本发明属于有机污染土壤修复技术领域，具体涉及一种水田含氯有机农药污染土壤修复剂及制备方法和应用。
背景技术：
有机氯农药能够较好的防治农作物的病虫害，上世纪六十年代以来被全世界大量使用。有机氯农药在大量使用过程中虽然对农作物的病虫害能够很好的发挥作用，但是随着农药的大量使用对生态环境造成破坏，同时有机氯农药进入土壤在自然界中很难降解。
含氯有机物也会在植物中富集最终通过食物链进入人体体内，引起环境风险和人体健康风险；另一方面，没有被土壤吸附的含氯有机物可能渗入地下并污染地下水，增加污染范围，从而对人类生存环境的多个层面产生广泛影响。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种水田含氯有机农药污染土壤修复剂及制备方法和应用，能够增强水田含氯有机物污染土壤中本地含氯有机物降解菌的降解能力，显著降低含氯有机物浓度，防止含氯有机物进入农田农作物中，从根本上防止含氯有机物进入食物链，保障食品安全。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种水田含氯有机农药污染土壤修复剂，包括固体粉末药剂和白色乳状液体药剂；所述固体粉末药剂包括的组分及其占所述固体粉末药剂总质量的百分比：小麦秸秆生物炭50-75%、尿素5-15%、磷酸氢二钾5-10%、粉煤灰10%-30%、硫酸亚铁2%-3%及铁粉1%-2%；所述白色乳状液体药剂包括的组分及其占所述白色乳状液体药剂总质量的百分比：膏状槐糖脂10-15%、蒸馏水85%-90%。
优选的，所述固体粉末药剂包括的组分及其占所述固体粉末药剂总质量的百分比：小麦秸秆生物炭75%、尿素5%、磷酸氢二钾5%、粉煤灰10%、硫酸亚铁3%及铁粉2%；所述白色乳状液体药剂包括的组分及其占所述白色乳状液体药剂总质量的百分比：膏状槐糖脂10%、蒸馏水90%。
优选的，所述固体粉末药剂包括的组分及其占所述固体粉末药剂总质量的百分比：小麦秸秆生物炭50%、尿素15%、磷酸氢二钾5%、粉煤灰27%、硫酸亚铁2%及铁粉1%；所述白色乳状液体药剂包括的组分及其占所述白色乳状液体药剂总质量的百分比：膏状槐糖脂15%、蒸馏水85%。
进一步地，所述固体粉末药剂的粒度为100-200目。
本发明还提供上述的水田含氯有机农药污染土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
1）将小麦秸秆清洗后烘干，剪成1-2cm长的小段，将小麦秸秆放于带盖的坩埚中，置于250-350℃的马弗炉中裂解3-5小时，取出冷却后过100-200目筛，得到小麦秸秆生物炭；
2）称取尿素、磷酸氢二钾、粉煤灰、硫酸亚铁、铁粉以及步骤1）中制备的小麦秸秆生物炭并按照一定的质量百分比混合均匀后，粉碎后过100-200目筛，制得所述固体粉末药剂；
3）取膏状槐糖脂按照一定的质量百分比充分分散于蒸馏水中，制得所述白色乳状液体药剂。
本发明还提供上述的水田含氯有机农药污染土壤修复剂的应用，在使用时，先将所述固体粉末药剂施入到水田含氯有机农药污染土壤中，并搅拌均匀；再将所述白色乳状液体药剂施入该水田含氯有机农药污染土壤中，搅拌均匀；然后补水至田间持水量保持在55-65%，放置25-35天，期间定期洒水保持田间持水量并定期搅拌土壤。
进一步地，所述固体粉末药剂用量为土壤质量的1-3%，所述白色乳状液体药剂用量为土壤质量的1-2%。
本发明的土壤修复剂的设计原理如下：
