法桐中的至少两种间种。

一个优选方案中，所述步骤二中，待草本植物种子Ⅰ萌发并生长后，每间隔1-2个月收割一次。

一个优选方案中，所述3)中，待草本植物种子Ⅱ萌发并生长后，每间隔2-3个月收割一次；

以及每间隔2-3个月，对移栽的多行木本苗木进行一次修剪。

以下为根据上述各方案进行的试验田实验研究：

实施例1

本发明提供一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，包括以下步骤：

步骤一、当年春季，在(试验田)待修复土壤中播种草本植物种子Ⅰ；草本植物种子Ⅰ包括一种牧草种子为草木樨，一种草坪草种子为红三叶；在播种植物茎叶之前检测表层土壤中初始抗生素总含量为98mg/Kg，以为后续计算抗生素去除率提供数据基础；其中，抗生素种类主要包括以下种类：头孢菌素类、青霉素类、头霉素类、庆大霉素、链霉素、卡那霉素、乙酰螺旋霉素、交沙霉素、土霉素、二甲胺基四环素、四环素氯霉素、磺胺甲恶唑、磺胺嘧啶、诺氟沙星等。

步骤二、待草本植物种子Ⅰ萌发并生长后，进行多次定期收割；可根据草本植物长势每隔55-65天收割一次；每次定期收割之后检测1-10cm的表层土壤的当前抗生素总含量，以计算抗生素去除率；

抗生素去除率＝(初始抗生素总含量-当前抗生素总含量)/初始抗生素总含量×100％

步骤三、将定期收割获得的植物茎叶进行厌氧发酵处理获得沼渣沼液肥，之后将所述沼渣沼液肥施入所述步骤二的待修复土壤中；

其中，每次收割后的检测并计算获得的抗生素去除率见下表1；

表1：

重复步骤二-步骤三3次后，检测表层土壤中抗生素总含量降低至0.98mg/Kg；

收割的草木樨和红三叶的茎叶部分进行草本植物原料和草本植物与畜禽粪便混合原料的厌氧发酵处理，厌氧发酵处理方法为：

中温全混式厌氧发酵，发酵原料为收割的草木樨和红三叶的茎叶部分，分别采用草本植物原料、跟猪粪混合发酵，设2个处理：处理一：草本植物原料发酵；处理二：草本植物与猪粪按1:1混合发酵。有机负荷TS为6％，(TS又称干物质浓度，指将一定量的发酵料液放置在100～105℃烘箱内，烘干至恒重，烘干物质占总重的百分比)，以正常发酵沼气池中的沼液为接种物，接种量20～30％(体积比)，发酵温度：中温35±2℃，发酵时间50d，每个处理作5个平行。

发酵结束后采用液相色谱-质谱检测(LC-MS/MS)，检测沼液中不同种类抗生素残留。具体结果见表2。

表2：

实施例2

试验田中抗生素种类主要包括以下种类：青霉素类、头霉素类、单环β—内酰胺类、硫霉素类、卡那霉素、丁胺卡那霉素、妥布霉素、阿斯霉素、新霉素、红霉素、阿奇霉素、麦迪霉素、土霉素、二甲胺基四环素、四环素、氯霉素、磺胺甲恶唑、磺胺嘧啶、磺胺异恶唑、磺胺醋酰、诺氟沙星、环丙沙星等。

本发明提供一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其他同实施例1，不同包括：步骤一中草本植物种子Ⅰ包括一种牧草种子为黑麦草，一种草坪草种子为高羊茅；

其中，每次收割后的检测并计算获得的抗生素去除率见下表3；

表3：

重复步骤二-步骤三3次后，检测表层土壤中抗生素总含量降低至0.28mg/Kg；

收割的黑麦草和高羊茅的茎叶部分进行草本植物原料和草本植物与餐厨垃圾混合原料的厌氧发酵处理，厌氧发酵处理方法为：

中温全混式厌氧发酵，发酵原料为收割的黑麦草和高羊茅的茎叶部分，分别采用草本植物原料、草本植物跟餐厨垃圾混合发酵，设2个处理：处理一：草本植物原料发酵；处理二：草本植物与餐厨垃圾按质量比1:1混合发酵。有机负荷TS为5％，以正常发酵沼气池中的沼液为接种物，接种量20～30％(体积比)，发酵温度：中温35±2℃，发酵时间50d，每个处理作5个平行。

