CN109226235B - 一种土壤农药残留的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤农药残留的修复方法，包括如下步骤：1）深耕深松、秸秆还田；2）土壤底部铺设一层β‑环糊精接枝纤维；3）浇灌；4）调节PH6.0‑7.0、加入微生物；5）间作套种：在经步骤4）处理的土壤中，将能够吸附农残的植物和玉米或大豆间作套种，以达到农残吸收和增产的目的。本发明提供的土壤农药残留的修复方法，将物理、化学和生物降解的方式相结合，能够降低土壤中的农药残留，同时深度改善土壤结构，激活土壤有益菌和沉睡的活性有机质，唤醒土壤活力，所采用的修复剂较为温和，不会破坏土壤原有平衡体系。
Description
技术领域
本发明涉及农药残留修复领域，尤其是涉及一种土壤农药残留的修复方法。
背景技术
农药在农业生产上的使用，对消除病虫害，铲除杂草，增加农业产量做出了不可磨灭的贡献，但由于高毒、高残留、难降解农药的使用，对生态环境和人类健康也产生严重的危害。据统计，全世界每年使用400多万吨农药，其中超过90％的农药都残留在土壤、空气、水中。以有机磷、或氯的形式存在，特别是六六六(BHC)、滴滴涕(DDT)等不易分解，给人们的健康埋下了隐患，同时造成了环境的污染和资源的破环。
近年来人们对环境保护意识的不断加强，为了保护生态环境和农产品安全，迫切需要缓解农药残留带来的危害，维持健康友好的生态环境，申请号为2018100476247的中国专利公开了一种用于去除农药残留的土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：(1)取干燥的水飞蓟壳，将其粉碎后，浸泡于质量分数为1％-3％的纤维素酶缓冲溶液中，pH为4.5-5.0，浸泡时间为5-6小时后，过滤，水洗至中性，干燥得物料；(2)将适量的干酵母与步骤(1)得到的物料混合均匀，于20-35℃，初始pH为6.0-7.0的条件下，静置发酵7-10天，即得所述微生物发酵物。申请号为201710876912.9的中国专利公开一种土壤中有机氯农药残留修复的方法，先对土壤中农药残留进行检测，记录取样检测的有机氯农药残留的土壤的经纬度、深度、残留量数据；将记录数据传输给处理器；处理器并对数据进行分析、统计、存储；计算出在不同经纬度、深度的残留量所需的化学吸附剂的使用量；控制器控制化学试剂喷洒装置喷洒化学吸附剂；喷洒的土壤经纬度、深度与检测的经纬度、深度一致。上述研究从不同角度对农药在土壤中的残留问题进行探究，在现有研究的基础上，本申请人结合土壤污染的现实问题，针对农药残留，特别是氯的残留提出更为切实可行，效果更为突出的修复土壤农残的技术方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种土壤农药残留的修复方法，解决了农药残留带来的环境和健康问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种土壤农药残留的修复方法，包括如下步骤：
1)深耕深松、秸秆还田：将土壤深耕深松至60-70cm，保证土壤疏松，无结块同时喷洒土壤修复剂、将作物秸秆投放入土壤；增加土壤的有机质和透气性；所述土壤修复剂的添加量1-3kg/吨土壤；秸秆添加量15-30kg/吨土壤；
2)土壤底部铺设一层β-环糊精接枝纤维：将翻耕过土壤的底部衬上环糊精接枝纤维，防止农残纵向渗透，吸附土壤中的农药残留；
3)浇灌：将土壤透水浇灌，保证水淹没土壤，同时水中添加草木灰和络合剂，500W汞灯照射3-4小时；添加量0.5-1kg草木灰/吨土壤，1-2kg络合剂/吨土壤；所述络合剂为4-6mmol/LFe2+、400-500mmol/LH2O2，加酸形成的PH3-4的混合液；