本发明利用常见的各种原料，根据研究结果进行科学的配比混合，从而对含氯有机物农田污染土壤进行修复。本发明的水田土壤含氯有机物污染的修复剂由固体粉末药剂和白色乳状液体药剂组成，其中，固体粉末药剂是由小麦秸秆生物炭、尿素、磷酸氢二钾、粉煤灰、硫酸亚铁及铁粉组成。
小麦秸秆生物炭制备过程是将小麦秸秆清洗后烘干，剪成1-2cm长的小段，称取部分秸秆放于带盖的坩埚中，放于250-350℃的马弗炉中高温裂解3-5小时，冷却后过100-200目，即得到小麦秸秆生物炭。得到的小麦秸秆生物炭含碳量较高，能有效提高土壤肥力，且可以作为微生物的碳源被微生物利用；含氯有机物降解菌能充分利用生物炭提供的碳源，含氯有机物降解菌能迅速生长繁殖，提高丰度，更有效的完成含氯有机物降解过程。此外，小麦秸秆生物炭能有效改良土壤环境，尤其是能明显改善通气状况；由于大部分含氯有机物降解菌为好氧菌，良好的好氧环境可进一步提高含氯有机物降解菌的活性；同时良好的土壤环境可以使经含氯有机物降解菌充分降解后的短链含氯有机物挥发至大气中。
尿素和磷酸氢二钾的加入可以为含氯有机物降解菌提供生长所需的氮源、磷和钾，本发明可结合土壤原始养分含量，通过调节固体粉末药剂的配比，来提供给含氯有机物降解菌最适的碳氮磷钾比例，使其能更有效的发挥作用，降解污染物。
粉煤灰为碱性物质可提高土壤的ph，修复剂使用过程中适当调节粉煤灰用量，控制土壤ph在7-8.5之间，为含氯有机物降解菌降解含氯有机物提供良好的弱碱性环境。在酸性较强的农田含氯有机物污染土壤中可增加粉煤灰用量，ph的上升可激活部分含氯有机物降解菌的活动。
硫酸亚铁能较好的控制土壤氧化还原电位，同时亚铁离子能够促进含氯有机物的还原脱氯。
铁粉的加入能够更好的控制硫酸亚铁的缓释作用，能够有效的延长硫酸亚铁的有效时间。
本发明的水田土壤含氯有机物污染的修复剂除固体粉末药剂以外，还需白色乳状液体药剂配合使用，该白色乳状的液体药剂制备过程为将膏状槐糖脂充分分散于蒸馏水中制得，该白色乳状液体药剂需现配现用。
槐糖脂作为一种常见的表面活性剂，可以增强微生物的降解能力，表面活性剂加入到土壤中后可以对含氯有机物有一定的增溶和分散作用，从而加快含氯有机物从土壤沉积物颗粒表面的解吸，移动性较强的含氯有机物可被含氯有机物降解菌更加充分利用降解。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明提供的土壤修复剂能够增强水田含氯有机物污染土壤中本地含氯有机物降解菌的降解能力，显著降低土壤中含氯有机物浓度，防止含氯有机物进入农田农作物中，从根本上防止含氯有机物进入食物链，保障食品安全；且修复剂的成本低，制作过程简单，易推广；
（2）本发明提供的土壤修复剂利用各种材料的配合使用促进含氯有机物降解菌的活性与丰度，从而针对含氯有机物进行修复；
（3）本发明制备修复剂的原料普遍存在且轻易可得，利用起来较为方便、价格便宜，并且所用材料均无污染物超标，不会对环境造成二次污染；
（4）本发明提供的土壤修复剂适用不同污染程度的含氯有机物污染水田土壤，且可根据旱地农田污染土壤的污染程度不同，使用不同比例的修复剂，因此在水田含氯有机物污染土壤修复应用中，本发明不仅经济可行，而且应用起来较为灵活。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为水田含氯有机农药污染土壤在添加修复剂后土壤中六六六的含量变化；