发酵结束后采用液相色谱-质谱检测(LC-MS/MS)，检测沼液中不同种类抗生素残留。具体结果见表4。

表4：

实施例3

试验田中抗生素种类主要包括以下种类：(1)、硫霉素类、链霉素、卡那霉素、丁胺卡那霉素、阿斯霉素、新霉素、交沙霉素、红霉素、阿奇霉素、、土霉素、二甲胺基四环素、四环素氯霉素、甲砜霉素、磺胺异恶唑、酞磺胺噻唑、诺氟沙星、环丙沙星等。

本发明提供一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其他同实施例1，不同包括：

步骤一中草本植物种子Ⅰ包括一种牧草种子为黄子和紫云英，黄子和紫云英的种子按照数量比1:1的比例混合，一种草坪草种子为高羊茅和四季青，高羊茅和四季青的种子按照数量比1:1的比例混合；

步骤二中根据草本植物长势每隔70-75天收割一次；

其中，每次收割后的检测并计算获得的抗生素去除率见下表5；

表5：

重复步骤二-步骤三2次后，检测表层土壤中抗生素总含量降低至0.9mg/Kg；

收割的黄子、紫云英、高羊茅和四季青的茎叶部分进行植物原料和植物与畜禽粪便混合厌氧发酵处理，厌氧发酵处理方法为：

中温全混式厌氧发酵，植物组发酵原料为收割的黄子、紫云英、高羊茅和四季青的茎叶部分，分别采用植物原料、植物跟猪粪混合发酵，设2个处理：处理一：植物原料发酵；处理二：植物与猪粪垃圾按质量比2:1混合发酵。有机负荷TS为6％，以正常发酵沼气池中的沼液为接种物，接种量20～30％(体积比)，发酵温度：中温35±2℃，发酵时间50d，每个处理作5个平行。

发酵结束后采用液相色谱-质谱检测(LC-MS/MS)，检测沼液中不同种类抗生素残留。具体结果见表6。

表6：

实施例4

试验田中抗生素种类主要包括以下种类：青霉素类、头霉素类、庆大霉素、链霉素、卡那霉素、丁胺卡那霉素、乙酰螺旋霉素、交沙霉素、土霉素、二甲胺基四环素、四环素、氯霉素、甲砜霉素、磺胺甲恶唑、磺胺嘧啶、恩诺沙星、诺氟沙星等。

本发明提供一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其他同实施例1，不同包括：步骤一中草本植物种子Ⅰ包括一种牧草种子为苜蓿、鸭茅和无芒草，各种牧草种子按照数量比1:1:1的比例混合；一种草坪草种子为马尼拉草、天堂草和早熟禾，各种草坪草种子按照数量比1:1:1的比例混合；

步骤二中根据草本植物长势每隔70-75天收割一次；

其中，每次收割后的检测并计算获得的抗生素去除率见下表7；

表7：

重复步骤二-步骤三2次后，检测表层土壤中抗生素总含量降低至0.62mg/Kg；

收割的黄子、紫云英、高羊茅和四季青的茎叶部分进行植物组和植物与畜禽粪污混合原料的厌氧发酵处理，厌氧发酵处理方法为：

中温全混式厌氧发酵，植物组发酵原料为收割的苜蓿、鸭茅、无芒草、马尼拉草、天堂草和早熟禾的茎叶部分，分别采用植物原料、植物跟鸡粪混合发酵，设2个处理：处理一：植物原料发酵；处理二：植物与鸡粪垃圾按3:1混合发酵。有机负荷TS为6％，以正常发酵沼气池中的沼液为接种物，接种量20～30％(体积比)，发酵温度：中温35±2℃，发酵时间50d，每个处理作5个平行。

