利用蚯蚓堆肥降解大棚土壤中鄰苯二甲酸酯類污染的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種污染土壤修復方法，特別是涉及一種利用蚯蚓堆肥降解大棚土壤中鄰苯二甲酸酯類污染的方法。
【背景技術】
[0002]我國是農業大國，農業生產中溫室大棚對塑料薄膜的大量使用，使得我國農業土壤中的鄰苯二甲酸酯(PAEs)含量不斷增高。PAEs作為塑化劑被添加到塑料薄膜中，其與塑料分子間以氫鍵和范德華力結合，導致PAEs很容易從塑料中釋放出來。研究顯示，多種PAEs化合物具有雌激素效應，長期接觸可對人類與動物的行為和生殖能力產生不良影響，部分種類甚至具有潛在的致癌、致畸和致突變效應。因此，美國環保局(USEPA)將6種PAEs鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(D0P)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(BBP)和鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)列為優先控制污染物“黑名單”，并制定了相應的土壤環境質量控制標準，DMP為0.02mg/kg、DEP 為 0.071mg/kg、DBP 為 0.081mg/kg、DOP 為 1.2mg/kg、BBP 為 1.125mg/kg、DEHP 為4.350mg/kg。
[0003]據統計，在2011年，增塑劑在全球的總產量為590萬噸/年，而在所有塑化劑中，PAEs類約占80%，其他塑化劑如環氧類、脂肪族類、苯三酸酯類僅占20%。我國農業土壤中PAEs含量較高，且分布較廣。調查顯示，廣州市農業土壤中6種USEPA優控PAEs污染物總含量為0.195-33.60 mg/kg ;青島市典型覆膜作物花生和棉花土壤中4種PAEs的總含量分別為33.36 mg/kg和25.59 mg/kg ;2014年對沈陽周邊設施大棚內土壤的調查顯示，土壤中6種USEPA優控PAEs污染物總含量最高達為35.85 mg/kg。綜合全國的調查數據發現，PAEs污染物已成為我國土壤中普遍存在且含量較高的有機污染物，且單體的含量超出了 USEPA土壤環境質量控制標準，我國土壤中含量最高的兩種PAEs分別為DEHP和DBP。為了提高土壤環境質量和保障農產品安全，如何廉價、高效、安全地處理土壤中的PAEs污染物，使其達到土壤環境質量標準已弓I起普遍關注。
[0004]目前，比較普遍應用的降解環境中PAEs的方法主要有:物理吸附法、高級氧化法和生物修復法。對于土壤中的PAEs主要應用生物法進行降解，包括植物修復法、微生物修復法和土壤動物修復法。其中，土壤動物修復技術是利用土壤動物吸收、聚集和降解環境中的污染物質的能力，達到減少或降低污染物質生物毒性的目的，其在污染土壤修復中具有重要理論價值和廣闊應用前景，與傳統修復技術相比，它具有成本低、環境友好和可大面積操作等優點。
[0005]由于蚯蚓對DBP和DEHP的耐受性比較高，因此可選取蚯蚓作為動物修復法的目標動物。然而，目前的蚯蚓修復技術主要是，在溫室大棚輪作植物換季期間直接投放蚯蚓對土壤表層的PAEs進行降解，但由于大棚土壤面積較大，污染物無法被降解減少達到理想的濃度，耗時也長。因此，研究合理的農藝調控方法和田間管理措施以高效發揮蚯蚓的PAEs去除能力是本發明的主要目標。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種利用蚯蚓堆肥降解大棚土壤中鄰苯二甲酸酯類污染的方法，將大棚輪季期土壤統一堆肥，利用蚯蚓對大棚土壤中的PAEs進行降解的農藝措施，在避免輪作障礙的同時，充分提高蚯蚓對土壤中PAEs的降解能力并改善土壤肥力。
