蘋果園土壤中有機氯農藥的污染特征及修復技術研究

關鍵詞：蘋果園土壤；有機氯農藥；污染特征；修復技術

前言

不合理的農藥使用和殘留問題導致土壤、水源和生態系統遭受嚴重污染，有機氯農藥的廣泛使用使得土壤污染問題日益嚴重。有機氯農藥的存在會抑制土壤酶的活性，導致土壤中物質的轉化和循環受阻，影響土壤的健康狀況。此外，有機氯農藥在土壤中的殘留可能會被農作物吸收，并在體內積累，對農作物的生長、發育和產量產生不良影響。因此，需對蘋果園土壤中有機氯農藥的污染特征，以及如何有效修復進行研究。

物理修復方法，如換土、深耕等可以有效地去除土壤中的污染物，但操作復雜、成本高，且可能引起二次污染。化學修復方法，如氧化還原、萃取等可以在一定程度上降解農藥，但可能會產生其他有毒物質，且不適用于大面積污染治理。生物修復方法，尤其是植物修復和微生物修復，因成本低、效果好、無二次污染等特點，受到了廣泛關注，然而生物修復方法主要適用于有機污染和重金屬污染，對于一些無機污染物或不溶性污染物，生物修復可能無法取得理想的效果。

針對有機氯農藥對土壤造成的污染問題，進行蘋果園土壤中有機氯農藥的污染特征及修復技術研究。通過此研究，可以降低土壤中有機氯農藥的殘留量，減少對環境和人體健康的危害。

1研究區概況

以某蘋果園一部分區域為例，該蘋果園占地面積約235.32公頃，其內土壤類型主要為棕壤和草甸土，具有較好的通氣性和透水性，適合蘋果的生長。果園內主要種植了不同品種的蘋果樹，是當地主要的蘋果產地之一。該蘋果園的果農主要采用化學農藥進行病蟲害防治，常用的農藥包括殺蟲劑、殺菌劑和除草劑等。根據調查，果農在噴灑農藥時存在不規范操作的情況，導致農藥殘留量超標。此外，該地區的氣候條件和土壤性質也可能對農藥殘留產生一定影響。

2蘋果園土壤中有機氯農藥的污染特征分析

2.1土壤樣本采集

在蘋果園內，根據果樹的種植密度、生長狀況和土壤類型等因素，選擇具有代表性的區域進行土壤采樣。以下是采集土壤樣本的一般步驟：

（1）確定采樣點：在蘋果園中，選擇具有代表性的果樹周圍進行采樣。

（2）準備工具和材料：采集土壤樣本需要使用一些工具和材料。確保工具干凈、無污染，并提前準備好足夠的塑料袋和標簽。

（3）采集土壤樣本：使用鏟子或鉆子在選定的采樣點挖掘或鉆取土壤。通常采集0～20厘米深度的土壤。在每個選定的采樣點周圍，根據需要選擇5～10個分點進行土壤采集，將每個分點采集的土壤放人一個干凈的容器中。在采集完所有分點的土壤后，將各個分點的土壤充分混合在一起。

（4）記錄采樣信息：在采樣過程中，記錄采樣點的位置、土壤顏色、質地、濕度等信息。

（5）運輸：在采樣當天及時將樣品送往實驗室進行分析，避免樣品變質或受到污染。

注意事項：不同采樣點的土壤應該分別包裝并標記清楚。此外，采樣時應遵守當地法律法規和相關規定，確保采集過程合法合規。通過以上步驟，可以采集到具有代表性的土壤樣本。

2.2材料與設備

有機氯農藥污染特征分析中所需要的材料與設備見表1。

2.3蘋果園土壤中有機氯農藥污染特征分析方法

蘋果園土壤中有機氯農藥污染特征分析是一項重要的工作，它可以幫助我們了解土壤中有機氯農藥的種類、含量和分布情況。以下是進行蘋果園土壤中有機氯農藥污染特征分析的步驟：

2.3.1土壤樣品預處理

（1）樣品破碎：將采集的土壤樣品進行破碎，以減小土壤顆粒的粒徑，增加樣品表面積，有利于后續的提取和分離。可以使用球磨機、粉碎機等設備進行破碎。

（2）樣品研磨：對于需要更細粒度的土壤樣品，需要進行研磨。研磨的目的是將土壤樣品中的顆粒研磨成更小的粒徑‘引，以便后續的分析測試。可以使用研磨機或球磨機進行研磨。

