一种阿特拉津污染农田土壤修复方法技术

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。本发明专利技术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。

A soil remediation method for atrazine contaminated farmland

【技术实现步骤摘要】
一种阿特拉津污染农田土壤修复方法
本专利技术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。
技术介绍
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2.5kg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0.002mg/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0.080mg/kg时，大白菜生长就会被明显抑制，超过0.104mg/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=2.6V）和羟基自由基（·OH，E0=2.8V），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。过硫酸盐中的过硫酸钾（K2S2O8）和过硫酸铵（(NH4)2S2O8）不仅可以解离出能够降解污染物的过硫酸根离子（S2O82−），还可以为土壤提供钾离子（K+）和铵离子（NH4+），促进农作物的生长。过硫酸盐不但可以和有机污染物、有机质反应，也能与土壤和地下水中的无机物反应，直接注入到地下环境中或者与土壤混合反应速度较快。这也导致了土壤理论氧化剂需求量与实际氧化剂消耗量相差巨大。不仅降低了修复效果，造成药剂的浪费，还会带来二次污染。因此，需要采取一定的方法（如微胶囊技术）减缓过硫酸盐与污染物的反应速度以及提高自由基与污染物的接触概率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种阿特拉津污染农田土壤修复方法，本专利技术以过硫酸钾、过硫酸铵/过氧化钙为芯材，以黄原胶等高分子化合物为活化剂，以石蜡、硬脂酸等为壁材，利用油相相分离法制备亲油性微胶囊。提供具有缓释效果的高效亲油性过硫酸盐微/过氧化钙胶囊，去除土壤中的阿特拉津及其代谢产物。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种阿特拉津污染农田土壤修复方法，所述方法为一种适用于阿特拉津及其代谢产物污染农田土壤修复的过硫酸盐微胶囊修复方法，该方法包括将过硫酸盐、过氧化钙、硬脂酸或石蜡、甘油、黄原胶等按照比例利用油相相分离法制备成微胶囊，所制得的微胶囊与土壤接触时，能够长期缓慢释放过硫酸盐，在土壤中形成保护层，通过有机物/过氧化物活化过硫酸盐的方式有效降解土壤中阿特拉津及其代谢产物；包括以下修复过程：（1）取硬脂酸或石蜡溶解于无水乙醇中充分搅拌，加热至65℃左右，使其充分溶解，再加入黄原胶和甘油；（2）然后按比例加入过硫酸铵、过硫酸钾或过氧化钙，停止搅拌，超声使其在壁材溶液中均匀分散；（3）停止超声，搅拌的同时降低温度，使壁材溶解度降低，以过硫酸盐或过氧化钙为核心凝聚析出，冷却后形成微胶囊，即可。所述的一种阿特拉津污染农田土壤修复方法，所述芯材氧化剂是过硫酸钾、过硫酸铵中一种或多种按照任意配比混合后得到的混合物，芯材活化剂为过氧化钙。所述的一种阿特拉津污染农田土壤修复方法，所述氧化微胶囊芯材由过硫酸盐组成，壁材由石蜡、硬脂酸组成并含有活化剂黄原胶和亲水剂甘油；上述芯材、壁材、活化剂、亲水剂的比例为2:5:1:0.5；活化微胶囊芯材由过氧化钙组成，壁材由石蜡、硬脂酸组成并含有活化剂黄原胶和亲水剂甘油；上述芯材、壁材、活化剂、亲水剂的比例为2:5:1:0.5。所述的一种阿特拉津污染农田土壤修复方法，所述阿特拉津及其代谢产物包括阿特拉津、去乙基阿特拉津、去异丙基阿特拉津、羟基阿特拉津、脱乙基脱异丙基阿特拉津和三聚氰酸中的一种或者几种组合。所述的一种阿特拉津污染农田土壤修复方法，所述阿特拉津污染农田土壤修复的微胶囊修复方法的用途具体为：原位处理长期受阿特拉津及其代谢产物污染的农田土壤。本专利技术的优点与效果是：1、本专利技术提供的制备方法具有工艺简单、操作管理安全、所用化学原料廉价易得等优点。2、本专利技术采用过硫酸盐微/过氧化钙胶囊修复方法，减少了氧化剂的用量，提高了污染物的去除效率，降低了反应产生的硫酸盐带来的二次污染。过氧化钙的缓慢释放不仅可以作为过硫酸盐的活化剂，也可以通过释放氧气促进土壤中微生物对污染物的好氧降解。3、本专利技术采取的过硫酸盐/过氧化钙微胶囊化的方法可以降低过硫酸盐和有机污染物的反应速率，在农田土壤中形成保护层，过硫酸盐/过氧化钙的缓慢析出可以同时修复有机污染的地下水。4、本专利技术适用于受到长期阿特拉津及其代谢产物污染的农田土壤，可以原位修复，对环境影响较小。附图说明图1为本专利技术方法原理示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阿特拉津污染农田土壤修复方法，其特征在于，所述方法为一种适用于阿特拉津及其代谢产物污染农田土壤修复的过硫酸盐微胶囊修复方法，该方法包括将过硫酸盐、过氧化钙、硬脂酸或石蜡、甘油、黄原胶等按照比例利用油相相分离法制备成微胶囊，所制得的微胶囊与土壤接触时，能够长期缓慢释放过硫酸盐，在土壤中形成保护层，通过有机物/过氧化物活化过硫酸盐的方式有效降解土壤中阿特拉津及其代谢产物；/n包括以下修复过程：/n（1）取硬脂酸或石蜡溶解于无水乙醇中充分搅拌，加热至65℃左右，使其充分溶解，再加入黄原胶和甘油；/n（2）然后按比例加入过硫酸铵、过硫酸钾或过氧化钙，停止搅拌，超声使其在壁材溶液中均匀分散；/n（3）停止超声，搅拌的同时降低温度，使壁材溶解度降低，以过硫酸盐或过氧化钙为核心凝聚析出，冷却后形成微胶囊，即可。/n

【技术特征摘要】
1.一种阿特拉津污染农田土壤修复方法，其特征在于，所述方法为一种适用于阿特拉津及其代谢产物污染农田土壤修复的过硫酸盐微胶囊修复方法，该方法包括将过硫酸盐、过氧化钙、硬脂酸或石蜡、甘油、黄原胶等按照比例利用油相相分离法制备成微胶囊，所制得的微胶囊与土壤接触时，能够长期缓慢释放过硫酸盐，在土壤中形成保护层，通过有机物/过氧化物活化过硫酸盐的方式有效降解土壤中阿特拉津及其代谢产物；
包括以下修复过程：
（1）取硬脂酸或石蜡溶解于无水乙醇中充分搅拌，加热至65℃左右，使其充分溶解，再加入黄原胶和甘油；
（2）然后按比例加入过硫酸铵、过硫酸钾或过氧化钙，停止搅拌，超声使其在壁材溶液中均匀分散；
（3）停止超声，搅拌的同时降低温度，使壁材溶解度降低，以过硫酸盐或过氧化钙为核心凝聚析出，冷却后形成微胶囊，即可。


2.根据权利要求1所述的一种阿特拉津污染农田土壤修复方法，其特征在于，所述芯材氧化剂是过硫酸钾、过硫酸铵中一种或多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昊，赵悦铭，邬松柏，焦振恒，王辉，王英刚，王晓旭，宗芳，
申请(专利权)人：沈阳大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21