发酵结束后采用液相色谱-质谱检测(LC-MS/MS)，检测沼液中不同种类抗生素残留。具体结果见表8。

表8：

实施例5

试验田中抗生素种类主要包括以下种类：青霉素类、头霉素类、单环β—内酰胺类、链霉素、卡那霉素、小诺霉素、阿斯霉素、交沙霉素、红霉素、阿奇霉素、麦迪霉素、二甲胺基四环素、四环素、强力霉素、甲砜霉素、磺胺甲恶唑、磺胺嘧啶、磺胺异恶唑、酞磺胺噻唑、恩诺沙星、诺氟沙星等。

本发明提供一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其他同实施例1，不同包括：

步骤一中草本植物种子Ⅰ包括一种牧草种子为紫云英、苜蓿、鸭茅、无芒草和牛尾草，各种牧草种子按照数量比1:1:1:1:1的比例混合；一种草坪草种子为马尼拉草、天堂草、早熟禾、剪股颖、紫羊茅和结缕草，各种草坪草种子按照数量比1:1:1:1:1:1的比例混合；

步骤二中根据草本植物长势每隔70-75天收割一次；

其中，每次收割后的检测并计算获得的抗生素去除率见下表9；

表9：

重复步骤二-步骤三2次后，检测表层土壤中抗生素总含量降低至0.12mg/Kg；

收割的紫云英、苜蓿、鸭茅、无芒草、牛尾草、马尼拉草、天堂草、早熟禾、剪股颖、紫羊茅和结缕草的茎叶部分混合进行厌氧发酵处理，厌氧发酵处理方法为：

中温全混式厌氧发酵，采用收割的紫云英、苜蓿、鸭茅、无芒草、牛尾草、马尼拉草、天堂草、早熟禾、剪股颖、紫羊茅和结缕草的茎叶部分混合获得的植物发酵原料，有机负荷TS为5％，以正常发酵沼气池中的沼液为接种物，接种量20～30％(体积比)，发酵温度：中温35±2℃，发酵时间50d，作5个平行实验。

发酵结束后采用液相色谱-质谱检测(LC-MS/MS)，检测沼液中不同种类抗生素残留。具体结果见表10。

表10：

实施例6

试验田中抗生素种类主要包括以下种类：硫霉素类、丁胺卡那霉素、妥布霉素、核糖霉素、小诺霉素、交沙霉素、红霉素、阿奇霉素、土霉素、二甲胺基四环素、氯霉素、甲砜霉素、酞磺胺噻唑、磺胺甲氧嘧啶、恩诺沙星、诺氟沙星、环丙沙星等。

本发明提供一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其他同实施例1，不同包括：

步骤一中草本植物种子Ⅰ包括一种牧草种子为无芒草和牛尾草，各种牧草种子按照数量比1:1的比例混合；一种草坪草种子为紫羊茅和结缕草，紫羊茅和结的缕草种子按照数量比1:1的比例混合；

步骤二中根据草本植物长势每隔70-75天收割一次；

其中，每次收割后的检测并计算获得的抗生素去除率见下表11；

表11：

重复步骤二-步骤三2次后，检测表层土壤中抗生素总含量降低至8.12mg/Kg(作为后续处理的初始抗生素总含量)；

经上述方法步骤处理1年之后，表层土壤中抗生素总含量＞1mg/Kg；

因此，第2年，待草本植物萌发，每间隔60-65天收割一次，每次收割后再进行抗生素含量检测和抗生素去除率的计算，计算结果见下表12：

表12：

收割2次后，检测表层土壤中抗生素总含量降低至0.08mg/Kg；

以上两年处理过程中收割的紫羊茅和结缕草的茎叶部分做植物部分和植物跟餐厨垃圾混合原料的厌氧发酵处理，厌氧发酵处理方法为：

中温全混式厌氧发酵，发酵原料为收割的紫羊茅和结缕草的茎叶部分，分别采用植物原料、植物跟餐厨垃圾混合发酵，设2个处理：处理一：草本植物原料发酵；处理二：草本植物与餐厨垃圾按质量比2:1混合发酵。有机负荷TS为6％，以正常发酵沼气池中的沼液为接种物，接种量20～30％(体积比)，发酵温度：中温35±2℃，发酵时间50d，每个处理作5个平行。

