苹果园土壤中有机氯农药的污染特征及修复技术研究

关键词：苹果园土壤；有机氯农药；污染特征；修复技术

前言

不合理的农药使用和残留问题导致土壤、水源和生态系统遭受严重污染，有机氯农药的广泛使用使得土壤污染问题日益严重。有机氯农药的存在会抑制土壤酶的活性，导致土壤中物质的转化和循环受阻，影响土壤的健康状况。此外，有机氯农药在土壤中的残留可能会被农作物吸收，并在体内积累，对农作物的生长、发育和产量产生不良影响。因此，需对苹果园土壤中有机氯农药的污染特征，以及如何有效修复进行研究。

物理修复方法，如换土、深耕等可以有效地去除土壤中的污染物，但操作复杂、成本高，且可能引起二次污染。化学修复方法，如氧化还原、萃取等可以在一定程度上降解农药，但可能会产生其他有毒物质，且不适用于大面积污染治理。生物修复方法，尤其是植物修复和微生物修复，因成本低、效果好、无二次污染等特点，受到了广泛关注，然而生物修复方法主要适用于有机污染和重金属污染，对于一些无机污染物或不溶性污染物，生物修复可能无法取得理想的效果。

针对有机氯农药对土壤造成的污染问题，进行苹果园土壤中有机氯农药的污染特征及修复技术研究。通过此研究，可以降低土壤中有机氯农药的残留量，减少对环境和人体健康的危害。

1研究区概况

以某苹果园一部分区域为例，该苹果园占地面积约235.32公顷，其内土壤类型主要为棕壤和草甸土，具有较好的通气性和透水性，适合苹果的生长。果园内主要种植了不同品种的苹果树，是当地主要的苹果产地之一。该苹果园的果农主要采用化学农药进行病虫害防治，常用的农药包括杀虫剂、杀菌剂和除草剂等。根据调查，果农在喷洒农药时存在不规范操作的情况，导致农药残留量超标。此外，该地区的气候条件和土壤性质也可能对农药残留产生一定影响。

2苹果园土壤中有机氯农药的污染特征分析

2.1土壤样本采集

在苹果园内，根据果树的种植密度、生长状况和土壤类型等因素，选择具有代表性的区域进行土壤采样。以下是采集土壤样本的一般步骤：

（1）确定采样点：在苹果园中，选择具有代表性的果树周围进行采样。

（2）准备工具和材料：采集土壤样本需要使用一些工具和材料。确保工具干净、无污染，并提前准备好足够的塑料袋和标签。

（3）采集土壤样本：使用铲子或钻子在选定的采样点挖掘或钻取土壤。通常采集0～20厘米深度的土壤。在每个选定的采样点周围，根据需要选择5～10个分点进行土壤采集，将每个分点采集的土壤放人一个干净的容器中。在采集完所有分点的土壤后，将各个分点的土壤充分混合在一起。

（4）记录采样信息：在采样过程中，记录采样点的位置、土壤颜色、质地、湿度等信息。

（5）运输：在采样当天及时将样品送往实验室进行分析，避免样品变质或受到污染。

注意事项：不同采样点的土壤应该分别包装并标记清楚。此外，采样时应遵守当地法律法规和相关规定，确保采集过程合法合规。通过以上步骤，可以采集到具有代表性的土壤样本。

2.2材料与设备

有机氯农药污染特征分析中所需要的材料与设备见表1。

2.3苹果园土壤中有机氯农药污染特征分析方法

苹果园土壤中有机氯农药污染特征分析是一项重要的工作，它可以帮助我们了解土壤中有机氯农药的种类、含量和分布情况。以下是进行苹果园土壤中有机氯农药污染特征分析的步骤：

2.3.1土壤样品预处理

（1）样品破碎：将采集的土壤样品进行破碎，以减小土壤颗粒的粒径，增加样品表面积，有利于后续的提取和分离。可以使用球磨机、粉碎机等设备进行破碎。

（2）样品研磨：对于需要更细粒度的土壤样品，需要进行研磨。研磨的目的是将土壤样品中的颗粒研磨成更小的粒径‘引，以便后续的分析测试。可以使用研磨机或球磨机进行研磨。

