[0001] 本發(fā)明涉及一種稻田土壤殘留農(nóng)藥的紫外臭氧處理方法，該方法通過(guò)紫外光照射的臭氧水溶液對(duì)待處理土壤進(jìn)行灌溉，使土壤中的殘留農(nóng)藥被氧化分解，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

[0002] 稻田土壤殘留農(nóng)藥會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)造成嚴(yán)重的危害，農(nóng)藥殘留吸附在土壤顆粒中會(huì)對(duì)土質(zhì)、生物、農(nóng)作物等方面造成危害，在土質(zhì)方面，長(zhǎng)期污染的土壤呈酸性化，土壤中的養(yǎng)分(氮、磷、鉀等）會(huì)隨著污染程度的加重而減少，土壤空隙度變小，造成土壤結(jié)構(gòu)板結(jié)，在生物方面，農(nóng)藥在土壤中的殘留將對(duì)土壤中的微生物、原生動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物和線形動(dòng)物等產(chǎn)生危害，破壞生態(tài)系統(tǒng)，在農(nóng)作物方面，殘存于土壤中的農(nóng)藥會(huì)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響，農(nóng)藥毒素在農(nóng)作物里累積， 很終經(jīng)食物鏈的逐步富集進(jìn)·入人體引起慢性中毒，對(duì)人體健康造成威脅；稻田土壤在我國(guó)分布很廣，占全國(guó)耕地面積的25%以上，稻田土壤不同于普通農(nóng)田土壤，是經(jīng)過(guò)人為水耕熟化、淹水種稻而形成的耕作土壤，具有長(zhǎng)期水淹缺氧的特性，細(xì)菌微生物更容易滋生，蟲害更嚴(yán)重，農(nóng)藥使用量大，而目前沒有一種有效針對(duì)稻田土壤特性的農(nóng)藥處理方法，因此，一種稻田土壤殘留農(nóng)藥的紫外臭氧處理方法在農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域有著重要的意義。

[0003] 現(xiàn)有的土壤農(nóng)藥殘留處理方法主要有生物分解法、物理處理法、化學(xué)處理法、氧化分解法等；生物分解法現(xiàn)有作用機(jī)理主要為細(xì)菌代謝的方式，細(xì)菌降解農(nóng)藥的本質(zhì)是酶促反應(yīng)，工作原理是化合物通過(guò)一定的方式進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，然后在各種酶的作用下，經(jīng)過(guò)一系列的生理生化反應(yīng)， 很終將農(nóng)藥完全降解或分解成分子量較小的無(wú)毒或毒性較小的化合物的過(guò)程，但是降解酶在土壤中容易受非生物變性、土壤吸附等作用而失活，難以長(zhǎng)時(shí)間保持降解活性，而且酶在土壤中的移動(dòng)性差，這都限制了生物處理法在土壤殘留農(nóng)藥處理中的應(yīng)用；物理處理法可分為萃取法和吸附法兩種，萃取法又稱液液萃取法，是一種從水溶液中提取、分離和富集有用物質(zhì)的分離技術(shù)，吸附法是采用不同的吸附劑，常見的有硅藻土、明膠、活性炭、樹脂等的吸附能力從土壤中轉(zhuǎn)移，物理法的原理是將農(nóng)藥污染物從土壤水溶液的水相中轉(zhuǎn)移到其它相，并沒有實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的處理，仍然會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害；化學(xué)處理方法采用加堿、加氯、加次氯酸鹽等方法與農(nóng)藥發(fā)生化學(xué)反映破壞分解農(nóng)藥，但是有的農(nóng)藥性質(zhì)穩(wěn)定，是不易生物降解的頑固性化合物，該方法處理的農(nóng)藥種類有限，而且采用的化學(xué)試劑在分解農(nóng)藥的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境污染的副產(chǎn)物，對(duì)環(huán)境造成破壞；氧化分解法主要采用臭氧氧化的方式，由于臭氧具有強(qiáng)氧化性，能與大多數(shù)農(nóng)藥發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將有毒的農(nóng)藥氧化分解為無(wú)毒的化合物，而且臭氧自身分解生成氧氣，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，但是臭氧在水中的溶解度很小，直接將臭氧通道水稻土壤中氧化效率很低。

[0004] “陳優(yōu)明.一種臭氧溶于水改良土壤的方法[P].中國(guó)：CN101607261A. 2009-12-23”提出了一種臭氧溶于水灌溉土壤處理農(nóng)藥殘留的方法，該方法將臭氧通過(guò)水氣混合器和氣液混合泵，將水混于2-8PPM濃度的臭氧水立即灌溉土壤，重復(fù)2-6次，達(dá)到處理農(nóng)藥殘留的目的，該方法采用的臭氧水灌溉技術(shù)存在臭氧與土壤混合不均勻，臭氧利用率低，對(duì)深層土壤處理效果差，造成水資源浪費(fèi)的缺點(diǎn)，而且臭氧在水中溶解度低、易分解為氧氣，不適用于具有長(zhǎng)期水淹缺氧的稻田土壤環(huán)境。

[0005] 綜上所述，現(xiàn)有的土壤農(nóng)藥殘留處理方法存在活性差、易變質(zhì)，處理農(nóng)藥種類少，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重二次污染等缺點(diǎn)，而且現(xiàn)有的處理方法主要針對(duì)普通土壤，不能解決稻田土壤這種長(zhǎng)期水淹缺氧環(huán)境中殘留農(nóng)藥處理的技術(shù)問(wèn)題。