发酵结束后采用液相色谱-质谱检测(LC-MS/MS)，检测沼液中不同种类抗生素残留。具体结果见表13。

表13：

实施例7

试验田中抗生素种类主要包括以下种类：头孢菌素类、青霉素类、硫霉素类、庆大霉素、妥布霉素、核糖霉素、乙酰螺旋霉素、交沙霉素、土霉素、二甲胺基四环素、氯霉素、甲砜霉素、磺胺异恶唑、酞磺胺噻唑、恩诺沙星、诺氟沙星、环丙沙星等。

本发明提供一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其他同实施例1，不同包括：

步骤一中草本植物种子Ⅰ包括一种牧草种子为黑麦草、草木樨、黄子，各种牧草种子按照数量比1:1:1的比例混合；

一种草坪草种子为红三叶、高羊茅、四季青和马尼拉草，各种草坪草种子按照数量比1:1:1:1的比例混合；

步骤二中根据草本植物长势每隔60天收割一次；

其中，每次收割后的检测并计算获得的抗生素去除率见下表14；

表14：

重复步骤二-步骤三3次后，检测表层土壤中抗生素总含量降低至15.96mg/Kg(作为后续处理的初始抗生素总含量)；

经上述方法步骤处理1年之后，表层土壤中抗生素总含量＞1mg/Kg；

因此，第2年开始进行以下处理：

1)春季，经深耕后，将所述步骤一播种的草本植物种子Ⅰ的植株连根去除；

2)在待修复土壤上均匀间隔开移栽多行木本苗木，在多行木本苗木之间播种草本植物种子Ⅱ；其中，草本植物种子Ⅱ为芦竹，移栽的多行木本苗木选用3年速生杨苗，且相邻两行木本苗木之间的间隔距离为3m，同一行的相邻两棵木本苗木之间的间隔距离为2m，在相邻两行木本苗木之间种植两行能芦竹；

3)待草本植物种子Ⅱ萌发并生长后，进行多次定期收割，以及对移栽的多行木本苗木进行多次修剪；每间隔55-60天收割一次，以及对速生杨苗的枝条进行修剪一次；每次收割后，检测待修复土壤中抗生素总含量，并计算获得抗生素去除率，请见下表15；

表15：

重复2)～3)2次后，检测表层土壤中抗生素总含量降低至0.06mg/Kg；

4)将多次收割获得的植物茎叶和多次修剪获得的枝叶粉碎，混合厌氧发酵处理获得沼渣沼液肥，之后将所述沼渣沼液肥根据需要定期施入所述2)的待修复土壤中，以促进能源草和木本植物苗木的生长，又不会向其中带入新的抗生素污染。

其中，步骤三中，收割的黑麦草、草木樨、黄子、红三叶、高羊茅、四季青和马尼拉草的茎叶部分进行混合原料的厌氧发酵处理，厌氧发酵处理方法为：

中温全混式厌氧发酵，采用收割的黑麦草、草木樨、黄子、红三叶、高羊茅、四季青和马尼拉草的茎叶部分混合获得的植物发酵原料，有机负荷TS为5％，以正常发酵沼气池中的沼液为接种物，接种量20～30％(体积比)，发酵温度：中温35±2℃，发酵时间50d，作5个平行实验。

