一种增强农田土壤活性氧物种产生及有机污染物降解的方法

本发明属于农田有机污染土壤修复，更具体地说，涉及一种增强农田土壤活性氧物种产生及有机污染物降解的方法。

背景技术：

1、近些年来，我国工业化过程中建设工程面积迅速增加，可能会挤占部分农业用地，而且剩余的农田土壤也有不同程度的肥力枯竭。我国农田土壤，特别是南方地区稻田土壤面临重金属、农药等污染问题，并且一些地区作物(如稻米)中农药和重金属含量超标且影响到群众身体健康。为保护我国耕地红线和恢复提高农田土壤地整体耕作质量，深入地认识农田土壤中污染物的转化过程，研发相关农田土壤污染控制技术和发展相应管理措施等具有重要科学研究价值。

2、过去研究普遍认为，除去物理降解吸附土壤中污染物外，生物作用(例如微生物降解和植物聚集)是驱动土壤污染物转化过程的主要动力，农田土壤尤其是稻田系统会发生强烈的氧化还原波动过程，导致厌氧状态下的还原性物质(如fe(ii)、还原性有机质等)被氧气氧化从而产生大量活性氧自由基(如羟基自由基)从而降解有机污染物。其中，具有氧化还原活性的fe(ii)，特别是表面吸附和配体络合的fe(ii)，以及含fe(ii)的矿物，被认为是产生·oh的主要因素，从而诱导了相关物质的转化和循环，如碳、砷、镉等。然而，由于在氧化过程中电子传递效率较低以及还原物(即fe(ii)和还原物)的竞争，·oh产率较低，这极大地限制了其广泛应用。目前关于如何调控农田土壤自由基的形成过程以提高其对土壤污染物转化效率的研究十分匮乏。

3、秸秆焚烧曾经一直被认为是处理农业废弃物最简单、最快捷的方法，特别是在中国东部和南部地区，超过30％的收获后农作物秸秆被焚烧。然而，直接燃烧农作物秸秆会排放出各种类型的污染物，如颗粒物、多环芳烃(pahs)和许多其他气态污染物，可造成严重的空气污染，对人体健康有害。同时，在化肥的大规模长期使用后，其后遗症也逐渐显现出来，长期只施化肥不施有机肥会导致土壤板结，结构破坏，肥力下降，甚至会使土壤不再适合种植作物。

4、申请号202310772359.x，申请日2023年6月28日提交的中国发明专利申请公开了一种基于秸秆促腐还田快速提升江淮稻田土壤有机碳的方法，可实现耕作层土壤有机质突变性提升，同时有效的提高土壤有机碳储量，且具有良好的固碳效应。又例如，申请号202310551093.6，申请日2023年8月22日提交的中国发明专利申请公开了一种土壤改良功能的生物有机肥，可有效提升土壤微生物活性，增加微生物菌群数量，并且有机肥可对土壤中的镉具有良好的吸附作用。但是，所公开的专利申请大多涉及秸秆和有机肥改良稻田土壤肥力或研究其在土壤固炭方面的应用，如何调控农田土壤中活性氧自由基的产生和有机污染物降解的方法尚未见报道。

技术实现思路

1、1.要解决的问题

2、为了解决农田有机污染土壤修复中存在的污染物转化效率低的问题，本发明提供一种增强农田土壤活性氧物种产生及有机污染物降解的方法。本发明的方法旨在频繁发生干湿交替的农田土壤中加入不同种农业生产资源化物料，显著增强土壤中亚铁组分氧化和活性氧自由基的产生，进而有效地降解土壤中的污染物。该方法是基于农业生产资源化物料的绿色土壤污染治理方法，具有效率高、操作方便、环境友好、成本低廉及增产增效等优点。

3、2.技术方案

4、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

5、本发明的一种增强农田土壤活性氧物种产生的方法，包括向农田土壤中加入有机物料组合物，促进农田土壤中活性氧产生；其中，所述有机物料组合物为粪肥和秸秆的组合物。

6、优选地，所述有机物料组合物的添加量取决于土壤中的氮含量。

7、优选地，所述粪肥为鸡粪和猪粪，所述秸秆为水稻和小麦秸秆，所加入的粪肥与土壤的质量比为1％～3％，所加入的秸秆与土壤的质量比为0.5％～1％。

8、本发明的一种增强农田土壤有机污染物降解的方法，包括向农田土壤中加入有机物料组合物，促进农田土壤中活性氧产生，进而促进农田土壤中有机污染物降解；其中，所述有机物料组合物为粪肥和秸秆组合物，所述农田土壤中fe含量不少于20g/kg。

9、优选地，所述农田土壤中fe含量为25.5-29.9g/kg。

10、优选地，所述粪肥为鸡粪和猪粪，所述秸秆为水稻和小麦秸秆，所加入的粪肥与土壤的质量比为1％～3％，所加入的秸秆与土壤的质量比为0.5％～1％；或者所述有机物料组合物的添加量取决于土壤中的氮含量。