[0007]本發明是通過以下技術方案實現的:
利用蚯蚓堆肥降解大棚土壤中鄰苯二甲酸酯類污染的方法，所述方法包括以下過程:
(1) 土壤PAEs目標修復單體確定
大棚農產品于6月初采收結束，不要立即翻耕，在大棚內均勻采集表層20 cm深度土樣，風干研磨，過100目篩。采用超聲萃取-氣相色譜法，測得土壤中美國環保局優先控制的6種PAEs單體的含量，確定超出了 USEPA 土壤控制標準的目標修復單體。外熱法測得土壤有機質含量。
[0008]( 2 )蚯蚓降解修復
將大棚均分成長X寬為8mX5m的區域，將大棚內20cm深度的表層土壤連同作物殘體挖出并堆集至預先鋪設的孔徑為100目的尼龍細紗網上，按照每平方米200條具環帶的成體赤子愛勝蚯蚓的數量進行投放，噴灑適量的水，保持土壤濕度為最大持水量的45-55%。棚內溫度在20~30°C，每隔3天翻動土壤，保證土壤的透氣性。連續堆集15-20天后，撤去尼龍細紗網裝置，將土壤攤開，即可進行下一季作物的播種和育苗。
[0009](3)修復效果確定
采集蚯蚓堆肥降解修復后土壤，風干研磨，過100目篩。采用超聲萃取-氣相色譜法，測得超標PAEs單體的修復效果，確定其含量已達標，土壤肥力也有一定的增加。
[0010]本發明的優點:
本方法是以土壤大型無脊椎動物蚯蚓為修復主體，通過調控土壤溫度、濕度等環境條件，同時利用蚯蚓分泌的多種酶來達到對有機污染物鄰苯二甲酸酯類的有效去除，同時達到提高土壤肥力的目的。本發明具有廉價、高效、安全地處理土壤中的鄰苯二甲酸酯類(PAEs)污染物，使其達到土壤環境質量標準，保障農產品安全。
具體實施方案
[0011 ] 下面通過實例對本發明做進一步詳細說明。
[0012]實施例1
(1)土壤PAEs目標修復單體確定
以沈陽市沈北地區某蔬菜大棚土壤進行示范研究。甜玉米于6月初采收結束，不要立即翻耕，在大棚內均勻采集表層20 cm深度土樣，風干研磨，過100目篩。采用超聲萃取-氣相色譜法，測得土壤中美國環保局優先控制的6種PAEs單體的含量，確定超出了 USEPA 土壤控制標準的目標修復單體。發現鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)的平均初始濃度為0.15 mg/kg，超出了 USEPA 土壤控制標準(標準值為0.071mg/kg)，確定DBP為目標PAEs污染物。外熱法測得土壤有機質含量為4.75%。
[0013](2)蚯蚓降解修復
將50mX8m的大棚縱向均分成10片區域，大棚均分成長X寬為8mX5m的區域，將大棚內20cm深度的表層土壤連同作物殘體挖出并堆集至預先鋪設的孔徑為100目的尼龍細紗網上，按照每平方米200條具環帶的成體赤子愛勝蚯蚓的數量進行投放，噴灑適量的水，保持土壤濕度為最大持水量的45%。棚內溫度在20-28°C，每隔3天翻動土壤，保證土壤的透氣性。連續堆集15天后，撤去尼龍細紗網裝置，將土壤攤開，即可進行下一季作物的播種和育苗。
[0014](3)修復效果確定
采集蚯蚓堆肥降解修復后土壤，風干研磨，過100目篩。采用超聲萃取-氣相色譜法，測得超標PAEs單體的修復效果，修復法后土壤中DBP濃度降低為0.05 mg/kg,其含量已達標。土壤有機質含量為4.93%，土壤肥力也有一定的增加。
[0015]實施例2
(1)土壤PAEs目標修復單體確定
