纳米材料和硝化抑制剂处理废水灌溉风险的方法及其应用

本发明属于土壤处理，具体涉及纳米材料和硝化抑制剂处理废水灌溉风险的方法及其应用。

背景技术：

1、废水灌溉可以减少肥料施用，它为植物生长和改善土壤肥力提供了有机质(om)，氮(n)，磷(p)和钾(k)。然而，废水灌溉的负面影响也被广泛报道。养殖废水是环境中抗生素污染以及耐药性基因产生与传播的重要途径。土壤对有害物质的容纳能力是有限的，当有害物质的积累超过土壤环境容量时，就会造成土壤环境质量的恶化。废水灌溉还与土壤中的病原体、病毒、蠕虫和原生动物等生物风险密切相关。并且用未经处理的废水灌溉，会导致土壤和植物中的抗生素和致病微生物大幅度增加，这可能会通过食物链影响人类身体健康。因此，必须寻求有效可行的措施来减轻废水灌溉对土壤-植物系统的不利影响。

2、纳米零价铁(nzvi)是一种生态友好的金属纳米颗粒，已被广泛用于除去土壤中抗生素和病原体通过吸附和还原作用。同时，nzvi的添加可以视为植物的肥料，以此提高作物品质从而促进作物生长增加作物产量。nzvi可以刺激部分物种，改变土壤细菌群落结构。然而，nzvi的负面影响也被探究。由于nzvi本身性质的和毒性，它可能会降低土壤细菌群落多样性和共生网络的稳定性，甚至对生态系统产生潜在的威胁。因此，nzvi的存在会产生两种不同的效应。我们发明提出应用nzvi可能会消除污水灌溉对土壤-植物系统的负面影响，提高作物产量，但也对土壤细菌群落产生负面影响。在使用nzvi时也需要找到合理的措施来规避它的负面作用。

3、除了纳米材料的应用，合理的氮素管理也可以提高作物的产量和品质。硝化抑制剂可以抑制参与硝化作用的微生物的活性，从而延缓铵态氮(nh4+-n)转化为硝态氮(no3--n)的硝化过程。3,4-二甲基吡唑磷酸盐(dmpp)在提高氮素利用效率和减少氮损失和降低氧化亚氮(n2o)排放方面起着至关重要的作用。dmpp可以提高植物氮利用率和作物生产力，同时可降低蔬菜体内硝酸盐含量和增加维生素c和可溶性糖含量。并且有研究表明dmpp可以改善细菌群落多样性，共生网络稳定性和土壤多功能性。土壤和植物中微生物的多样性的增加可以降低土壤中病原体的定殖，进而有利于植株健康生长。土壤多功能性是用于评估土壤多种生态功能和养分循环的重要指标。dmpp和nzvi可以减轻污水灌溉对土壤-植物系统的负面影响，提高植物产量，并且dmpp可以减轻nzvi对细菌群落多样性和多功能性的负面影响。在农业生产实践过程中，很少有人关注纳米材料和硝化抑制剂单独或联合对废水灌溉后土壤-植物系统的影响以及对废水负面效应的消除。因此，我们的研究提出，用自来水和废水灌溉对比，探究废水的负面效应，以及单独应用nzvi/dmpp或者两者联合对作物产量和品质，废水灌溉中细菌群落的人类疾病风险的影响，达到废水资源化利用的目标。

技术实现思路

1、为了提供一种废水灌溉后土壤处理组合物，本发明提供以下技术方案：

2、一种纳米材料和硝化抑制剂处理废水灌溉风险的方法，所述方法为：将含有纳米材料和硝化抑制剂的组合物处理废水，所述纳米材料为纳米零价铁。

3、一种提高作物产量和品质，降低废水灌溉风险的土壤处理组合物，所述组合物包含纳米零价铁、硝化抑制剂和氮素。

4、优选地，所述硝化抑制剂为3,4-二甲基吡唑磷酸盐。

5、优选地，所述氮素为尿素。

6、优选地，所述土壤处理组合物中各成分的使用量如下：所述纳米零价铁按照0.1％w/w的比率，并与干燥土壤充分混合；所述3,4-二甲基吡唑磷酸盐以尿素中氮含量的1.0％的速率施用，所述尿素中氮以200mg n kg-1的比率施用。

