[发明专利]一种可指导防控抗生素污染的有机粪肥合理施用工具包

权利要求书

1.一种可指导防控抗生素污染的有机粪肥合理施用工具包，其特征在于，包括：

1)输入设备，用于录入地块参数和种植的蔬果类型；

2)存储设备，用于存储各类抗生素基本参数、蔬果基本参数、环境基本参数、土壤类型及其基本参数和有机粪肥类型及其基本参数以及运算程序；

3)运算控制设备，用于根据输入的地块与非地块参数，调用存储设备中的各类参数与运算程序，模拟计算抗生素对人体的风险摄入量I、有机粪肥的参考施用量M和相对安全系数Q；

4)输出设备，用于输出所述运算控制设备得出的M值与Q值；

所述存储设备中存储的参数包括：

(1)抗生素基本参数：ADI值、熔点、沸点、固体蒸气压、亨利定律常数、摩尔质量、辛醇-水分配系数、土壤中半衰期、大气中半衰期、水体中半衰期；

(2)蔬果基本参数：含水率、含脂率、叶面积指数、冠层覆盖率、蒸腾速率、全生长期、根深土深；

(3)环境基本参数：理想气体常数、空气中颗粒物体积分数、水中颗粒物体积分数、水中有机碳含量、水体密度、水中颗粒物密度、土壤上空气侧传质系数、蔬果叶片上空气侧传质系数、干沉降速率、气相分子扩散速率、水相分子扩散速率；

(4)土壤及肥料默认参数：含水率、固体物质体积分数、气体体积分数、土壤有机碳含量、固体物质密度、扩散路径长度、固体径流速率；抗生素在肥料中的浓度含量；

(5)运算程序：III级多介质逸度模型原理；

所述运算控制设备中所述模拟计算抗生素对人体的风险摄入量I包括以下步骤：

(1)将ADI值转换为蔬果中浓度D_V，单位是：mol/m³：

D_V＝ADI×60×900÷(1821×10³×MW)；

其中，ADI值取自农业部235号公告；60为推荐成人人均体重，单位是kg；900为蔬果平均密度，单位是：kg/m³；1821为人均每日食物摄入量，单位是：g；MW为抗生素摩尔质量，单位是：g/mol；

(2)计算施用肥料时的抗生素摄入通量Es，单位是：mol/h；

调用存储设备中的各类参数与运算程序，简化的运算程序如下：

a.参数的简化与修正：

固体蒸气压修正参数：P^S＝P_S^S×exp[88×T_b×(1/298-1/T)÷R]；

亨利定律常数修正参数：H＝H_S×exp[88×T_b×(1/298-1/T)÷R]；

植物水/脂参数：P_WL＝W_P+L_P×K_0W^0.95；

土壤气体扩散参数：B₁＝0.04×v_AS^10/3÷(v_AS+v_WS)²；

土壤水体扩散参数：B₂＝4×10^-6×v_WS^10/3÷(v_AS+v_WS)²；

修正参数1：P₁＝exp(-6.79×T_M÷T)；

修正参数2：P₂＝exp[(logK_0W-1.78)²÷2.44]；

修正参数3：P₃＝R×T×(W_P+L_P×K_0W^0.95)；

修正参数4：P₄＝10^[(1.674×logK_0W-2.79×logMW-14.67)÷2]；

b.确定环境中各介质迁移参数：

D_AS＝D_气-土＝A_S÷{R×T+[0.05×H×R×T÷(B₁×H+B₂×R×T)]}；

D_SA＝D_土-气＝D_AS+0.4147×A_S×P₁÷(R×T×P^S)；

D_SW＝D_土中径流＝[K_0W×f_0C×(2.2632×10^-8×A_S+7.6654×10^-4×G_W)+0.999221×G_W]÷H；

D_SV＝D_土-蔬果＝0.8232×LAI×A_S×Tr÷(H×P₂)；

D_VS＝D_蔬果-土＝0.0392×LAI×A_S×Tr÷(H×P₂)；

D_VA＝D_蔬果-气＝3240×LAI×A_S×P₃×P₄÷(360×R×T×P₃×P₄+H²)；

D_AV＝D_气-蔬果＝D_VA+4.487×10⁷×Q×A_S×P₁÷(R×T×P^S)；

D_RA＝D_{气体中降解}＝0.693×V_A×(P^S+0.0384×P₁)÷t_A×R×T×P^S；

D_RS＝D_{土壤中降解}＝[A_S×h_S×v_WS×(0.6925×R×T×P^S+2.8793×10⁶×H×P₁)+0.693×A_S×h_S×v_AS×H×P^S+0.6819×A_S×h_S×v_PS×R×T×P^S×K_0W×f_0C]÷(0.0015×R×T×H×P^S)；

c.建立物质平衡方程并求出中间参数f_S、f_V、f_A：

E_S+f_A×D_AS+f_V×D_VS＝f_S×(D_SA+D_SW+D_SV+D_RS)；

f_S×D_SA+f_V×D_VA＝f_A×(D_AS+D_AV+D_RA)；

f_S×D_SV+f_A×D_AV＝f_V×(D_VA+D_VS)；

d.计算施用肥料时的抗生素摄入通量Es：

E_S＝f_S×(D_SA+D_SW+D_SV+D_RS)-f_V×D_VS-f_A×D_AS；

(3)将Es转换为抗生素的风险摄入量I：

I＝24×Es×MW×生长期×10⁶/种植面积；

所述运算控制设备中所述有机粪肥的参考施用量M的计算包括调用I值与存储设备中的C值，计算有机粪肥参考施用量M：M＝I/C

其中：M—有机粪肥参考施用量，单位是：kg/亩；

I—抗生素的风险摄入量，单位是：μg/亩；

C—各类有机粪肥中不同的抗生素浓度范围，单位是：μg/kg；

生长期—单位是天；

种植面积—单位是亩；

所述运算控制设备中所述相对安全系数Q的计算包括调用M值，计算相对安全系数Q：

Q(i,j)＝M(i,j)/M(i,max)或Q(i,j)＝log[M(i,j)]/log[M(i,max)]；

其中，i代表有机粪肥类型，j代表抗生素类型。