一种吸附降解有机农药的土壤修复剂及其制备方法与流程

本发明属于土壤修复技术领域，具体为一种吸附降解有机农药的土壤修复剂及其制备方法。

背景技术：

化学农药以其见效快、性质稳定、便于运输、价格低廉等优点，在防治农作物病虫草害以及消灭卫生害虫、疾病等方便发挥着巨大的作用，但是施入土壤中的农药，除被吸附外，还可通过挥发、扩散进入大气，引起大气污染或随水迁移进入水体，引起水体污染。有的化学性质稳定，存留时间长，大量而持续使用农药，使其不断在土壤中累积，人们在食用积累大量农药的农产品后，会严重威胁人体健康。

根据2014年全国土壤污染状况调查公报的调查结果显示六六六、滴滴涕、多环芳烃三类主要有机污染物点位超标率分别为0.5％、1.9％、1.4％，由此可见有机氯农药是目前重要的有机污染物之一。但因其超标率低于无机污染，并未因其充分重视。有机氯农药是典型的持久性有机污染物(pops)，低剂量的有机氯农药仍能给生物、人体带来高风险，其危害正日益引起人们的关注。虽然我国已于1983年禁止使用，但近年来的研究表明，hchs和ddts在国内各地区的环境介质中均有检出，且局部地区环境中其含量较高。另外，土壤中的有机氯农药残留对陆地生物有直接危害，也能通过地表径流释放到水体影响水生生物，并通过食物链的生物富集和扩大效应对人体造成间接危害。

目前农药污染土壤处理方法主要有热解析法及高级氧化法，热解析法成本高，且容易生成大气污染。高级氧化法加入了大量的化学药剂，容易污染土壤。有许多研究表明，微生物修复技术经常表现为效率低下，引入的外来高效菌不能有效繁殖，这是因为待修复的现场往往不具有微生物繁殖需要营养、水分等条件，造成其功能不能有效发挥。但是，微生物修复具有成本低，无二次污染等优点，如果能合理利用将在土壤修复中发挥独特优势。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的土壤修复剂不环保或者效率低下的缺陷，本发明提供一种吸附降解有机农药的土壤修复剂及其制备方法。

一种吸附降解有机农药的土壤修复剂，包括如下重量份的各组分：凹凸棒土粉35-55份、膨胀珍珠岩2-10份、微生物复合菌剂0.1-0.5份、玉米粉1-10份和秸秆粉40-60。

进一步的，所述的膨胀珍珠岩由珍珠原岩经破碎、筛分，再经预热，在1400℃以上高温延时烧结而制成，粒径1-3mm。

进一步的，所述的微生物复合菌剂由芽孢杆菌、酵母菌、假单胞菌和放线菌中的一种或多种组成。

进一步的，所述的微生物复合菌剂由芽孢杆菌和假单胞菌组成。

进一步的，所述的芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌或短小芽孢杆菌中的任意一种。

进一步的，所述的秸秆粉为常见农作物秸秆废弃物晒干后经机器粉碎而得；所述的秸秆可以是玉米秸秆、小麦秸秆或水稻秸秆。

进一步的，所述的凹凸棒土粉由凹凸棒土矿物粉碎过100目所得。

一种吸附降解有机农药的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

1)、微生物培养活化

分别将芽孢杆菌和假单胞菌接种到含有高压蒸汽灭菌后的lb(luriabertani)液体培养基中，28～32℃下进行好氧培养，得到摇瓶菌种；

2)、分别将上述摇瓶中的菌种按2％～5％的接种量接种至含lb液体培养基的发酵罐中，发酵罐每天通气搅拌8小时，通气量50m³/h，搅拌转速100r/min，发酵温度28～32℃，发酵48h后得到微生物菌液；

