河南某烟草种植基地有机氯有机磷农药复合污染土壤的原位修复实例及探索

杨风 张勇 杨嘉骅

摘要 以河南某烟草种植基地约333.33 m2和6 666 m2的烟田有机氯有机磷农药复合污染修复工程为例，概述了该烟田土壤有机氯有机磷农药复合污染的特点，证明了以废弃食用菌菌棒和泥炭土按1：（0.2～0.25）配比混配生成的土壤修复混合料，发酵后与还田碎秸秆一起埋入20 cm以下的土层中，可对土壤中的有机氯和有机磷农药残留进行快速降解。

关键词 农药复合污染;土壤修复;废食用菌菌棒;泥炭土;秸秆。

中图分类号：TQ447.3 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）01–0144–04

烟草是我国的重要经济作物之一，种植面积及产量均居世界首位。煙田农药长期、大量、不合理的使用，造成我国大部分烟草种植区土壤中农药残留指标居高不下。其中，不仅有DDT、DDD、DDE等难降解的有机氯农药残留，也有敌敌畏、敌百虫、马拉硫磷等有机磷农药残留。研究表明，农药长期污染的土壤将会出现明显的酸化、板结、生物丰度下降、有毒有害成分在农产品中富集危害人类健康、破坏自然环境和生态平衡等问题[1]。而烟草种植过程中造成的烟田有机氯和有机磷复合型农药污染，对土壤环境的影响尤剧。

河南省某烟草种植基地位于豫西南平原地区，基地单元规模1 200万m2，为了提高复种指数，基地农户多年来广泛实行的是“小麦—烤烟（套种蔬菜或红薯）”和“小麦—玉米—蔬菜—烤烟”等轮作种植模式。高强度的种植带来的农药过量施用问题日益严重，影响了该基地区域的环境质量和农产品安全。针对该烟草种植基地土壤有机氯和有机磷农药复合型污染问题，连续实施了两个批次为期两年的实验性原位修复。

1 面积约为333.33 m2和6 666 m2的烟田实验性修复

1.1 待修复烟田土壤农药残留背景值

1.1.1 面积约为333.33 m2的典型性地块 实验性修复的典型性地块面积约为333.33 m2，该地块近年来实行的是“玉米—蚕豆—烤烟”隔年轮作种植方式。烟叶采收期间，经第三方取样检测，该地块表层土的浅层（5 cm）和深层（20 cm）土壤中有机磷、有机氯类残留量（表1）。可见该典型地块有机氯农药六六六和滴滴涕、有机磷农药敌敌畏等残留量，分别超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618—2018）和《场地土壤环境风险评估筛选值》等标准限值。

1.1.2 面积约为6 666 m2的典型性地块 实验性修复的典型性地块面积约6 666 m2，该地块近年来的种植模式是“烟菜轮作”和“烟薯套种”。该基地烟叶采收完毕后，对土壤中有机磷、有机氯类农药残留量进行检测，结果（表2）。可见该烟叶种植基地土壤中的农药残留量，除未检出的狄氏剂和艾氏剂外，敌敌畏、六六六、滴滴涕、七氯、林丹等农药残留量均超过国内已有标准。

1.2 农药复合污染土壤修复目标

目前，国内涉及土壤农药残留量指标的标准有国家《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618—2018）、《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB36600—2018）和重庆市《场地土壤环境风险评估筛选值》（DB50/T723—2016），本次实验性修复参照上述标准限值，确定修复目标值（表3）。

1.3 农药复合污染土壤修复技术路线

研究发现，农药在土壤中的降解作用有微生物降解、光化学降解、化学降解和土壤自由基降解等，有机磷和有机氯农药均可以被细菌、真菌等微生物降解。微生物降解作用是影响农药最终是否在土壤中残留和残毒量大小的决定因素，微生物对农药的代谢作用，是土壤对农药最彻底的、最主要的降解过程[2-4]。

向土壤投加功能微生物的生物强化修复技术可加快有机农药残留分解[5]。食用菌的菌丝体在生长过程中，会分泌出可促进有机污染物分解的酶，菌丝体共生细菌、真菌和放线菌数量大、种类多。故食用菌菌渣可作为生物强化修复的功能微生物来源[6-7]。泥炭具有提高土壤孔隙度、降低PH值、激活离子、增加养分和增强酶的生物学活性等效果，在农药污染土壤的微生物原位修复中具有较大的促进作用[8]。鉴于该烟叶种植基地土壤中有机磷、有机氯农药残留量均已超过相关标准，综合经济情况设计的微生物原位修复技术方案如下图所示（图1）。