[0006] 為了解決現(xiàn)有殘留農(nóng)藥處理方法不能適用于稻田土壤這種長(zhǎng)期水淹缺氧環(huán)境的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種稻田土壤殘留農(nóng)藥的紫外臭氧處理方法，針對(duì)稻田土壤這種長(zhǎng)期水淹缺氧的環(huán)境，采用紫外光照臭氧水溶液，利用紫外光照下臭氧在水中分解為具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基對(duì)受農(nóng)藥污染的稻田土壤進(jìn)行光催化氧化，在水稻土壤進(jìn)行灌水前期采用該方式生成的臭氧水溶液進(jìn)行“翻耕——灌溉——排水”的方式進(jìn)行預(yù)處理，能夠克 服現(xiàn)有殘留農(nóng)藥處理方法存在活性受限、穩(wěn)定性差、易產(chǎn)生二次污染的技術(shù)缺陷，解決稻田土壤這種長(zhǎng)期水淹缺氧環(huán)境殘留農(nóng)藥處理的技術(shù)問(wèn)題。

[0007] 本發(fā)明解決該技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案：一種稻田土壤殘留農(nóng)藥的紫外臭氧處理方法，主要包括以下特征：

[0008] I、在245nm紫外光照下臭氧在水中 很大程度的分解為具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基· 0H，反應(yīng)方程式如下式所示：

[0009]

[0010] 根據(jù)上述反應(yīng)方程建立一個(gè)關(guān)系式：波長(zhǎng)245nm紫外光照的條件下，Imol臭氧在水中完全分解可以生成2mol輕基自由基；

[0011] 2、在水稻插秧前采用“翻耕——灌溉——排水”的方式進(jìn)行殘留農(nóng)藥處理，翻耕的目的是使含有羥基自由基的臭氧水溶液能與深層土壤充分接觸，由于水稻土壤農(nóng)藥殘留有95%以上都集中在土壤表層O?400mm深度的土壤中，選擇翻耕深度大于300mm小于400mm,可以促使臭氧水溶液中的羥基自由基與95%以上的殘留農(nóng)藥充分反應(yīng)，按表I所示的污染情況分類處理表中所示的處理時(shí)間反應(yīng)完全后排去該臭氧水溶液，可以減小殘留羥基自由基對(duì)植物生長(zhǎng)造成的影響；

[0012] 3、根據(jù)受污染水稻土壤污染程度的不同，選擇羥基自由基濃度為O. 5^2g/L的臭氧水溶液進(jìn)行“翻耕一灌溉一排水”處理方式，灌溉使用的臭氧水溶液的量為100L/m2，按照表I給出

[0013] 表I污染情況分類處理表

[0015] 的污染情況分類及灌溉方式進(jìn)行。[0016] 本發(fā)明的有益效果是：由于采用紫外光照臭氧水溶液，臭氧在水中分解為具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基對(duì)受農(nóng)藥污染的稻田土壤進(jìn)行光催化氧化，在水稻土壤灌水前期采用該臭氧水溶液進(jìn)行“翻耕一灌溉一排水”的方式處理，能夠克服現(xiàn)有殘留農(nóng)藥處理方法存在活性受限、穩(wěn)定性差、易產(chǎn)生二次污染的技術(shù)缺陷，解決現(xiàn)有殘留農(nóng)藥處理方法不能適用于稻田土壤這種特殊環(huán)境的技術(shù)問(wèn)題。

[0017] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。

[0018] 以呋喃丹殘留污染處理為例進(jìn)行說(shuō)明。

[0019] I.呋喃丹又名克百威（C12H15NO3分子量221. 38)是一種常用的氨基甲酸酯類農(nóng)藥，具有速效性好、作用持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)多種農(nóng)業(yè)害蟲病毒都有較強(qiáng)作用的特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)

用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，對(duì)一塊受呋喃丹殘留污染的水稻土壤進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，選擇其中表面積為I平方米（ImXlm)的一塊水稻土壤作為試驗(yàn)田，灌溉前先采用犁耕機(jī)對(duì)該塊土壤進(jìn)行翻耕，翻耕深度約為30mm，目的是增大待處理土壤與臭氧水溶液之間的接觸面積；

[0020] 2.首先通過(guò)氣相色譜法測(cè)得該土壤中的呋喃丹濃度為O. 479mg/kg，一般土壤的密度在2. 6?2. 8g/cm3，可計(jì)算得到本塊試驗(yàn)田中殘留呋喃丹的含量約為O. 002mol，假設(shè)不考慮其它殘留農(nóng)藥，根據(jù)表I可知本塊試驗(yàn)田屬于輕度污染，在波長(zhǎng)254nm的紫外光照下配制羥基自由基濃度為O. 5g/L的臭氧水溶液100L，計(jì)算獲得其中羥基自由基的含量約為

2. 94mol，足夠?qū)⒈緣K試驗(yàn)田中的呋喃丹完全氧化，灌溉處理150min后排去多余的反應(yīng)溶液，減小殘留羥基自由基和臭氧對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，其它殘留農(nóng)藥反應(yīng)過(guò)程原理類似，不再單獨(dú)進(jìn)行說(shuō)明。

[0021] 3. 150min后，對(duì)該塊試驗(yàn)田采用氣相色譜法測(cè)得呋喃丹的含量小于O. 001mg/kg,因此該方法對(duì)本塊試驗(yàn)田中殘留農(nóng)藥呋喃丹的處理效率在99. 7%以上，能夠有效解決稻田土壤這種特殊環(huán)境農(nóng)藥殘留處理的技術(shù)問(wèn)題。