4)将步骤3中的土壤调节到PH6.0-7.0、加入微生物，增加土壤中农药残留的降解速度与降解幅度；所述微生物为酵母菌群、乳酸菌群、放线菌、磷细菌、固氮菌和钾细菌等多种微生物混合；
5)间作套种：在经步骤4)处理的土壤中，将能够吸附农残的植物和玉米或大豆间作套种，以达到农残吸收和增产的目的。
进一步地，步骤1)所述秸秆还田之前将所述秸秆进行熟化处理，具体操作为将秸秆粉碎后加入熟石灰、烧碱的混合液循环喷淋，再以磷酸循环喷淋，达到中和的目的。
进一步地，所述土壤修复剂由如下重量份的原料组成：腐植酸钾90-140份、海桐皮35-90份、木槿30-40份、鞣质20-30份、桉树皮15-20份；硼0.3-0.5份、钼0.1-0.3份、锰0.1-0.2份和锌0.3-0.5份。
进一步地，所述吸附农残的植物为向日葵。
进一步地，所述β-环糊精接枝纤维的制备方法，包括如下步骤：
a)环糊精与2-4倍摩尔量环氧氯丙烷等当量混合，加入到水中，搅拌加入2倍当量的KOH，反应30-60分钟，制成环糊精环氧氯丙烷交联产物；
b)将纤维素溶于DMF的KOH溶液中，搅拌5-10分钟；所述KOH的DMF溶液的浓度为1mol/L；
c)将a)和b)混合，加入交联剂0.1-0.2倍摩尔量的GPTS加热50-60℃，反应2-3h，蒸干反应溶剂，加入蒸馏水将产物洗涤至中性，并用硫代硫酸钠和酚酞指示剂检测流出液中的环氧氯丙烷，直到流出液中无环氧氯丙烷为止，既得。所述GPTS结构为CH2OCHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3。
本发明的有益效果是：
本发明提供的土壤农药残留的修复方法，将物理、化学和生物降解的方式相结合，能够降低土壤中的农药残留，同时深度改善土壤结构，激活土壤有益菌和沉睡的活性有机质，唤醒土壤活力，所采用的修复剂较为温和，不会破坏土壤原有平衡体系。
1.本发明首先将土壤深耕深松、秸秆还田，打破土壤板结，同时喷洒土壤修复剂、将作物秸秆投放入土壤；增加土壤的有机质和透气性，深度唤醒土壤自身的活力。
2、在土壤底部铺设一层β-环糊精接枝纤维：将翻耕过土壤的底部衬上环糊精接枝纤维，防止农残纵向渗透，吸附土壤中的农药残留；从底部为土壤设置一道防护屏障，首先β-环糊精接枝纤维为多聚糖类物质，即使长期存在于土壤中，对土壤无毒害不分解，其次，β-环糊精接枝纤维对农药残留，特别是DDT，DDE的吸附作用显著能吸附到0.1％以上的农残，残留随着浇灌土壤的水流至β-环糊精接枝纤维层，经环糊精的疏水性空腔包合，能够将农药残留截留在β-环糊精接枝纤维层，不会下渗。
3、将土壤透水浇灌，能够使土壤充分吸收水分，保证土壤的储水量，加入草木灰能够增加土壤的松散性能，防止板结，与络合剂结合，充分络合土壤中的农残。
4.通过微生物和植物的吸附作用进一步除去土壤中的残留，除去农残的同时有助于调节土壤自身系统的平衡。
5.本发明的修复方法经过五步，协调作用对于含氯的主要农药残留的去除率高达99％以上，且能够获得更高的产量，取得更高的经济效益，说明本发明的修复方法，不仅去除了土壤中的农药残留，更能恢复了土壤活力，增进农作物对土壤有效成分的吸收，达到增产增收的效果。
具体实施方式
实施例1
一种土壤农药残留的修复方法，包括如下步骤：
1)深耕深松、秸秆还田：将土壤深耕深松至60cm，保证土壤疏松，无结块同时喷洒土壤修复剂、将作物秸秆投放入土壤；增加土壤的有机质和透气性；