该方案以食用菌采摘后的废弃菌棒为原料，经干燥、粉碎，得到富含菌丝残体的废菌糠颗粒;将废菌糠颗粒与泥炭营养土混配，制得土壤修复混合料，存储发酵后撒播至被有机氯和有机磷复合型农药污染的农田中;再借助深耕技术，将土壤修复混合料颗粒与还田碎秸秆埋入土壤深层。

2 污染土壤修复的工艺

2.1 面积约为333 m2的典型性地块修复实验

2.1.1 制备废菌糠颗粒 从河南省某县食用菌标准化生产基地购得香菇采摘后的废弃菌棒200 kg，平菇、金针菇、杏鲍菇采摘后的废弃菌棒各20 kg。采用手工破袋并分拣杂物后，将废菌棒烘干至平均含水率达到28%，送至废菌棒粉碎机破碎并经5目振动筛筛分，得到筛下物110 kg。经测定，该筛下物（废菌糠颗粒）含水率为22%。

2.1.2 土壤修复混合料制备 购买吉林神农实业有限公司生产的神农之友（sunnow）牌袋装改土专用泥炭土（Special peat soil）30 kg，该泥炭营养土含水率为35%，经烘干粉碎和5目振动筛筛分后，得到含水率为26%的木本泥炭营养土24 kg。将110 kg含水率为22%的废菌糠颗粒与24 kg含水率为26%的木本泥炭营养土，投入滚筒混合机进行充分混配，制成土壤修复混合料132 kg。经测定，该混合料的含水率为23%;混合料中各类细菌、放线菌和真菌总量与类群数指标（表4）。

2.1.3 土壤修复混合料的存储发酵 将第二步制成的132 kg土壤修复混合料装入防潮、防鼠的木箱中，木箱内混合料的最大堆存厚度为36 cm。将木箱放至温度为20℃±5℃的库房中进行自然发酵。发酵35 d后测定，该混合料的质量为130 kg、含水率为25%;混合料中各类细菌、放线菌和真菌总量与类群数指标（表5）。

2.1.4 实施土壤修复 在该地块烟草收获完毕之后，将上述130 kg土壤修复混合料与粉碎后的300 kg玉米秸秆一起投入滚筒混合机进行充分混合，其中，碎玉米秸秆的粒径为1～10 mm，含水率为35%。随后在土地翻耕前，将上述混合料通过人工撒播方式，均匀撒布在面积约为333 m2的实验田内间，借助旋耕机将混合料掩埋至土壤深层中。经测定，大部分混合料埋深为22～28 cm。

2.2 面积约为6 666 m2的典型性地块修复实验

2.2.1 制备废菌糠颗粒 从河南省某县食用菌标准化生产基地购得废弃香菇菌棒3 000 kg，废弃平菇、金针菇、杏鲍菇、鸡腿菇菌棒各300 kg，合计4 200 kg废菌棒。采用机械破袋并分拣杂物后，将废菌棒烘干至平均含水率达到30%，送至废菌棒粉碎机破碎并经5目筛网筛分，得到筛下物3 600 kg。经测定，该筛下物（废菌糠颗粒）含水率为26%。

2.2.2 土壤修复混合料制备 购买吉林神农实业有限公司出品的含水率为33%的神农之友（sunnow）牌袋装改土专用泥炭土（Special peat soil）900 kg，经晾晒粉碎和5目振动筛筛分后，得到含水率为29%的木本泥炭营养土840 kg。将上述3 600 kg含水率为26%的废菌糠颗粒与840 kg含水率为29%的木本泥炭营养土，均匀投入滚筒混合机进行充分混配，制成土壤修复混合料4 400 kg。经测定，该混合料的含水率为27%，各类细菌、放线菌和真菌总量与类群数指标（表6）。

2.2.3 土壤修复混合料的存储发酵 将上述制成的4 400 kg土壤修复混合料堆存入防潮、防鼠的发酵仓中，堆存厚度为30～40 cm，发酵仓温度为20℃±5℃。经自然发酵30 d后测定，该混合料的含水率为26%，各类细菌、放线菌和真菌总量与类群数指标（表7）。

2.2.4 实施土壤修复 在该地块烟草和红薯全部收获完毕后，将4 400 kg土壤修复混合料与5 000 kg粉碎后的玉米秸秆一起投入滚筒混合机进行充分混合，其中，碎玉米秸秆的粒径为2～12 mm、含水率为38%。随后将上述混合料用编织袋分装后运送至田间，在土地翻耕时，通过机械撒播方式均匀撒布在面积约为6 666 m2的实验田间，借助旋耕机将混合料掩埋至土壤深层中。经测定，大部分混合料埋深为20～25 cm。