（3）过筛：土壤样品放入筛子中，用适当的力度轻轻敲打或振动筛子，使样品通过筛孔。通常，土壤样品需要过筛的粒度范围在60目（0.3毫米）至200目（0.075毫米）之间。

2.3.2土壤萃取

（1）称取样品：称取土壤样品、硅藻土并混合放入萃取池中。

（2）选择萃取溶剂：根据目标有机氯农药的溶解度选择合适的萃取溶剂。常用的萃取溶剂有丙酮、甲醇等。

（3）设定萃取条件：在快速溶剂萃取仪中设定适当的温度、压力和萃取时间等条件。

（4）开始萃取：将萃取池放入快速溶剂萃取仪中，根据设定的条件进行萃取。在萃取过程中，溶剂在高温高压下快速通过样品，将目标有机氯农药提取出来。

（5）收集萃取液：经过一定时间的萃取后，将萃取液收集到指定的容器中。可以根据需要多次萃取，以充分提取目标有机氯农药。

（6）浓缩：将适量的无水硫酸钠按照1：1的体积比加入到萃取液中，确保无水硫酸钠完全溶解。使用搅拌器将萃取液和无水硫酸钠混合均匀，然后静置一段时间，通常为10～30分钟。使用过滤纸或滤膜将混合液过滤，去除其中的无水硫酸钠。将过滤后的滤液收集到指定的容器中，然后将容器放置在旋转蒸发仪的加热槽中，使萃取液在低真空条件下缓慢蒸发。当萃取液浓缩至近干时，停止加热和旋转。使用移液管或注射器向浓缩瓶中加入约5mL的正己烷。重新开启旋转蒸发仪的加热和旋转功能，使正己烷中的水分缓慢蒸发。重复此步骤直到正己烷层接近干燥。重复上述浓缩和加入正己烷的步骤2次或更多次，以置换掉萃取液里更多的杂质和残留丙酮溶剂。

（7）定容：将正己烷容量瓶中的样品定容至1ml。确保正己烷完全覆盖样品，并轻轻摇动容量瓶以混合均匀。

2.3.3有机氯农药检测

对于有机氯农药的检测，一般采用气相色谱一三重四级杆质谱联用法进行测定。该方法利用气相色谱将样品中的化合物分离成单独的组分，然后将每个组分导入质谱中进行测定。该方法可以同时测定混合物中的多种化合物，并且具有高分离效能、高灵敏度和高准确性。该方法具有较高的灵敏度和准确性，可以检测出土壤中微量的有机氯农药残留。检测过程如下：在气相色谱分析中，将样品注入进样器，通过色谱柱的分离作用，使不同化合物按照沸点顺序分离。分离后的化合物通过传输线进入三重四级杆质谱仪，进行分离检测，生成质谱图。通过对比标准品和未知样的质谱图，确定有机氯农药类别和含量，并使用计算机数据处理系统进行统计和分析。

2.3.4土壤污染指数

土壤污染指数是用于评估土壤中污染物含量的指标，通常用于评估土壤质量、环境污染程度以及土壤生态风险等方面。根据单项污染指数确定综合污染指数，反映了土壤中多种污染物的综合影响，可以更全面地评估土壤质量，由此划分污染等级，即安全级（1级）、警戒级（2级）、轻污染（3级）、中污染（4级）、重污染（5级）。

2.4苹果园土壤中有机氯农药污染特征

2.4.1土壤有机氯农药组成特征

土壤有机氯农药组成分布见表2。

根据表格2数据，可以看出土壤中存在13种有机氯农药，且不同有机氯农药的污染浓度存在差异。其中，滴滴涕、狄氏剂、异狄氏剂、艾氏剂的污染浓度较高，超过了0.3mg/kg的安全阈值。总体而言，表格中的数据表明某些有机氯农药在土壤中存在一定的残留，尤其是艾氏剂及其衍生物。因此，需要采取相应的措施来控制这些农药的使用和排放，以减少对环境和人体健康的危害。