3)、固体培养

将微生物菌液、玉米粉、水和秸秆按质量比为0.1-0.5：1-10：40-80：40-60份送入搅拌机混合、搅拌均匀，好氧条件下发酵2-3天；

4)、将35-55份凹凸棒土粉和2-10份膨胀珍珠岩加入搅拌机进一步均匀搅拌混合即得。

土壤修复剂根据污染程度可以采用50-75kg/亩的施用量。使用过程中可配施有机肥或化肥作为基肥，翻耕后与地表耕作层土壤混匀。为提高土壤有机污染物的降解率，翻耕后可晾晒1-2天后栽种作物。

本发明的土壤修复剂将微生物、有机物料、天然矿物相结合，以吸附降解土壤有机农药为主、同时可以减少养分流失和钝化重金属，配方中使用天然矿物材料可吸附土壤中富集的有机农药、过量的速效养分和重金属。

微生物复合菌剂不但可以促进农药降解，还可以防治植物土传性病害。

秸秆粉作为微生物共代谢底物，一方面为土壤的生物降解提供了碳源和能源；另外，秸秆粉的加入能增加土壤疏松度、透气性，从而促进了微生物的酶促降解性能。珍珠岩作为杀虫剂和除草剂的稀释剂和载体，利用自身的表面活性、吸附性、离子交换作用、络合作用和静电作用可以吸附、固定土壤中的有机农药和重金属，降低农药在土壤中迁移；另外也可以增加土壤孔隙度，改良土壤结构，调节土壤板结，防止农作物倒伏，控制肥效。

有益效果：

本发明的土壤修复剂最终可以达到控制土壤养分流失、钝化土壤中重金属、降解有机农药残留的效果；同时也能改善土壤环境、提高土壤营养物质利用率、提高作物产量和质量。对土壤中有机农药的降解十分有效，特别是针对长期种植蔬菜、水果等农药和化肥用量较大的设施农业土壤，修复效果较显著，能有效地改良土壤生产能力和食品的安全性。

附图说明

图1是实施例1中修复剂对六六六和滴滴涕的处理效果；

图2是实施例2中修复剂的不同投加量对土壤中滴滴涕的处理效果；

图3是实施例3中修复剂对六六六和滴滴涕的处理效果。

具体实施方式

实施例1

一种降解土壤残留有机农药污染土壤修复剂的制备方法，其具体步骤如下：

原料配比(重量份的组分)：凹凸棒土粉35份、膨胀珍珠岩2份、微生物复合菌剂0.5份、玉米粉10份、秸秆粉60份。

所述微生物菌剂由芽孢杆菌和假单胞菌组成。

所述芽孢杆菌为梭状芽孢杆菌。

所述秸秆粉为水稻秸秆晒干后经机器粉碎，长度小于1cm。

原料加工处理：

一、微生物培养活化：分别将芽孢杆菌和假单胞菌接种到含有高压蒸汽灭菌后的lb(luriabertani)液体培养基中，28～32℃下进行好氧培养2天，得到摇瓶菌种；

二、将上述摇瓶中的菌种按2％的接种量接种至含lb液体培养基的发酵罐中，发酵罐每天通气搅拌8小时，通气量50m³/h，搅拌转速100r/min，发酵温度28～32℃，发酵48h后得到微生物菌液；

三、固体培养：将玉米粉、水和秸秆送入搅拌机混合、搅拌均匀，然后加入微生物菌液，好氧条件下发酵2-3天；

四、将凹凸棒土和膨胀珍珠岩加入搅拌机进一步均匀搅拌混合即为所制取的吸附降解有机农药的土壤修复剂。

按1g/kg干料的投加量将上述修复剂与被有机氯农药污染的土壤均匀混合。供试土壤采自长期种植蔬菜并使用有机氯农药的蔬菜大棚，土壤中六六六和滴滴涕含量分别超过《农用地土壤环境质量标准(征求意见稿)》的10倍和20倍(表1)。以不添加修复剂的土壤为对照。添加适量水分使土壤含水率保持在30％左右。28天内每7天测定土壤中六六六和滴滴涕的浓度，结果见附图1。