3 土壤修复现场施工修复效果及工程成本

3.1 面积约为333 m2的典型性地块实验性修复效果

在面积约为333 m2的典型性地块修复实验实施后的第12个月，采集该实验田表层土的浅层（5 cm）和深层（20 cm）土壤，就有机磷、有机氯类农药残留量进行了跟踪检测化验，化验结果（表8）。

3.2 面积约为6 666 m2的典型性地块实施性修复效果

在面积约为6 666 m2的典型性地块修复实验实施性修复后的第13个月，采集该实验田表层土的浅层（5 cm）和深层（20 cm）土壤，就有机磷、有机氯类农药残留量进行了跟踪检测，结果（表9）。

3.3 修复成本核算

以面积约为6 666m2的典型性地块实施性修复为例计算修复成本如下（表10）。如果将修复工程与小麦（玉米）联合收割机的秸秆粉碎还田一起实施，修复成本将大为降低。

4 农药复合型污染土壤修复技术的应用设想

经过对大约333 m2烟田的实验性修复和大约6 666 m2烟田的实施性修复，证明废菌糠颗粒携带的菌丝残体等菌种，在厌氧状态下以还田碎秸秆和土壤中有机质为营养基质，在碎秸秆及废菌糠颗粒周边土壤中，生成包括众多细菌和真菌的微生物群落。在该微生物群落作用下，土壤中的有机氯和有机磷农药残留通过氧化、还原、水解、脱氢、脱卤、芳烃基化、异构化等生物化学反应而得到有效降解。

以食用菌废弃菌棒为主要原料，不仅可以实现农业固体废弃物的综合利用，减少环境污染，而且可以实现菌棒中N、P、K等营养元素的充分利用，提高土壤肥力，改善土壤理化性状;添加泥炭营养土后，可以充分利用泥炭土所具有的比表面积大、富含腐殖酸等特质，增强土壤微生物群落中酶的生物学活性，加快细菌分解农药残留的酶促反应过程，可在较短时间内完成农药污染土壤的微生物原位修复。修复实施过程中，可以通过收割机（或秸秆还田机）均匀撒播废菌糠颗粒与泥炭营养土混配制成的混合料颗粒，并借助深耕技术，将混合料与还田碎秸秆一起深埋入土层之中，工艺简便，经济实用，方便高效，可大大节省烟田复合型农药污染土壤修复的成本。棉花及蔬菜种植过程中，同样会出现有机氯和有机磷农药复合性污染问题，该修复技术也可以实现快速修复的目的。

参考文献

[1] 米长虹，黄士忠，王继军，等.农药对农田土壤的污染及防治技术[J].农业环境与发展，2000（4）：23-25.

[2] 宁春燕，赵建夫.农药污染土壤的生物修复技术介绍[J].农业环境保护，2001（6）：473-474.

[3] 侯洪刚.化学农药在土壤中的迁移转化与防治措施[J].现代农业，2012（5）：50-51.

[4] 王发园，石兆勇，徐晓锋，等.一种生物修复有机磷农药污染土壤的方法[P].CN101947545B，2012.

[5] 高寒，陈娟，王沛芳，等.农药污染土壤的生物强化修复技术研究进展[J].土壤，2019（3）：425-433.

[6] 陈肖虎，唐道文，赵平原，等.一种土壤修復型肥料[P].CN106748483A，2017.

[7] 吴启模， 周愈尧， 段建宏等.一种生物质药剂及其应用、污染土壤的修复方法[P].CN107297389A，2017.

[8] 王利伟，孔凡晶，郑绵平，等.我国泥炭资源开发利用现状及建议[J].矿产保护与利用，2019（2）：142-147.

责任编辑：黄艳飞

In-situ Remediation of Soil Contaminated by Organ-

ochlorine and Organo-

phosphorus Pesticides in a Tobacco Planting Base in Henan Province

YANG Feng et al （Guangdong Guanlv Environmental Engineering Co.，Ltd.， Dongguan， Guangdong 523182）

Abstract A tobacco planting base in Henan Province， 0.5 Mu and 10 mu of the tobacco field of organochlorine organophosphorus pesticide complex remediation project as an example， summarized the characteristics of soil organochlorine organophosphorus pesticide complex pollution in the tobacco field， it is proved that the mixture of waste edible fungus stick and peat soil， which is made up of the mixture of 1： （0.2～0.25） ， is fermented and buried in the soil layer below 20 cm with the returning Straw， it can rapidly degrade organochlorine and organophosphorus pesticide residues in soil.

Key words Pesticide compound pollution; Soil remediation; Waste Edible Fungus Stick; Peat soil; Straw.