專(zhuān)利名稱：堆肥化去除土壤中毒死蜱的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土壤中有機(jī)污染物的去除方法，尤其涉及一種利用微生物堆肥化去除土 壤中的有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑的方法。
背景技術(shù)：
毒死蜱(chlorpyrifos)，又名樂(lè)斯本，化學(xué)名稱O,O-二乙-O- (3,5,6-三氯-2-吡啶基)硫逐
磷酸酯，是一種廣譜性有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑。毒死蜱具有中等毒性，較低的水溶性，極容易被土壤 吸附，在土壤中的半衰期根據(jù)不同土壤的性質(zhì)10d 120d不等，長(zhǎng)期大規(guī)模使用會(huì)在土壤等環(huán) 境中富集，不僅對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且可通過(guò)食物鏈影響人類(lèi)健康。
對(duì)于土壤中毒死蜱的降解，目前主要的方法有物理降解、化學(xué)降解、光解和生物降解等， 傳統(tǒng)的物理、化學(xué)方法降解有機(jī)磷農(nóng)藥雖然處理效果不錯(cuò)，但成本太高，而且容易造成二次 污染，因此只能作為一種輔助手段加以利用。而生物修復(fù)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展很快的一種清除 有機(jī)污染的環(huán)境生物技術(shù)，其基本出發(fā)點(diǎn)是采用各種方法來(lái)加速和強(qiáng)化微生物對(duì)環(huán)境中有機(jī) 污染物的降解。在土壤中毒死蜱的微生物降解技術(shù)中，通過(guò)接種一株菌或者一種微生物混合 菌劑來(lái)降解毒死蜱的方法應(yīng)用比較廣泛，但由于土壤環(huán)境條件在營(yíng)養(yǎng)、溫度等方面的限制， 很難使土壤中存在的某些中高溫微生物發(fā)揮作用，而堆肥化技術(shù)在處理土壤中難降解有機(jī)污 染物和重金屬等方面，被認(rèn)為是一種有效的方法。因此，如何將微生物降解技術(shù)與堆肥化技 術(shù)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而研發(fā)出一種更好的去除土壤中毒死蜱的方法，就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員解決 土壤中毒死蜱殘留問(wèn)題的 一個(gè)新的思考和實(shí)踐方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本低、操作簡(jiǎn)單、無(wú)污染 且能有效、迅速地修復(fù)毒死蜱污染土壤的堆肥化去除土壤中毒死蜱的方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種堆肥化去除土壤中毒死蜱的方法，
包括以下步驟
(1) 土壤預(yù)處理對(duì)毒死蜱污染的土壤去除雜質(zhì)，再添加非毒死蜱污染的土壤直至混合 土壤中毒死蜱濃度SlOOmg/kg，將混合土壤自然風(fēng)干備用；
(2) 堆料處理將種植業(yè)固體廢物以及上述預(yù)處理后的混合土壤風(fēng)干、破碎、混合后作
為堆料，所述堆料的初始碳氮比為25 : 1~35 : 1，調(diào)整堆料的含水率為55% 60%;
(3) 堆肥化處理將一株活化后的鞘氨醇單胞菌(Sp/n'"gomo"^sp.)的菌株(CGMCCN0.1482)接種到上述堆料中，好氧堆制處理30d 40d。
上述本發(fā)明方法的種植業(yè)固體廢物包括農(nóng)作物廢料、麩皮和樹(shù)葉，所述堆料是由質(zhì)量干
重比為(16 20) : (1~3) : (2~6) : (10~18)的農(nóng)作物廢料、麩皮、樹(shù)葉和預(yù)處理后的
混合土壤組成。
上述本發(fā)明方法的堆料處理過(guò)程中，風(fēng)干后的堆料應(yīng)破碎至粒徑不大于30mm。
上述鞘氨醇單胞菌菌株是在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基中進(jìn)行活化，活化培養(yǎng)時(shí)的溫度控 制在30°C 37°C，恒溫培養(yǎng)的時(shí)間為3d 5d。
所述鞘氨醇單胞菌菌株接種到上述堆料中的具體方法是將活化后的鞘氨醇單胞菌菌株 制成濃度為2xl06~lxl07CFU/ml的菌懸液，將菌懸液按上述混合土壤干重的2%~4%添加到堆 料中。 一般lkg的混合土壤(干重)接種20ml 40ml的菌懸液即可。
