[发明专利]一种阿特拉津污染农田土壤修复方法

说明书

一种阿特拉津污染农田土壤修复方法，涉及一种土壤修复方法，氧化微胶囊芯材由过硫酸盐组成，活化微胶囊芯材由过氧化钙组成，壁材由石蜡、硬脂酸、黄原胶、甘油等组成。二者分别制备，利用油相相分离法超声搅拌加热使壁材溶液以芯材为核心凝聚，恒定温度下加入黄原胶和甘油混合物，持续反应至完成包裹。其中微胶囊表面覆盖的黄原胶为亲有机污染物的高分子化合物并可作为过硫酸盐的活化剂。本发明通过硫酸盐和过氧化钙的微胶囊化，降低了过硫酸盐和过氧化钙的反应速率，提高了与污染物的接触几率，产生了更适宜目标污染物降解的复合自由基基团，适合阿特拉津及其代谢产物污染农田土壤的原位修复。

技术领域

本发明涉及一种土壤修复方法，特别是涉及一种阿特拉津污染农田土壤修复方法。

背景技术

近年来，我国东北农田土壤有机污染问题得到了越来越多的关注。由于化肥、除草剂和农药的大量使用，导致农田土壤和地下水中有机氯农药（OrganochlorinePesticides，OCPs）超标的现象普遍存在。东北地区为我国玉米主产区，以阿特拉津（Atrazine）为主要成分的三氮苯类除草剂广泛使用。2017年，东北玉米种植面积1511万公顷，占全国的2/5。以每公顷使用2.5 kg的38% 阿特拉津复配剂估算，全年约有1.4万吨阿特拉津进入土壤环境，而且大多数旱田为多年连续使用，最长的已使用30多年。阿特拉津通过抑制下茬作物的生长发育而影响种植业调整，其母体和代谢产物迁移性较强，中、深层土壤和地下水为主要富集区。阿特拉津被美国、欧盟和日本均已列入内分泌干扰化合物，我国《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006对其限值为0.002 mg/L。施用阿特拉津后的旱田对于玉米是安全的，但是土壤中残留的阿特拉津超过0.080 mg/kg时，大白菜生长就会被明显抑制，超过0.104 mg/kg时甘蓝生长异常，超过0.081mg/kg时直播粳稻生长异常，因此利用经济作物修复阿特拉津污染土壤的可行性较低。

和工业场地高浓度有机污染不同，农田土壤有机污染呈现范围广、浓度低、易富集、自然修复缓慢以及污染、生产、修复并存的特点。常规修复手段如播撒生物炭、土壤改良剂、表面活性剂淋洗等多属于物理吸附，污染物并未真正去除。而富集植物轮作技术、人工翻地利用阳光分解有机物等手段成本较高、修复效果较差且容易产生二次污染。农田土壤受污染年限普遍较长、成分复杂，土壤三相中PAHs和OCPs的存在形式、与有机质的结合关系、污染物之间的相互作用等较为复杂。而且农田土壤修复过程还伴随着新的污染物的输入和农业生产过程。

阿特拉津及其代谢产物化学性质较稳定，只有在酸性或碱性介质中加热而水解。由于其结构中含有三氮苯环，导致自然界中的微生物难以对其降解。而且阿特拉津以及代谢产物约50%与铜、镉、锌等重金属以及腐殖酸等成分结合成复合物，这种形态几乎不能被微生物自然降解，这也促使了部分阿特拉津在土壤中长期残留。从结构上看，阿特拉津是一种三聚氰酸衍生物，因其大量使用造成其降解产物三聚氰酸在环境中的积累。三聚氰酸的均三嗪环结构稳定，常规方法无法将其降解。过硫酸盐和过氧化钙的组合可以在局部产生强氧化环境，产生包括硫酸根自由基、羟基自由基和单线态氧等，诱发三聚氰酸环断键分解。

化学修复技术具有对有机污染物普适性强、修复效果好、时间短等优势，尤其是对污染物复杂的有机污染土壤，化学修复技术修复农田污染土壤的关键在于修复剂的选取和使用。过硫酸盐（S₂O₈²⁻）是有机污染土壤化学修复中常用氧化剂，经过一定方式（热、碱、过渡金属等）活化后，过硫酸盐体系可以产生具有氧化性的硫酸盐自由基（SO₄⁻·，E⁰=2.6 V）和羟基自由基（·OH，E⁰=2.8 V），理论上可以降解大多数有机污染物。过硫酸盐的水溶性较好，可以通过液体的形式注入到地下目标污染区域，充分的与土壤或水中的有机污染物接触，将其降解成小分子有机物甚至完全矿化为CO₂和无机酸。而未活化的过硫酸盐可以在地下环境中长期存在，形成阻止新输入污染物的危害保护层。