所述土壤修复剂的添加量1kg/吨土壤；秸秆添加量15kg/吨土壤；所述秸秆还田之前将所述秸秆进行熟化处理，具体操作为将秸秆粉碎后加入熟石灰、烧碱的混合液循环喷淋，再以磷酸循环喷淋，达到中和的目的；所述土壤修复剂由如下重量份的原料组成：腐植酸钾90份、海桐皮35份、木槿30份、鞣质20份、桉树皮15份；硼0.3份、钼0.1份、锰0.1份和锌0.3份。
2)土壤底部铺设一层β-环糊精接枝纤维：将翻耕过土壤的底部衬上环糊精接枝纤维，防止农残纵向渗透，吸附土壤中的农药残留；
所述β-环糊精接枝纤维的制备方法，包括如下步骤：
a)环糊精与2倍摩尔量环氧氯丙烷等当量混合，加入到水中，搅拌加入2倍当量的KOH，反应30分钟，制成环糊精环氧氯丙烷交联产物；
b)将纤维素溶于DMF的KOH溶液中，搅拌5分钟；所述KOH的DMF溶液的浓度为1mol/L；
c)将a)和b)混合，加入交联剂0.1倍摩尔量的GPTS加热50℃，反应2h，蒸干反应溶剂，加入蒸馏水将产物洗涤至中性，并用硫代硫酸钠和酚酞指示剂检测流出液中的环氧氯丙烷，直到流出液中无环氧氯丙烷为止，既得；
3)浇灌，将土壤透水浇灌，保证水淹没土壤，同时水中添加草木灰和络合剂，500W汞灯照射3小时；添加量：0.5kg草木灰/吨土壤，1kg络合剂/吨土壤；所述络合剂为4mmol/LFe2+、400mmol/LH2O2，加酸形成的PH为3的混合液；所述酸为1mol/L盐酸；
4)将步骤3)中的土壤调节到PH为6.0、加入微生物，增加土壤中农药残留的降解速度与降解幅度；所述微生物为酵母菌群、乳酸菌群、放线菌、磷细菌、固氮菌和钾细菌等多种微生物混合；
5)间作套种：在经步骤4)处理的土壤中，将能向日葵和玉米间作套种，以达到农残吸收和增产的目的。
经本发明方法处理的土壤中，等面积、相同的种植密度下，以平均亩产计算，向日葵和玉米间作套种比单一种植玉米获得经济效益增加90％；经本发明处理的土壤和未被污染的土壤，等面积、相同的种植密度下，向日葵和玉米间作套种，以平均亩产计算，本发明处理后的土壤获得经济效益比未经处理的土壤经济效益高10％。
实施例2
一种土壤农药残留的修复方法，包括如下步骤：
1)深耕深松、秸秆还田：将土壤深耕深松至70cm，保证土壤疏松，无结块同时喷洒土壤修复剂、将作物秸秆投放入土壤；增加土壤的有机质和透气性；所述土壤修复剂的添加量3kg/吨土壤；秸秆添加量30kg/吨土壤；
所述秸秆还田之前将所述秸秆进行熟化处理，具体操作为将秸秆粉碎后加入熟石灰、烧碱的混合液循环喷淋，再以磷酸循环喷淋，达到中和的目的；所述土壤修复剂由如下重量份的原料组成：腐植酸钾140份、海桐皮90份、木槿40份、鞣质30份、桉树皮20份；硼0.5份、钼0.3份、锰0.2份和锌0.5份。
2)土壤底部铺设一层β-环糊精接枝纤维：将翻耕过土壤的底部衬上环糊精接枝纤维，防止农残纵向渗透，吸附土壤中的农药残留；
所述β-环糊精接枝纤维的制备方法，包括如下步骤：
a)环糊精与4倍摩尔量环氧氯丙烷等当量混合，加入到水中，搅拌加入2倍当量的KOH，反应60分钟，制成环糊精环氧氯丙烷交联产物；
b)将纤维素溶于DMF的KOH溶液中，搅拌10分钟；所述KOH的DMF溶液的浓度为1mol/L；
c)将a)和b)混合，加入交联剂0.2倍摩尔量的GPTS加热60℃，反应3h，蒸干反应溶剂，加入蒸馏水将产物洗涤至中性，并用硫代硫酸钠和酚酞指示剂检测流出液中的环氧氯丙烷，直到流出液中无环氧氯丙烷为止，既得。
3)浇灌，将土壤透水浇灌，保证水淹没土壤，同时水中添加草木灰和络合剂，500W汞灯照射4小时；添加量：1kg草木灰/吨土壤，2kg络合剂/吨土壤；所述络合剂为6mmol/LFe2 +、500mmol/LH2O2，加酸形成的PH为4的混合液；所述酸为2mol/L盐酸；