上述的好氧堆制處理過(guò)程中，堆料的供氧量為0.2mS/h 0.5mS/h(進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)供氧，以 保證堆料中氧氣的擴(kuò)散和物料的充分混合)，堆料的水分含量保持在55%~60%,堆制環(huán)境溫 度應(yīng)控制在30°C~40°C。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)利用堆肥化技術(shù)和接種高效降解菌相結(jié)合的 方法，使接種菌株和土壤中的土著微生物共同作用，能夠?qū)ν寥乐袣埩舻母邼舛鹊亩舅莉?可 達(dá)100mg/kg)起到好的降解作用，縮短毒死蜱在土壤中的殘留時(shí)間，迅速修復(fù)受毒死蜱污染 土壤；這比單獨(dú)使用堆肥化技術(shù)或單獨(dú)接種高效降解菌進(jìn)行土壤修復(fù)的效果要更好；(2)堆 肥化條件下，土壤中的各種微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解作用加強(qiáng)，所產(chǎn)生的熱量能夠使堆制系統(tǒng) 保持較高的溫度，相比于一般土壤環(huán)境更加有利于毒死蜱的去除；(3)本發(fā)明的方法無(wú)需額 外對(duì)堆料的pH值、有機(jī)質(zhì)含量等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)便可順利完成堆制過(guò)程；(4) 土壤中殘留的 毒死蜱對(duì)整個(gè)堆肥化進(jìn)程影響不大，在去除土壤中毒死蜱的前提下，同時(shí)使堆料基本腐熟， 消除其對(duì)植物的毒害作用；(5)本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、成本低、效果好，是一種能夠快速有效去 除土壤中毒死蜱的方法。本發(fā)明的方法通過(guò)在堆肥體系中接種一株高效的毒死蜱降解菌，強(qiáng) 化了土壤中毒死蜱的生物降解作用，為堆肥化生物修復(fù)土壤中的各種有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑污染物提 出了一種新的路徑。


圖1為堆料的溫度隨堆制時(shí)間變化的折線散點(diǎn)圖2為堆料的pH值隨堆制時(shí)間變化的折線散點(diǎn)圖3為堆料的有機(jī)質(zhì)含量隨堆制時(shí)間變化的折線散點(diǎn)圖4為堆料的種子發(fā)芽指數(shù)(GI值)隨堆制時(shí)間變化的折線散點(diǎn)圖；圖5為堆料中的毒死蜱殘留率隨堆制時(shí)間變化的折線散點(diǎn)圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
本實(shí)施例選用毒死蜱含量為100mg/kg的土壤，土壤有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量含量為9.83%，干重為 20kg，去除該土壤中毒死蜱的具體處理步驟如下
(1) 土壤預(yù)處理將上述受毒死蜱污染的土壤去除石塊及其它雜質(zhì)后自然風(fēng)干備用；
(2) 堆料處理將質(zhì)量配比為18:3 :5: 13的農(nóng)作物廢料、麩皮、樹(shù)葉及上述預(yù)處理
后的土壤風(fēng)干、破碎(粒徑不大于30mm)、充分混合后組成堆料(在此配比下，堆料的有 機(jī)質(zhì)含量在57%左右，C/N約為30:l)，調(diào)節(jié)堆料的含水率至60%;
(3) 堆肥化處理將鞘氨醇單胞菌菌株用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基在37'C下恒溫培養(yǎng) 5d;將培養(yǎng)好的菌劑制成濃度為10力FU/ml的菌懸液400mL添加到上述堆料中，然后開(kāi)始進(jìn) 行堆制處理；堆制處理過(guò)程中進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)供氧，供氧量為0.4m3/h，每隔三天進(jìn)行一次翻堆 攪拌，攪拌時(shí)調(diào)節(jié)堆料含水率為60%，堆制處理過(guò)程中控制堆制環(huán)境溫度為30"C，堆制時(shí)間 持續(xù)40d，完成整個(gè)處理工藝。
上述馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基的配制方法為取200g馬鈴薯，洗凈去皮切成小塊，加水 1000mL，煮沸半個(gè)小時(shí)或高壓蒸煮20分鐘左右，紗布過(guò)濾，再加10 20g葡萄糖和17 20g 瓊脂，充分溶解后趁熱紗布過(guò)濾，分裝試管，12rC滅菌20min后取出試管擺斜面，冷卻后備 用。
上述堆制處理過(guò)程中，堆料的溫度、pH值、有機(jī)質(zhì)含量(VS)、種子發(fā)芽指數(shù)(GI) 及毒死蜱殘留率隨堆制時(shí)間的變化分別如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示。
在堆肥化初期，堆料溫度迅速上升，到第2d堆料溫度就升到了 5(TC左右，并開(kāi)始進(jìn)入 堆肥高溫期，達(dá)到一定程度后溫度開(kāi)始逐歩下降， 一段時(shí)間后趨于平緩，小幅度波動(dòng)，如圖 1所示。
堆制過(guò)程中堆料pH值的變化如圖2所示，堆料pH值介于6.5 8.5之間上下波動(dòng)，可能
由于堆料中接種的高效降解菌與土壤中的微生物利用易水解有機(jī)物質(zhì)的差異所致。但pH的 變化滿足好氧堆肥的要求，介于6 9之間，所以對(duì)整個(gè)堆肥化進(jìn)程影響不大。