图2为水田含氯有机农药污染土壤在添加修复剂后土壤中ddt的含量变化。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种水田含氯有机农药污染土壤修复剂，包括固体粉末药剂和白色乳状液体药剂；固体粉末药剂包括的组分及其占固体粉末药剂总质量的百分比：小麦秸秆生物炭50-75%、尿素5-15%、磷酸氢二钾5-10%、粉煤灰10%-30%、硫酸亚铁2%-3%及铁粉1%-2%；白色乳状液体药剂包括的组分及其占白色乳状液体药剂总质量的百分比：膏状槐糖脂10-15%、蒸馏水85%-90%。
本实施例的固体粉末药剂中，小麦秸秆生物炭的粒度为100-200目，尿素的粒度为100-200目，磷酸氢二钾的粒度为100-200目，粉煤灰的粒度为100-200目，硫酸亚铁的粒度为200目，铁粉的粒度为200目。
本发明还提供上述的水田含氯有机农药污染土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
1）将小麦秸秆清洗后烘干，剪成1-2cm长的小段，将小麦秸秆放于带盖的坩埚中，置于250-350℃的马弗炉中裂解3-5小时，取出冷却后过100-200目筛，得到小麦秸秆生物炭；
2）称取尿素、磷酸氢二钾、粉煤灰、硫酸亚铁、铁粉以及步骤1）中制备的小麦秸秆生物炭并按照一定的质量百分比混合均匀后，粉碎后过100-200目筛，制得固体粉末药剂；
3）取膏状槐糖脂按照一定的质量百分比充分分散于蒸馏水中，制得白色乳状液体药剂。
本发明的修复剂的使用能有效降低水田土壤的含氯有机物含量，能从根本上防止含氯有机物进入水田植物体内，具有成本低、操作简单、易推广等优点；其该修复剂是一种安全且经济的农田含氯有机物污染土壤修复剂。
本发明还提供上述的水田含氯有机农药污染土壤修复剂的应用，在使用时，先将固体粉末药剂施入到水田含氯有机农药污染土壤中，并搅拌均匀，再将白色乳状液体药剂施入该水田含氯有机农药污染土壤中，搅拌均匀；然后补水至田间持水量保持在55-65%，放置25-35天，期间定期洒水保持田间持水量并定期搅拌土壤。
进一步地，采用本发明提供的土壤修复剂对水田含氯有机农药污染土壤进行修复时，根据土壤的污染状况，按土壤质量百分比，施用固体粉末药剂用量为土壤质量的1-3%，白色乳状液体药剂用量为土壤质量的1-2%。本发明根据土壤污染程度的差异，可最低添加土壤质量百分比的固体粉末药剂1%和白色乳状液体药剂1%，即每吨修复剂可修复50吨污染土壤。对于含氯有机物污染较为严重的水田土壤，可最多添加土壤质量百分比的固体粉末药剂3%和白色乳状液体药剂2%，即每吨修复剂可修复20吨污染土壤。因此针对不同污染程度的土壤，可改变修复剂的比例，以达到最佳且最经济的修复效果，经过修复后的土壤不会因为加入修复剂而产生二次污染。
实施例1
本实施例提供一种水田含氯有机农药污染土壤修复剂，包括固体粉末药剂和白色乳状液体药剂；其中，固体粉末药剂包括的组分及其占固体粉末药剂总质量的百分比：小麦秸秆生物炭75%、尿素5%、磷酸氢二钾5%、粉煤灰10%、硫酸亚铁3%及铁粉2%；液体药剂包括的组分及其占液体药剂总质量的百分比：膏状槐糖脂10%、蒸馏水90%。
本实施例的水田含氯有机农药污染土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
1）将小麦秸秆清洗后烘干，剪成1-2cm长的小段，将小麦秸秆放于带盖的坩埚中，置于300℃的马弗炉中裂解3-5小时，取出冷却后过200目筛，得到小麦秸秆生物炭；