11、优选地，所述有机污染物为吡虫啉。

12、优选地，所述农田土壤中有机污染物降解的降解时间为2-12小时。

13、优选地，所述农田土壤为水稻种植周期内发生干湿交替3～4次的稻田土壤。

14、优选地，所述吡虫啉在土壤中的浓度为5-30μm。

15、更优选地，所述吡虫啉在土壤中的浓度为10μm。

16、优选地，在翻耕前，向稻田土壤中加入有机物料组合物。

17、3.有益效果

18、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

19、(1)本发明的一种增强农田土壤活性氧物种产生的方法，通过向农田土壤中加入有机物料组合物，改变土壤理化性质及微生物群落分布，促进还原性fe(ii)、mn(ii)等活性组分的累积，从而介导氧气产生活性氧自由基；

20、(2)本发明的一种增强农田土壤有机污染物降解的方法，利用有机物料组合物增强农田土壤中的活性氧自由基产生，从而促进诱导土壤中的有机物降解，添加有机物料组合物使得土壤体系中的活性氧自由基产生速率快、产量多、利用率高，且对土壤中污染物降解效率高；

21、(3)本发明的一种增强农田土壤有机污染物降解的方法，选用种植和养殖产业本身产生的废弃可循环产物，属于绿色型材料，并且有机物料组合物可以促进土壤体系中fe(ii)的累积量提升和有机污染物的溶出，提高自由基的产生量和污染物的降解效率，达到去污增效的双重效果；

22、(4)本发明的一种增强农田土壤有机污染物降解的方法，经济可行，绿色环保，特别适用于发生干湿交替的农田土壤(如稻田土壤)有机污染物的降解处理。

技术特征：

1.一种增强农田土壤活性氧物种产生的方法，其特征在于：包括向农田土壤中加入有机物料组合物，促进农田土壤中活性氧产生；其中，所述有机物料组合物为粪肥和秸秆的组合物。

2.根据权利要求1所述的一种增强农田土壤活性氧物种产生的方法，其特征在于：所述有机物料组合物的添加量取决于土壤中的氮含量。

3.根据权利要求1所述的一种增强农田土壤活性氧物种产生的方法，其特征在于：所述粪肥为鸡粪和猪粪，所述秸秆为水稻和小麦秸秆，所加入的粪肥与土壤的质量比为1％～3％，所加入的秸秆与土壤的质量比为0.5％～1％。

4.一种增强农田土壤有机污染物降解的方法，其特征在于：包括向农田土壤中加入有机物料组合物，促进农田土壤中活性氧产生，进而促进农田土壤中有机污染物降解；其中，所述有机物料组合物为粪肥和秸秆组合物，所述农田土壤中fe含量不少于20g/kg。

5.根据权利要求4所述的一种增强农田土壤有机污染物降解的方法，其特征在于：所述粪肥为鸡粪和猪粪，所述秸秆为水稻和小麦秸秆，所加入的粪肥与土壤的质量比为1％～3％，所加入的秸秆与土壤的质量比为0.5％～1％；或者所述有机物料组合物的添加量取决于土壤中的氮含量。

6.根据权利要求4所述的一种增强农田土壤有机污染物降解的方法，其特征在于：所述有机污染物为吡虫啉。

7.根据权利要求4所述的一种增强农田土壤有机污染物降解的方法，其特征在于：所述农田土壤中有机污染物降解的降解时间为2-12小时。

8.根据权利要求4所述的一种增强农田土壤有机污染物降解的方法，其特征在于：所述农田土壤为水稻种植周期内发生干湿交替3～4次的稻田土壤。

9.根据权利要求6所述的一种增强农田土壤有机污染物降解的方法，其特征在于：所述吡虫啉在土壤中的浓度为5-30μm。

10.根据权利要求8所述的一种增强农田土壤有机污染物降解的方法，其特征在于：在翻耕前，向稻田土壤中加入有机物料组合物。

技术总结本发明公开了一种增强农田土壤活性氧物种产生及有机污染物降解的方法，属于农田有机污染土壤修复技术领域。本发明通过在频繁发生干湿交替的农田土壤中加入不同种农业生产资源化物料，显著增强土壤中亚铁组分氧化和活性氧自由基的产生，继而有效地降解土壤中的有机污染物，例如杀虫剂吡虫啉。本发明的方法具有效率高、操作方便、环境友好、成本低廉及增产增效等优点，适合于频繁发生干湿交替过程的农田土壤(如水稻田)中有机污染物的处理，在绿色土壤污染治理上具有巨大发展潜力。技术研发人员：方国东,陈宁,陈文涛,曾宇,王玉军受保护的技术使用者：中国科学院南京土壤研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/10