4)将步骤3)中的土壤调节到PH为7.0、加入微生物，增加土壤中农药残留的降解速度与降解幅度；所述微生物为酵母菌群、乳酸菌群、放线菌、磷细菌、固氮菌和钾细菌等多种微生物混合；
5)间作套种：在经步骤4)处理的土壤中，将能向日葵和大豆间作套种，以达到农残吸收和增产的目的。
经本发明方法处理的土壤中，等面积、相同的种植密度下，以平均亩产计算，向日葵和玉米间作套种比单一种植玉米获得经济效益增加88％；经本发明处理的土壤和未被污染的土壤，等面积、相同的种植密度下，以平均亩产计算，向日葵和玉米间作套种，本发明处理后的土壤获得经济效益比未经处理的土壤经济效益高9％。
实施例3
一种土壤农药残留的修复方法，包括如下步骤：
1)深耕深松、秸秆还田：将土壤深耕深松至65cm，保证土壤疏松，无结块同时喷洒土壤修复剂、将作物秸秆投放入土壤；增加土壤的有机质和透气性；所述土壤修复剂的添加量2kg/吨土壤；秸秆添加量25kg/吨土壤；
所述秸秆还田之前将所述秸秆进行熟化处理，具体操作为将秸秆粉碎后加入熟石灰、烧碱的混合液循环喷淋，再以磷酸循环喷淋，达到中和的目的；
所述土壤修复剂由如下重量份的原料组成：腐植酸钾115份、海桐皮60份、木槿35份、鞣质25份、桉树皮17份；硼0.4份、钼0.2份、锰0.15份和锌0.4份；
2)土壤底部铺设一层β-环糊精接枝纤维：将翻耕过土壤的底部衬上环糊精接枝纤维，防止农残纵向渗透，吸附土壤中的农药残留；
所述β-环糊精接枝纤维的制备方法，包括如下步骤：
a)环糊精与3倍摩尔量环氧氯丙烷等当量混合，加入到水中，搅拌加入2倍当量的KOH，反应45分钟，制成环糊精环氧氯丙烷交联产物；
b)将纤维素溶于DMF的KOH溶液中，搅拌8分钟；所述KOH的DMF溶液的浓度为1mol/L；
c)将a)和b)混合，加入交联剂0.15倍摩尔量的GPTS加热55℃，反应2.5h，蒸干反应溶剂，加入蒸馏水将产物洗涤至中性，并用硫代硫酸钠和酚酞指示剂检测流出液中的环氧氯丙烷，直到流出液中无环氧氯丙烷为止，既得。
3)浇灌，将土壤透水浇灌，保证水淹没土壤，同时水中添加草木灰和络合剂，500W汞灯照射3.5小时；添加量：0.75kg草木灰/吨土壤，1.5kg络合剂/吨土壤；所述络合剂为5mmol/LFe2+、450mmol/LH2O2，加酸形成的PH为3.5的混合液；所述酸为3mol/L盐酸；
4)将步骤3)中的土壤调节到PH为6.5、加入微生物，增加土壤中农药残留的降解速度与降解幅度；所述微生物为酵母菌群、乳酸菌群、放线菌、磷细菌、固氮菌和钾细菌等多种微生物混合；
5)间作套种：在经步骤4)处理的土壤中，将能向日葵和玉米或大豆间作套种，以达到农残吸收和增产的目的。
经本发明方法处理的土壤中，等面积、相同的种植密度下，以平均亩产计算向日葵和玉米间作套种比单一种植玉米获得经济效益增加92％；经本发明处理的土壤和未被污染的土壤，等面积、相同的种植密度下，向日葵和玉米间作套种，以平均亩产计算，本发明处理后的土壤获得经济效益比未经处理的土壤经济效益高11％。
实施例4
土壤测试：
土壤釆自某废弃有机氯农药生产企业搬迁后的场地500亩，采集距离地表20-40cm的土壤(由于地表是水泥地面，所以未采)，去除土壤中的植物根莲、树叶残骸等后，经风干、混勾研磨、过目蹄，避光、低温保存备用，采用GB/T14550-2003方法测定土壤中BHC和DDT的本底浓度。
采用本发明各实施例的方法处理污染后的土壤，经四-六个季度处理后，农药残留的浓度采用GB/T14550-2003方法测定。
被测土壤中氯的农药残留主要成分BHC和DDT的本底浓度和处理后的浓度见表1.