发酵结束后采用液相色谱-质谱检测(LC-MS/MS)，检测沼液中不同种类抗生素残留。具体结果见表16。

表16：

4)中，收割的能源草的茎叶部分以及修剪的木本苗木的枝叶进行混合原料的厌氧发酵处理，厌氧发酵处理方法为：

中温全混式厌氧发酵，采用收割的能源草的茎叶部分以及修剪的木本苗木的枝叶粉碎后与餐厨垃圾按照质量比3:1进行混合获得混合发酵原料，设2个处理：处理一：植物原料发酵；处理二：植物与餐厨垃圾按3:1混合发酵。有机负荷TS为6％，以正常发酵沼气池中的沼液为接种物，接种量20～30％(体积比)，发酵温度：中温35±2℃，发酵时间50d，每个处理作5个平行。。

发酵结束后采用液相色谱-质谱检测(LC-MS/MS)，检测沼液中不同种类抗生素残留。具体结果见表17。

表17：

实施例8

试验田中抗生素种类主要包括以下种类：头霉素类、单环β—内酰胺类、硫霉素类、、核糖霉素、小诺霉素、阿斯霉素、新霉素、麦迪霉素、罗红霉素、克拉霉素、四环素、强力霉素、金霉素、甲砜霉素、磺胺嘧啶、磺胺异恶唑、环丙沙星等。

本发明提供一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其他同实施例1，不同包括：

步骤一中草本植物种子Ⅰ包括一种牧草种子为黑麦草；一种草坪草种子为高羊茅和马尼拉草，各种草坪草种子按照数量比1:1的比例混合；

步骤二中根据草本植物长势每隔62-65天收割一次；

其中，每次收割后的检测并计算获得的抗生素去除率见下表18；

表18：

重复步骤二-步骤三3次后，检测表层土壤中抗生素总含量降低至18.23mg/Kg(作为后续处理的初始抗生素总含量)；

经上述方法步骤处理1年之后，表层土壤中抗生素总含量＞1mg/Kg；

因此，第2年开始进行以下处理：

1)春季，经深耕后，将所述步骤一播种的草本植物种子Ⅰ的植株连根去除；

2)在待修复土壤上均匀间隔开移栽多行木本苗木，在多行木本苗木之间播种草本植物种子Ⅱ；其中，草本植物种子Ⅱ为芦竹，移栽的多行木本苗木选用5年泓森槐苗和5年速生白蜡苗间种，且相邻两行木本苗木之间的间隔距离为5m，同一行的相邻两棵木本苗木之间的间隔距离为3m，在相邻两行木本苗木之间种植两行甜高粱和两行巨菌草；

3)待草本植物种子Ⅱ萌发并生长后，进行多次定期收割，以及对移栽的多行木本苗木进行多次修剪；每间隔55-60天收割一次，以及对速生杨苗的枝条进行修剪一次；每次收割后，检测待修复土壤中抗生素总含量，并计算获得抗生素去除率，请见下表19；

表19：

重复2)～3)2次后，检测表层土壤中抗生素总含量降低至0.05mg/Kg；

4)将多次收割获得的植物茎叶和多次修剪获得的枝叶粉碎，混合厌氧发酵处理获得沼渣沼液肥，之后将所述沼渣沼液肥根据需要定期施入所述2)的待修复土壤中，以促进能源草和木本植物苗木的生长，又不会向其中带入新的抗生素污染。

其中，步骤三中，收割的黑麦草、草木樨、黄子、红三叶、高羊茅、四季青和马尼拉草的茎叶部分进行混合原料的发酵处理，厌氧发酵处理方法为：

中温全混式厌氧发酵，采用收割的黑麦草、草木樨、黄子、红三叶、高羊茅、四季青和马尼拉草的茎叶部分厌氧发酵，有机负荷TS为7％，以正常发酵沼气池中的沼液为接种物，接种量20～30％(体积比)，发酵温度：中温35±2℃，发酵时间50d，作5个平行实验。

发酵结束后采用液相色谱-质谱检测(LC-MS/MS)，检测沼液中不同种类抗生素残留。具体结果见表20。

表20：

4)中，收割的能源草的茎叶部分以及修剪的木本苗木的枝叶混合进行厌氧发酵，厌氧发酵处理方法为：

中温全混式厌氧发酵，采用收割的能源草的茎叶部分以及修剪的木本苗木的枝叶粉碎后混合进行厌氧发酵，有机负荷TS为5％，以正常发酵沼气池中的沼液为接种物，接种量20～30％(体积比)，发酵温度：中温35±2℃，发酵时间50d，作5个平行实验。