2）称取尿素、磷酸氢二钾、粉煤灰、硫酸亚铁、铁粉以及步骤1）中制备的小麦秸秆生物炭并上述质量百分比混合均匀后，粉碎后过200目筛，制得固体粉末药剂；
3）取膏状槐糖脂按照上述质量百分比充分分散于蒸馏水中，制得白色乳状液体药剂。
实施例2
本实施例提供一种水田含氯有机农药污染土壤修复剂，包括固体粉末药剂和白色乳状液体药剂；其中，固体粉末药剂包括的组分及其占固体粉末药剂总质量的百分比：小麦秸秆生物炭50%、尿素15%、磷酸氢二钾5%、粉煤灰27%、硫酸亚铁2%及铁粉1%；液体药剂包括的组分及其占液体药剂总质量的百分比：膏状槐糖脂15%、蒸馏水85%。
本实施例的水田含氯有机农药污染土壤修复剂的制备方法与实施例1相同，在此不再详述。
实施例3
本实施例提供一种水田含氯有机农药污染土壤修复剂，包括固体粉末药剂和白色乳状液体药剂；其中，固体粉末药剂包括的组分及其占固体粉末药剂总质量的百分比：小麦秸秆生物炭45%、尿素15%、磷酸氢二钾5%、粉煤灰30%、硫酸亚铁3%及铁粉2%；液体药剂包括的组分及其占液体药剂总质量的百分比：膏状槐糖脂15%、蒸馏水85%。
本实施例的水田含氯有机农药污染土壤修复剂的制备方法与实施例1相同，在此不再详述。
对比例1
对比例1提供一种土壤修复剂，包括固体粉末药剂和白色乳状液体药剂，其中白色粉末药剂包括的组分及其占固体粉末药剂总质量的百分比：小麦秸秆生物炭75%、尿素5%、磷酸氢二钾5%、粉煤灰10%、硫酸亚铁3%及石英砂2%；液体药剂包括的组分及其占液体药剂总质量的百分比：膏状槐糖脂10%、蒸馏水90%。对比例1的土壤修复剂的制备方法与实施例1相同。
分别采用实施例1和对比例1提供的土壤修复剂对水田含氯有机农药污染土壤进行修复，按照土壤质量的2%施加固体粉末药剂，按照土壤质量的1%施加白色乳状液体药剂，并测定土壤中各段含氯有机物的含量，方法如下：
先将固体粉末药剂施入到水田含氯有机农药污染土壤中，并搅拌均匀，再将白色乳状液体药剂施入该水田含氯有机农药污染土壤中，搅拌均匀，装入pvc盒中，添加水分调节土壤含水量为田间持水量的60%左右，室温放置，试验期间及时补充水分并每个5天翻拌一次土壤，试验开始分别于第10天及第30天取土壤样品送检，测定土壤中各段含氯有机物的含量。并在试验前测定土壤中含氯有机物的含量作为ck。实验结果如图1和图2所示。
分析图1和图2可以得出：
（1）实施例1中土壤中各段六六六、ddt的含量均明显降低，与空白对照（ck）相比，土壤中六六六的含量在第10天时浓度降低至28%、第30d时降低至21%，ddt的含量降低了在第10天时浓度降低至18%、第30d时降低至12%；
（2）对比例1中土壤中各段六六六、ddt的含量均明显降低，与空白对照（ck）相比，土壤中六六六的含量在第10天时浓度降低至46%之后含量不再降低，ddt的含量降低了在第10天时浓度降低至18%之后含量几乎不再降低；
（3）通过实施例1与对比例1的对比说明，在修复药剂中加入铁粉能够有效的提升修复效果，并能有效地延长硫酸亚铁的有效时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种水田含氯有机农药污染土壤修复剂，其特征在于：包括固体粉末药剂和白色乳状液体药剂；所述固体粉末药剂包括的组分及其占所述固体粉末药剂总质量的百分比：小麦秸秆生物炭50-75%、尿素5-15%、磷酸氢二钾5-10%、粉煤灰10%-30%、硫酸亚铁2%-3%及铁粉1%-2%；所述白色乳状液体药剂包括的组分及其占所述白色乳状液体药剂总质量的百分比：膏状槐糖脂10-15%、蒸馏水85%-90%。