7、优选地，所述废水为稻鱼废水。

8、本发明的土壤处理组合物在如下中的至少一种中的应用，所述应用包含以下：

9、(1)提高作物产量；

10、(2)提高作物品质；

11、(3)制备降低废水灌溉中细菌群落的人类疾病风险的产品。

12、优选地，所述作物为白菜。

13、优选地，所述废水为稻鱼废水。

14、本发明的有益效果：

15、本发明公开了一种提高作物产量和品质，降低废水灌溉中细菌群落的人类疾病风险的土壤处理组合物，所述组合物包含纳米零价铁、硝化抑制剂和氮素；所述硝化抑制剂为3,4-二甲基吡唑磷酸盐；所述氮素为尿素。

16、本发明的技术优势：

17、1.纳米零价铁有优越的吸附性能和很高的还原活性并且成本低廉被广泛应用于环境修复领域，能够有效去除土壤和水体中的污染物，例如无机盐、有机物、重金属类污染物。

18、2.硝化抑制剂在提高氮素利用效率和减少氮损失和降低氧化亚氮(n2o)排放发挥重要作用。硝化抑制剂可以提高植物氮利用率和作物生产力，同时可降低蔬菜体内硝酸盐含量和增加维生素c和可溶性糖含量。

19、3.硝化抑制剂可以改善细菌群落多样性，共生网络稳定性和土壤多功能性，能够有效改善土壤环境。

20、4.本研究发现纳米零价铁(nzvi)和硝化抑制剂(dmpp)的联合应用不仅可以提高白菜的产量和品质，还可以降低废水灌溉引起的土壤细菌群落的人类疾病风险。

技术特征：

1.一种纳米材料和硝化抑制剂处理废水灌溉风险的方法，其特征在于，所述方法为：将含有纳米材料和硝化抑制剂的组合物处理废水，所述纳米材料为纳米零价铁。

2.一种提高作物产量和品质，降低废水灌溉风险的土壤处理组合物，其特征在于，所述组合物包含纳米零价铁和硝化抑制剂。

3.根据权利要求1所述的土壤处理组合物，其特征在于，所述硝化抑制剂为3,4-二甲基吡唑磷酸盐。

4.根据权利要求3所述的土壤处理组合物，其特征在于，所述土壤处理组合物中各成分的使用量如下：所述纳米零价铁按照0.1％w/w的比率，并与干燥土壤充分混合；所述3,4-二甲基吡唑磷酸盐以尿素中氮含量的1.0％的速率施用，所述尿素中氮以200mg n kg-1的比率施用。

5.根据权利要求2-4任一所述的土壤处理组合物，其特征在于，所述废水为稻鱼废水。

6.权利要求2-4任一所述的土壤处理组合物在如下中的至少一种中的应用，其特征在于，所述应用包含以下：

7.根据权利要求6所述的应用，所述作物为白菜。

8.根据权利要求6-7任一所述的应用，所述废水为稻鱼废水。

技术总结本发明属于土壤处理技术领域，具体涉及纳米材料和硝化抑制剂处理废水灌溉风险的方法及其应用。本发明公开了一种提高作物产量和品质，降低废水灌溉中细菌群落的人类疾病风险的土壤处理组合物，所述组合物包含纳米零价铁、硝化抑制剂和氮素；所述硝化抑制剂为3,4‑二甲基吡唑磷酸盐；所述氮素为尿素。本发明的技术方案不仅可以提高蔬菜产量和品质，减轻废水灌溉带来的潜在人类疾病风险。技术研发人员：张满云,唐文会,郭涛,马彬,周民哲受保护的技术使用者：湖南农业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2