发酵结束后采用液相色谱-质谱检测(LC-MS/MS)，检测沼液中不同种类抗生素残留。具体结果见表21。

表21：

由上述实施例可知，本发明方法，不仅可以解决抗生素土壤污染问题，而且可以废物利用，产生清洁能源、优质有机肥、改善土壤性质和结构，对促进当今社会可持续发展和保护生态环境具有重要意义，经济、社会和生态效益巨大，应用前景广阔。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (9)

1.一种修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、当年，在待修复土壤中播种草本植物种子Ⅰ；

步骤二、待草本植物种子Ⅰ萌发并生长后，进行多次定期收割；以及

步骤三、将定期收割获得的植物茎叶进行厌氧发酵处理获得沼渣沼液肥，之后将所述沼渣沼液肥施入所述步骤二的待修复土壤中；

定期检测待修复土壤中表层土壤的抗生素总含量，重复步骤一至步骤三1-2年，直至表层土壤中抗生素总含量≤1.0mg/Kg。

2.如权利要求1所述的修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其特征在于，若表层土壤中抗生素总含量＞1.0mg/Kg，则进入以下步骤：

1)第二年或第三年，将所述步骤一播种的草本植物种子Ⅰ的植株连根去除；

2)在待修复土壤上均匀间隔开移栽多行木本苗木，在多行木本苗木之间播种草本植物种子Ⅱ；

3)待草本植物种子Ⅱ萌发并生长后，进行多次定期收割，以及对移栽的多行木本苗木进行多次修剪；

4)将多次收割获得的植物茎叶和多次修剪获得的枝叶粉碎，混合厌氧发酵处理获得沼渣沼液肥，之后将所述沼渣沼液肥根据需要定期施入所述2)的待修复土壤中；

定期检测所述3)的待修复土壤中抗生素总含量，直至表层土壤中抗生素总含量≤1.0mg/Kg。

3.如权利要求2所述的修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其特征在于，草本植物种子Ⅰ包括至少一种牧草种子以及至少一种草坪草种子；

草本植物种子Ⅱ包括至少一种能源草种子。

4.如权利要求3所述的修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其特征在于，至少一种牧草种子为黑麦草、草木樨、黄子、紫云英、苜蓿、鸭茅、无芒草或牛尾草中的一种或几种；

至少一种草坪草种子为红三叶、高羊茅、四季青、马尼拉草、天堂草、早熟禾、剪股颖、紫羊茅或结缕草中的一种或几种；

至少一种能源草种子为芦竹、甜高粱、巨菌草或柳枝稷中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其特征在于，所述步骤三还包括以下步骤，在将多次收割的植物茎叶进行厌氧发酵处理之前，将多次收割的植物茎叶粉碎，单独厌氧发酵，或者与畜禽粪污或餐厨垃圾按照质量比1:1-3:1进行混合发酵。

6.如权利要求2所述的修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其特征在于，所述2)中，移栽的多行木本苗木选用3-5年苗，且相邻两行木本苗木之间的间隔距离为3-5m，同一行的相邻两棵木本苗木之间的间隔距离至少为2m。

7.如权利要求2所述的修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其特征在于，所述2)中，移栽的多行木本苗木选用3-5年速生杨苗、3-5年泓森槐苗、3-5年速生白蜡苗或3-5年速生法桐中的至少两种间种。

8.如权利要求1所述的修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其特征在于，所述步骤二中，待草本植物种子Ⅰ萌发并生长后，每间隔1-2个月收割一次。

9.如权利要求2所述的修复土壤中抗生素污染的生态循环方法，其特征在于，所述3)中，待草本植物种子Ⅱ萌发并生长后，每间隔2-3个月收割一次；

以及每间隔2-3个月，对移栽的多行木本苗木进行一次修剪。