2.4.2土壤有机氯农药时空分布特征

土壤有机氯农药时空分布特征见图1。

从图1中可以看出，时间分布特征：在1月-6月气候温和的春季和夏季，有机氯农药的综合污染指数小，污染等级低，这是由于温度和湿度较高，有利于农药的降解和转化。而在7月-12月气候寒冷的秋季和冬季，温度较低，湿度也较低，农药的降解速率可能会减慢，土壤中的农药残留量和污染等级可能会相对较高。空间分布特征：有机氯农药分布主要集中在西北方向，污染程度较高，而东南方污染程度较低，污染呈现阶梯分布特征。主要是因为该地区经常刮西北风导致西北方向的区域较干燥，干燥的条件可能减缓农药的降解速度，另外西北地区为低洼地，导致农药更容易在该区域积累和聚积，从而提高西北方向的农药残留量。

3苹果园土壤中有机氯农药污染修复研究

通过对苹果园土壤中有机氯农药的污染特征进行分析，发现该果园存在一定程度的有机氯农药残留问题。为了保障食品安全和保护生态环境，需要采取有效的治理和修复措施，加强果园管理和监管力度。未来研究可进一步探讨有机氯农药在土壤中的迁移转化机制、生态风险评估及生物修复技术等方面的内容，为解决农业土壤污染问题提供科学依据和技术支持。

3.1修复技术

此研究中采取表面活性剂强化电动一过硫酸钠修复方法进行有机氯农药污染治理。该方法以表面活性剂作为一种表面活性剂，可以通过降低表面张力、增加溶解度和提高物质的传递性能等方式，提高有机氯农药的去除效率。而过硫酸钠则可以作为一种氧化剂，将有机氯农药氧化成低毒或无毒的物质，从而降低对环境和生态系统的危害。具体修复过程如下：

步骤1：称取一定量的表面活性剂TX-100。

步骤2：按照1：10d比例稀释表面活性剂TX-100，制成淋洗液。

步骤3：将淋洗液均匀地喷洒在土壤表面，或者将土壤与淋洗液混合搅拌。在TX-100的增溶作用下，土壤中的污染物会被提取到水箱中，形成溶解态或乳浊态。最后，收集并处理淋洗液，使污染物得以去除。

步骤4：电动修复。将过硫酸钠和共溶剂混合制成电解液。在试验中，过硫酸钠作为电解液的主要成分，能够提供大量的自由基和氧化剂，促进污染物的氧化降解。共溶剂的作用是提高电解液的导电性和扩散性，同时也可以增加污染物的溶解度和可传递性，从而提高修复效率。电解液喷洒到土壤中，然后在电场的作用下有机氯农药与电解液发生氧化还原反应，从而完成有机氯农药污染修复。

步骤5：持续进行电动修复和化学氧化反应，直到达到预期的修复效果。

步骤6：对修复后的土壤进行检测和评估，确保有机氯农药的去除率和土壤生态的安全性。

经过上述流程，完成修复技术研究。

3.2修复效果分析

针对表面活性剂强化电动一过硫酸钠修复方法，通过去除率进行修复效果分析。修复效果见表3。

从表3中可以看出，经过表面活性剂强化电动一过硫酸钠修复后，各种有机氯农药的浓度大大降低，去除率均达到了90%以上，由此证明了该方法的修复效果。

4结束语

为了降低农药污染对环境和人类健康的影响，提出苹果园土壤中有机氯农药的污染特征及修复技术。以某苹果园一部分区域为例，对苹果园土壤样品的检测，了解了有机氯农药在土壤中的分布特征。通过多种方法的试验和分析，提出了表面活性剂强化电动一过硫酸钠修复技术。结果表明：土壤中存在13种有机氯农药且不同有机氯农药的污染浓度存在差异。时间分布特征：在1月-6月气候温和的春季和夏季，有机氯农药的综合污染指数小，污染等级低，而在7月- 12月气候寒冷的秋季和冬季，有机氯农药残留量和污染等级可能会相对较高。经过表面活性剂强化电动-过硫酸钠修复后，各种有机氯农药的浓度降低，去除率达到了90%以上，证明了该方法的修复效果。