（3）過篩：土壤樣品放入篩子中，用適當的力度輕輕敲打或振動篩子，使樣品通過篩孔。通常，土壤樣品需要過篩的粒度范圍在60目（0.3毫米）至200目（0.075毫米）之間。

2.3.2土壤萃取

（1）稱取樣品：稱取土壤樣品、硅藻土并混合放入萃取池中。

（2）選擇萃取溶劑：根據目標有機氯農藥的溶解度選擇合適的萃取溶劑。常用的萃取溶劑有丙酮、甲醇等。

（3）設定萃取條件：在快速溶劑萃取儀中設定適當的溫度、壓力和萃取時間等條件。

（4）開始萃取：將萃取池放入快速溶劑萃取儀中，根據設定的條件進行萃取。在萃取過程中，溶劑在高溫高壓下快速通過樣品，將目標有機氯農藥提取出來。

（5）收集萃取液：經過一定時間的萃取后，將萃取液收集到指定的容器中。可以根據需要多次萃取，以充分提取目標有機氯農藥。

（6）濃縮：將適量的無水硫酸鈉按照1：1的體積比加入到萃取液中，確保無水硫酸鈉完全溶解。使用攪拌器將萃取液和無水硫酸鈉混合均勻，然后靜置一段時間，通常為10～30分鐘。使用過濾紙或濾膜將混合液過濾，去除其中的無水硫酸鈉。將過濾后的濾液收集到指定的容器中，然后將容器放置在旋轉蒸發儀的加熱槽中，使萃取液在低真空條件下緩慢蒸發。當萃取液濃縮至近干時，停止加熱和旋轉。使用移液管或注射器向濃縮瓶中加入約5mL的正己烷。重新開啟旋轉蒸發儀的加熱和旋轉功能，使正己烷中的水分緩慢蒸發。重復此步驟直到正己烷層接近干燥。重復上述濃縮和加入正己烷的步驟2次或更多次，以置換掉萃取液里更多的雜質和殘留丙酮溶劑。

（7）定容：將正己烷容量瓶中的樣品定容至1ml。確保正己烷完全覆蓋樣品，并輕輕搖動容量瓶以混合均勻。

2.3.3有機氯農藥檢測

對于有機氯農藥的檢測，一般采用氣相色譜一三重四級桿質譜聯用法進行測定。該方法利用氣相色譜將樣品中的化合物分離成單獨的組分，然后將每個組分導入質譜中進行測定。該方法可以同時測定混合物中的多種化合物，并且具有高分離效能、高靈敏度和高準確性。該方法具有較高的靈敏度和準確性，可以檢測出土壤中微量的有機氯農藥殘留。檢測過程如下：在氣相色譜分析中，將樣品注入進樣器，通過色譜柱的分離作用，使不同化合物按照沸點順序分離。分離后的化合物通過傳輸線進入三重四級桿質譜儀，進行分離檢測，生成質譜圖。通過對比標準品和未知樣的質譜圖，確定有機氯農藥類別和含量，并使用計算機數據處理系統進行統計和分析。

2.3.4土壤污染指數

土壤污染指數是用于評估土壤中污染物含量的指標，通常用于評估土壤質量、環境污染程度以及土壤生態風險等方面。根據單項污染指數確定綜合污染指數，反映了土壤中多種污染物的綜合影響，可以更全面地評估土壤質量，由此劃分污染等級，即安全級（1級）、警戒級（2級）、輕污染（3級）、中污染（4級）、重污染（5級）。

2.4蘋果園土壤中有機氯農藥污染特征

2.4.1土壤有機氯農藥組成特征

土壤有機氯農藥組成分布見表2。

根據表格2數據，可以看出土壤中存在13種有機氯農藥，且不同有機氯農藥的污染濃度存在差異。其中，滴滴涕、狄氏劑、異狄氏劑、艾氏劑的污染濃度較高，超過了0.3mg/kg的安全閾值。總體而言，表格中的數據表明某些有機氯農藥在土壤中存在一定的殘留，尤其是艾氏劑及其衍生物。因此，需要采取相應的措施來控制這些農藥的使用和排放，以減少對環境和人體健康的危害。