以沈陽市沈北地區某蔬菜大棚土壤進行示范研究。蔬菜于6月初采收結束，不要立即翻耕，在大棚內均勻采集表層20 cm深度土樣，風干研磨，過100目篩。采用超聲萃取-氣相色譜法，測得土壤中美國環保局優先控制的6種PAEs單體的含量，確定超出了 USEPA 土壤控制標準的目標修復單體。發現土壤中鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)的平均初始濃度為5.20 mg/kg，超出了 USEPA土壤控制標準(標準值為4.350mg/kg)，確定DEHP為目標PAEs污染物。外熱法測得土壤有機質含量為5.98%ο
[0016](2)蚯蚓降解修復
將50mX8m的大棚縱向均分成10片區域，大棚均分成長X寬為8mX5m的區域，將大棚內20cm深度的表層土壤連同作物殘體挖出并堆集至預先鋪設的孔徑為100目的尼龍細紗網上，按照每平方米200條具環帶的成體赤子愛勝蚯蚓的數量進行投放，噴灑適量的水，保持土壤濕度為最大持水量的55%。棚內溫度在22-30°C，每隔3天翻動土壤，保證土壤的透氣性。連續堆集20天后，撤去尼龍細紗網裝置，將土壤攤開，即可進行下一季作物的播種和育苗。
[0017](3)修復效果確定
采集蚯蚓堆肥降解修復后土壤，風干研磨，過100目篩。采用超聲萃取-氣相色譜法，測得超標PAEs單體的修復效果，修復法后土壤中DEHP濃度降低為3.85 mg/kg,其含量已達標。土壤有機質含量為6.12%，土壤肥力也有一定的增加。
【主權項】
1.利用蚯蚓堆肥降解大棚土壤中鄰苯二甲酸酯類污染的方法，其特征在于，所述方法包括以下過程: 土壤PAEs目標修復單體確定: 大棚農產品于6月初采收結束，不要立即翻耕，在大棚內均勻采集表層20 cm深度土樣，風干研磨，過100目篩； 采用超聲萃取-氣相色譜法，測得土壤中美國環保局優先控制的6種PAEs單體的含量，確定超出了 USEPA 土壤控制標準的目標修復單體；外熱法測得土壤有機質含量； (2)蚯蚓降解修復: 將大棚均分成長X寬為8mX5m的區域，將大棚內20cm深度的表層土壤連同作物殘體挖出并堆集至預先鋪設的孔徑為100目的尼龍細紗網上，按照每平方米200條具環帶的成體赤子愛勝蚯蚓的數量進行投放，噴灑適量的水，保持土壤濕度為最大持水量的45-55% ;棚內溫度在20~30°C，每隔3天翻動土壤，保證土壤的透氣性；連續堆集15-20天后，撤去尼龍細紗網裝置，將土壤攤開，即可進行下一季作物的播種和育苗； (3)修復效果確定: 采集蚯蚓堆肥降解修復后土壤，風干研磨，過100目篩；采用超聲萃取-氣相色譜法，測得超標PAEs單體的修復效果，確定其含量已達標，土壤肥力也有增加。
【專利摘要】利用蚯蚓堆肥降解大棚土壤中鄰苯二甲酸酯類污染的方法，涉及一種污染土壤修復方法，該方法包括土壤PAEs目標修復單體確定、蚯蚓降解修復、修復效果確定過程。測得土壤中6種PAEs單體的含量，確定超出了USEPA土壤控制標準的目標修復單體；將大棚均分成長×寬為8m×5m的區域，按照每平方米200條具環帶的成體赤子愛勝蚯蚓的數量進行投放，采集蚯蚓堆肥降解修復后土壤，風干研磨，過100目篩；采用超聲萃取-氣相色譜法，測得超標PAEs單體的修復效果，確定其含量已達標，土壤肥力也有增加。本方法在避免輪作障礙的同時，充分提高蚯蚓對土壤中PAEs的降解能力并改善土壤肥力。
【IPC分類】B09C1/10, B09C1/00
【公開號】CN105290094
【申請號】CN201510826839
【發明人】宋雪英, 李嘉康, 李玉雙, 崔小維, 楊繼松, 侯永俠
【申請人】沈陽大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月25日