表1土壤中污染物含量

由附图1可以看出，与未添加修复剂的土壤相比，添加修复剂后土壤中六六六和滴滴涕的含量明显降低。修复剂处理35d后土壤中六六六和滴滴涕的含量分别降低了95％和94％，42d后土壤中的农药未检出，基本全部降解；但没有添加修复剂的土壤中的六六六和滴滴涕的含量仅降解了40％和29％，仍然超标7倍和15倍。说明该修复剂能有效降解低浓度污染土壤中的六六六和滴滴涕。

实施例2

一种降解土壤残留有机农药污染土壤修复剂的制备方法，其具体步骤如下：

原料配比(重量份的组分)：凹凸棒土粉45份、膨胀珍珠岩5份、微生物复合菌剂0.3份、玉米粉5份、秸秆粉40份。

所述微生物菌剂由芽孢杆菌和假单胞菌组成。

所述芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌。

所述秸秆粉为水稻秸秆废弃物晒干后经机器粉碎，长度小于0.5cm。

原料加工处理：将复合菌剂、玉米粉搅拌混匀，然后加入膨胀珍珠岩进一步搅拌混合。

将凹凸棒土和秸秆粉加入搅拌机中与上述混合物料进一步搅拌混匀。所得的混合干料即为所制取的吸附降解有机农药的土壤修复剂。

施用前在修复剂中加入20％的水分，然后将与有机肥按2:1的比例混合，再与污染土壤搅拌混合。供试土壤采自被农药厂污染的土壤，采集地表0-15cm的土壤，土壤中滴滴涕的含量为6.24mg/kg。将实施例2中的修复剂按0.6g/kg、1.0g/kg和1.3g/kg干料的投加量与污染土壤均匀混合，以不添加修复剂的土壤为对照。每10天测定土壤中污染物的浓度，结果见附图2。

由附图2可知，添加不同量的修复剂均可显著降低土壤中滴滴涕的含量。不同时期滴滴涕的降解率0.6g/kg<1.0g/kg<1.3g/kg，说明修复剂的添加量越多对污染物的降解效率越高，但30天后添加1.0g/kg和1.3g/kg修复剂的降解率逐渐接近。因此，可选用1.0g/kg作为该修复剂的最佳投加量。

实施例3

一种降解土壤残留有机农药污染土壤修复剂的制备方法，其具体步骤如下：

原料配比(重量份的组分)：凹凸棒土粉55份、膨胀珍珠岩10份、微生物复合菌剂0.1份、玉米粉1份、秸秆粉50份。

所述微生物菌剂由芽孢杆菌和假单胞菌组成。

所述芽孢杆菌为巨大芽孢杆菌。

所述秸秆粉为水稻秸秆废弃物晒干后经机器粉碎，长度小于0.5cm。

原料加工处理：将复合菌剂、玉米粉搅拌混匀，然后加入适量水分和膨胀珍珠岩进一步搅拌混合。

将凹凸棒土和秸秆粉加入搅拌机中与上述混合物料进一步搅拌混匀。所得的混合干料即为所制取的吸附降解有机农药的土壤修复剂。

将上述土壤修复剂与有机肥2:1混合，加入适量的水使含水率达到40％，然后与污染土壤搅拌混合。供试土壤为一废弃农药厂周边农田，采集地表0-15cm的土壤，然后将修复剂按实施例2中最佳投加量1.0g/kg与污染土壤均匀混合，土壤中污染物含量见表2。以不添加修复剂的土壤为对照。每10天测定土壤中污染物的浓度，结果见附图3。

表2土壤中污染物含量

由附图3可以看出，添加修复剂后土壤中六六和滴滴涕的含量明显降低。修复剂处理60d后土壤中六六六和滴滴涕的含量分别降低了88％和84％，比未添加修复剂的土壤中六六六和滴滴涕的含量降低了57％和68％。说明添加该修复剂能有效降解低浓度污染土壤中的六六六和滴滴涕。