2.4.2土壤有機氯農藥時空分布特征

土壤有機氯農藥時空分布特征見圖1。

從圖1中可以看出，時間分布特征：在1月-6月氣候溫和的春季和夏季，有機氯農藥的綜合污染指數小，污染等級低，這是由于溫度和濕度較高，有利于農藥的降解和轉化。而在7月-12月氣候寒冷的秋季和冬季，溫度較低，濕度也較低，農藥的降解速率可能會減慢，土壤中的農藥殘留量和污染等級可能會相對較高。空間分布特征：有機氯農藥分布主要集中在西北方向，污染程度較高，而東南方污染程度較低，污染呈現階梯分布特征。主要是因為該地區經常刮西北風導致西北方向的區域較干燥，干燥的條件可能減緩農藥的降解速度，另外西北地區為低洼地，導致農藥更容易在該區域積累和聚積，從而提高西北方向的農藥殘留量。

3蘋果園土壤中有機氯農藥污染修復研究

通過對蘋果園土壤中有機氯農藥的污染特征進行分析，發現該果園存在一定程度的有機氯農藥殘留問題。為了保障食品安全和保護生態環境，需要采取有效的治理和修復措施，加強果園管理和監管力度。未來研究可進一步探討有機氯農藥在土壤中的遷移轉化機制、生態風險評估及生物修復技術等方面的內容，為解決農業土壤污染問題提供科學依據和技術支持。

3.1修復技術

此研究中采取表面活性劑強化電動一過硫酸鈉修復方法進行有機氯農藥污染治理。該方法以表面活性劑作為一種表面活性劑，可以通過降低表面張力、增加溶解度和提高物質的傳遞性能等方式，提高有機氯農藥的去除效率。而過硫酸鈉則可以作為一種氧化劑，將有機氯農藥氧化成低毒或無毒的物質，從而降低對環境和生態系統的危害。具體修復過程如下：

步驟1：稱取一定量的表面活性劑TX-100。

步驟2：按照1：10d比例稀釋表面活性劑TX-100，制成淋洗液。

步驟3：將淋洗液均勻地噴灑在土壤表面，或者將土壤與淋洗液混合攪拌。在TX-100的增溶作用下，土壤中的污染物會被提取到水箱中，形成溶解態或乳濁態。最后，收集并處理淋洗液，使污染物得以去除。

步驟4：電動修復。將過硫酸鈉和共溶劑混合制成電解液。在試驗中，過硫酸鈉作為電解液的主要成分，能夠提供大量的自由基和氧化劑，促進污染物的氧化降解。共溶劑的作用是提高電解液的導電性和擴散性，同時也可以增加污染物的溶解度和可傳遞性，從而提高修復效率。電解液噴灑到土壤中，然后在電場的作用下有機氯農藥與電解液發生氧化還原反應，從而完成有機氯農藥污染修復。

步驟5：持續進行電動修復和化學氧化反應，直到達到預期的修復效果。

步驟6：對修復后的土壤進行檢測和評估，確保有機氯農藥的去除率和土壤生態的安全性。

經過上述流程，完成修復技術研究。

3.2修復效果分析

針對表面活性劑強化電動一過硫酸鈉修復方法，通過去除率進行修復效果分析。修復效果見表3。

從表3中可以看出，經過表面活性劑強化電動一過硫酸鈉修復后，各種有機氯農藥的濃度大大降低，去除率均達到了90%以上，由此證明了該方法的修復效果。

4結束語

為了降低農藥污染對環境和人類健康的影響，提出蘋果園土壤中有機氯農藥的污染特征及修復技術。以某蘋果園一部分區域為例，對蘋果園土壤樣品的檢測，了解了有機氯農藥在土壤中的分布特征。通過多種方法的試驗和分析，提出了表面活性劑強化電動一過硫酸鈉修復技術。結果表明：土壤中存在13種有機氯農藥且不同有機氯農藥的污染濃度存在差異。時間分布特征：在1月-6月氣候溫和的春季和夏季，有機氯農藥的綜合污染指數小，污染等級低，而在7月- 12月氣候寒冷的秋季和冬季，有機氯農藥殘留量和污染等級可能會相對較高。經過表面活性劑強化電動-過硫酸鈉修復后，各種有機氯農藥的濃度降低，去除率達到了90%以上，證明了該方法的修復效果。