圖3表示堆料中有機(jī)質(zhì)含量隨堆制時(shí)間的變化關(guān)系，有機(jī)質(zhì)代表著堆料中可被微生物利 用的總能量，有機(jī)質(zhì)的消耗受微生物生長(zhǎng)狀態(tài)以及代謝途徑的影響很大，研究表明堆料中有 機(jī)質(zhì)含量的最適值為20%~80%，過(guò)高和過(guò)低都將不利于堆肥化的正常進(jìn)行。本實(shí)施例采用的 堆肥物料主要是種植業(yè)植物廢物和毒死蜱污染土壤，混合堆料的有機(jī)質(zhì)含量最高達(dá)到了 57%左右，這說(shuō)明與普通土壤相比，本發(fā)明堆料體系中微生物可利用的原料很多，隨著微生物對(duì) 有機(jī)質(zhì)的消耗，其含量下降因而抑制了微生物的活動(dòng)，這也進(jìn)一步解釋了圖1中堆料溫度下
降的原因。
有機(jī)污染物存在時(shí)，污染物會(huì)抑制一些酶的活性，從而使種子萌發(fā)受影響，破壞發(fā)芽過(guò) 程，因此通過(guò)測(cè)定種子發(fā)芽情況就可以預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)環(huán)境污染物對(duì)植物的潛在毒性。當(dāng)種子發(fā) 芽指數(shù)大于80%時(shí)可認(rèn)為堆肥腐熟，已基本消除植物毒性，而從圖4可以看出本實(shí)施例的堆 制處理最初的GI值在38%左右，然后隨堆肥化的進(jìn)行呈逐漸增加趨勢(shì)；堆制12d時(shí)，GI值 己達(dá)80%;堆制32d時(shí)，GI值達(dá)到153。/。，這說(shuō)明堆料腐熟，已基本消除植物毒性。
由圖5可知，接種微生物對(duì)土壤中的毒死蜱的降解主要發(fā)生在堆制處理的2d 7d，這一 過(guò)程中堆料中保持了較高的溫度，毒死蜱的降解率達(dá)到了 77%，當(dāng)堆肥化進(jìn)行到第15d時(shí)， 土壤中的毒死蜱的殘留量?jī)H為3.6%，到第20d時(shí)在土壤中基本檢測(cè)不到殘留的毒死蜱。
權(quán)利要求
1、一種堆肥化去除土壤中毒死蜱的方法，包括以下步驟(1)土壤預(yù)處理對(duì)毒死蜱污染的土壤去除雜質(zhì)，再添加非毒死蜱污染的土壤直至混合土壤中毒死蜱濃度≤100mg/kg，將混合土壤自然風(fēng)干備用；(2)堆料處理將種植業(yè)固體廢物以及上述預(yù)處理后的混合土壤風(fēng)干、破碎、混合后作為堆料，所述堆料的初始碳氮比為25∶1～35∶1，調(diào)整堆料的含水率為55％～60％；(3)堆肥化處理將一株活化后的鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas sp.)的菌株(CGMCCNO.1482)接種到上述堆料中，好氧堆制處理30d～40d。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆肥化去除土壤中毒死蜱的方法，其特征在于所述種植業(yè)固體廢物包括農(nóng)作物廢料、麩皮和樹(shù)葉，所述堆料是由質(zhì)量干重比為(16 20) : (1~3) : (2~6):(10 18)的農(nóng)作物廢料、麩皮、樹(shù)葉和預(yù)處理后的混合土壤組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆肥化去除土壤中毒死蜱的方法，其特征在于所述堆料處理過(guò) 程中，風(fēng)干后的堆料破碎至粒徑不大于30mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆肥化去除土壤中毒死蜱的方法，其特征在于所述鞘氨醇單胞 菌菌株是在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基中進(jìn)行活化，活化培養(yǎng)時(shí)的溫度控制在30°C~37°C，恒 溫培養(yǎng)的時(shí)間為3d 5d。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆肥化去除土壤中毒死蜱的方法，其特征在于所述鞘氨醇單胞 菌菌株接種到上述堆料中的具體方法是將活化后的鞘氨醇單胞菌菌株制成濃度為 2xl06~lxl07CFU/ml的菌懸液，將菌懸液按上述混合土壤干重的2%~4%添加到堆料中。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆肥化去除土壤中毒死蜱的方法，其特征在于所述好氧堆制處 理過(guò)程中，堆料的供氧量為0.2m3/h~0.5m3/h，堆料的水分含量保持在55%~60%，堆制環(huán)境溫 度控制在3(TC 40。C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種堆肥化去除土壤中毒死蜱的方法，包括以下步驟將毒死蜱污染的土壤(濃度≤100mg/kg)除雜、風(fēng)干，然后與種植業(yè)固體廢物混合形成堆料，控制堆料的碳氮比及含水率，在堆料中接種一株鞘氨醇單胞菌的菌株，好氧堆置30d～40d即可。本發(fā)明的方法不僅能夠快速去除土壤中殘留的毒死蜱，而且利用種植業(yè)固體廢物堆肥化處理的產(chǎn)品可作為有機(jī)肥料，是一種操作簡(jiǎn)單、成本低、能夠在短時(shí)間內(nèi)去除土壤中殘留污染物毒死蜱的方法。
文檔編號(hào)C05G3/02GK101445413SQ200810107549
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者震 余, 曼 喻, 張嘉超, 曾光明, 陳耀寧 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)