2.如权利要求1所述的一种水田含氯有机农药污染土壤修复剂，其特征在于：所述固体粉末药剂包括的组分及其占所述固体粉末药剂总质量的百分比：小麦秸秆生物炭75%、尿素5%、磷酸氢二钾5%、粉煤灰10%、硫酸亚铁3%及铁粉2%；所述白色乳状液体药剂包括的组分及其占所述白色乳状液体药剂总质量的百分比：膏状槐糖脂10%、蒸馏水90%。
3.如权利要求1所述的一种水田含氯有机农药污染土壤修复剂，其特征在于：所述固体粉末药剂包括的组分及其占所述固体粉末药剂总质量的百分比：小麦秸秆生物炭50%、尿素15%、磷酸氢二钾5%、粉煤灰27%、硫酸亚铁2%及铁粉1%；所述白色乳状液体药剂包括的组分及其占所述白色乳状液体药剂总质量的百分比：膏状槐糖脂15%、蒸馏水85%。
4.如权利要求1所述的一种水田含氯有机农药污染土壤修复剂，其特征在于：所述固体粉末药剂的粒度为100-200目。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的水田含氯有机农药污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将小麦秸秆清洗后烘干，剪成1-2cm长的小段，将小麦秸秆放于带盖的坩埚中，置于250-350℃的马弗炉中裂解3-5小时，取出冷却后过100-200目筛，得到小麦秸秆生物炭；
2）称取尿素、磷酸氢二钾、粉煤灰、硫酸亚铁、铁粉以及步骤1）中制备的小麦秸秆生物炭并按照一定的质量百分比混合均匀后，粉碎后过100-200目筛，制得所述固体粉末药剂；
3）取膏状槐糖脂按照一定的质量百分比充分分散于蒸馏水中，制得所述白色乳状液体药剂。
6.一种如权利要求1-4任一项所述的水田含氯有机农药污染土壤修复剂的应用，其特征在于：在使用时，先将所述固体粉末药剂施入到水田含氯有机农药污染土壤中，并搅拌均匀；再将所述白色乳状液体药剂施入该水田含氯有机农药污染土壤中，搅拌均匀；然后补水至田间持水量保持在55-65%，放置25-35天，期间定期洒水保持田间持水量并定期搅拌土壤。
7.如权利要求6所述的水田含氯有机农药污染土壤修复剂的应用，其特征在于：所述固体粉末药剂用量为土壤质量的1-3%，所述白色乳状液体药剂用量为土壤质量的1-2%。
技术总结
本发明属于有机污染土壤修复技术领域，具体涉及一种水田含氯有机农药污染土壤修复剂，其固体粉末药剂包括的组分及其占所述固体粉末药剂总质量的百分比：小麦秸秆生物炭50‑75%、尿素5‑15%、磷酸氢二钾5‑10%、粉煤灰10%‑30%、硫酸亚铁2%‑3%及铁粉1%‑2%；其白色乳状液体药剂包括的组分及其占所述白色乳状液体药剂总质量的百分比：膏状槐糖脂10‑15%、蒸馏水85%‑90%；其制备方法为：将裂解制得的小麦秸秆生物炭与尿素、磷酸氢二钾、粉煤灰、硫酸亚铁及铁粉混合后粉碎，得固体粉末药剂；取膏状槐糖脂分散于蒸馏水中，得白色乳状液体药剂；其应用为：将固体粉末药剂、白色乳状液体药剂先后施入污染土壤中，搅拌均匀，补水、放置。本发明的土壤修复剂能明显降低土壤中含氯有机物的含量。
技术研发人员：雍正;冉宇;杨浩;景琪;王平;夏俊华;田靓;赵颖
受保护的技术使用者：中冶南方都市环保工程技术股份有限公司
技术研发日：.11.28
技术公布日：.02.28
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