表1.土壤中农药的本底浓度和处理后的残留的浓度：
| 农残种类 | α-BHC | β-BHC | γ-BHC | δ-BHC | p，p`-DDE | o，p`-DDT | p，p`-DDD | p，p`-DDT |
| 本底浓度(μg/g) | 6.54 | 3.76 | 76.52 | 6.1 | 9.92 | 808 | 282.82 | 1922.7 |
| 实施例1 | 0.06 | 0.04 | 0.69 | 0.04 | 0.09 | 6.46 | 2.54 | 9.96 |
| 去除率(％) | 99.0 | 99.0 | 99.1 | 99.4 | 99.1 | 99.2 | 99.1 | 99.5 |
| 实施例2 | 0.06 | 0.03 | 0.69 | 0.03 | 0.10 | 6.46 | 2.54 | 11.54 |
| 去除率(％) | 99.0 | 99.2 | 99.1 | 99.5 | 99.0 | 99.2 | 99.1 | 99.4 |
| 实施例3 | 0.04 | 0.03 | 0.69 | 0.03 | 0.04 | 6.46 | 1.41 | 9.96 |
| 去除率(％) | 99.3 | 99.2 | 99.1 | 99.5 | 99.6 | 99.2 | 99.5 | 99.5 |
可见经本发明的修复方法处理，基本能够除去土壤中残留的DDT个BHC。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种土壤农药残留的修复方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）深耕深松、秸秆还田：将土壤深耕深松至60-70cm，保证土壤疏松，无结块同时喷洒土壤修复剂、将作物秸秆投放入土壤；增加土壤的有机质和透气性；所述土壤修复剂的添加量1-3kg/吨土壤；秸秆添加量15-30kg/吨土壤；所述的土壤修复剂由如下重量份数的原料组成：腐植酸钾90-140份、海桐皮35-90份、木槿30-40份、鞣质20-30份、桉树皮15-20份；硼0.3-0.5份、钼0.1-0.3份、锰0.1-0.2份和锌0.3-0.5份；
2）土壤底部铺设一层β-环糊精接枝纤维：将翻耕过土壤的底部衬上环糊精接枝纤维，防止农残纵向渗透，吸附土壤中的农药残留；
3）浇灌：将土壤透水浇灌，保证水淹没土壤，同时水中添加草木灰和络合剂，500W汞灯照射3-4小时；草木灰的添加量：0.5-1kg草木灰/吨土壤；络合剂的添加量1-2kg络合剂/吨土壤；所述络合剂为4-6mmol/LFe2+、400-500mmol/LH2O2，加酸形成的pH为3-4的混合液；
4）将步骤3）中的土壤调节到pH为6.0-7.0、加入微生物：增加土壤中农药残留的降解速度与降解幅度；所述微生物为酵母菌群、乳酸菌群、放线菌、磷细菌、固氮菌和钾细菌的混合微生物；
5）间作套种：在经步骤4）处理的土壤中，将能够吸附农残的植物和玉米或大豆间作套种，以达到农残吸收和增产的目的。
2.根据权利要求1所述的土壤农药残留的修复方法，其特征在于：步骤1）所述秸秆还田之前将所述秸秆进行熟化处理，具体操作为将秸秆粉碎后加入熟石灰、烧碱的混合液循环喷淋，再以磷酸循环喷淋，达到中和的目的。
3.根据权利要求1所述的土壤农药残留的修复方法，其特征在于：步骤2）所述β-环糊精接枝纤维的制备方法，包括如下步骤：
a)环糊精与2-4倍摩尔量环氧氯丙烷等当量混合，加入到水中，搅拌加入2倍当量的KOH，反应30-60分钟，制成环糊精环氧氯丙烷交联产物；
b)将纤维素溶于DMF的KOH溶液中，搅拌5-10分钟；所述DMF的KOH溶液中DMF的浓度为1mol/L；
c)将a)和b)混合，加入交联剂0.1-0.2倍摩尔量的GPTS加热50-60℃，反应2-3h，蒸干反应溶剂，加入蒸馏水将产物洗涤至中性，并用硫代硫酸钠和酚酞指示剂检测流出液中的环氧氯丙烷，直到流出液中无环氧氯丙烷为止，既得。
4.根据权利要求1所述的土壤农药残留的修复方法，其特征在于：步骤5）所述吸附农残的植物为向日葵。
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| GR01 | Patent grant | ||
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