[發(fā)明專利]一種可指導(dǎo)防控抗生素污染的有機(jī)糞肥合理施用工具包

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710396120.1
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107182406B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫英;張欣禹;陳俊豪;刁劍雄;劉航;于曉璐;周韻
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A01C21/00
• 分類號: A01C21/00;G06Q50/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種可指導(dǎo)防控抗生素污染的有機(jī)糞肥合理施用工具包，其特征在于，包括：

1)輸入設(shè)備，用于錄入地塊參數(shù)和種植的蔬果類型；

2)存儲設(shè)備，用于存儲各類抗生素基本參數(shù)、蔬果基本參數(shù)、環(huán)境基本參數(shù)、土壤類型及其基本參數(shù)和有機(jī)糞肥類型及其基本參數(shù)以及運(yùn)算程序；

3)運(yùn)算控制設(shè)備，用于根據(jù)輸入的地塊與非地塊參數(shù)，調(diào)用存儲設(shè)備中的各類參數(shù)與運(yùn)算程序，模擬計(jì)算抗生素對人體的風(fēng)險(xiǎn)攝入量I、有機(jī)糞肥的參考施用量M和相對安全系數(shù)Q；

4)輸出設(shè)備，用于輸出所述運(yùn)算控制設(shè)備得出的M值與Q值；

所述存儲設(shè)備中存儲的參數(shù)包括：

(1)抗生素基本參數(shù)：ADI值、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、固體蒸氣壓、亨利定律常數(shù)、摩爾質(zhì)量、辛醇-水分配系數(shù)、土壤中半衰期、大氣中半衰期、水體中半衰期；

(2)蔬果基本參數(shù)：含水率、含脂率、葉面積指數(shù)、冠層覆蓋率、蒸騰速率、全生長期、根深土深；

(3)環(huán)境基本參數(shù)：理想氣體常數(shù)、空氣中顆粒物體積分?jǐn)?shù)、水中顆粒物體積分?jǐn)?shù)、水中有機(jī)碳含量、水體密度、水中顆粒物密度、土壤上空氣側(cè)傳質(zhì)系數(shù)、蔬果葉片上空氣側(cè)傳質(zhì)系數(shù)、干沉降速率、氣相分子擴(kuò)散速率、水相分子擴(kuò)散速率；

(4)土壤及肥料默認(rèn)參數(shù)：含水率、固體物質(zhì)體積分?jǐn)?shù)、氣體體積分?jǐn)?shù)、土壤有機(jī)碳含量、固體物質(zhì)密度、擴(kuò)散路徑長度、固體徑流速率；抗生素在肥料中的濃度含量；

(5)運(yùn)算程序：III級多介質(zhì)逸度模型原理；

所述運(yùn)算控制設(shè)備中所述模擬計(jì)算抗生素對人體的風(fēng)險(xiǎn)攝入量I包括以下步驟：

(1)將ADI值轉(zhuǎn)換為蔬果中濃度D_V，單位是：mol/m³：

D_V＝ADI×60×900÷(1821×10³×MW)；

其中，ADI值取自農(nóng)業(yè)部235號公告；60為推薦成人人均體重，單位是kg；900為蔬果平均密度，單位是：kg/m³；1821為人均每日食物攝入量，單位是：g；MW為抗生素摩爾質(zhì)量，單位是：g/mol；

(2)計(jì)算施用肥料時(shí)的抗生素?cái)z入通量Es，單位是：mol/h；

調(diào)用存儲設(shè)備中的各類參數(shù)與運(yùn)算程序，簡化的運(yùn)算程序如下：

a.參數(shù)的簡化與修正：

固體蒸氣壓修正參數(shù)：P^S＝P_S^S×exp[88×T_b×(1/298-1/T)÷R]；

亨利定律常數(shù)修正參數(shù)：H＝H_S×exp[88×T_b×(1/298-1/T)÷R]；

植物水/脂參數(shù)：P_WL＝W_P+L_P×K_0W^0.95；

土壤氣體擴(kuò)散參數(shù)：B₁＝0.04×v_AS^10/3÷(v_AS+v_WS)²；

土壤水體擴(kuò)散參數(shù)：B₂＝4×10^-6×v_WS^10/3÷(v_AS+v_WS)²；

修正參數(shù)1：P₁＝exp(-6.79×T_M÷T)；

修正參數(shù)2：P₂＝exp[(logK_0W-1.78)²÷2.44]；

修正參數(shù)3：P₃＝R×T×(W_P+L_P×K_0W^0.95)；

修正參數(shù)4：P₄＝10^[(1.674×logK_0W-2.79×logMW-14.67)÷2]；

b.確定環(huán)境中各介質(zhì)遷移參數(shù)：

D_AS＝D_氣-土＝A_S÷{R×T+[0.05×H×R×T÷(B₁×H+B₂×R×T)]}；

D_SA＝D_土-氣＝D_AS+0.4147×A_S×P₁÷(R×T×P^S)；

D_SW＝D_土中徑流＝[K_0W×f_0C×(2.2632×10^-8×A_S+7.6654×10^-4×G_W)+0.999221×G_W]÷H；

D_SV＝D_土-蔬果＝0.8232×LAI×A_S×Tr÷(H×P₂)；

D_VS＝D_蔬果-土＝0.0392×LAI×A_S×Tr÷(H×P₂)；

D_VA＝D_蔬果-氣＝3240×LAI×A_S×P₃×P₄÷(360×R×T×P₃×P₄+H²)；

D_AV＝D_氣-蔬果＝D_VA+4.487×10⁷×Q×A_S×P₁÷(R×T×P^S)；

D_RA＝D_{氣體中降解}＝0.693×V_A×(P^S+0.0384×P₁)÷t_A×R×T×P^S；

D_RS＝D_{土壤中降解}＝[A_S×h_S×v_WS×(0.6925×R×T×P^S+2.8793×10⁶×H×P₁)+0.693×A_S×h_S×v_AS×H×P^S+0.6819×A_S×h_S×v_PS×R×T×P^S×K_0W×f_0C]÷(0.0015×R×T×H×P^S)；

c.建立物質(zhì)平衡方程并求出中間參數(shù)f_S、f_V、f_A：

E_S+f_A×D_AS+f_V×D_VS＝f_S×(D_SA+D_SW+D_SV+D_RS)；

f_S×D_SA+f_V×D_VA＝f_A×(D_AS+D_AV+D_RA)；

f_S×D_SV+f_A×D_AV＝f_V×(D_VA+D_VS)；

d.計(jì)算施用肥料時(shí)的抗生素?cái)z入通量Es：

E_S＝f_S×(D_SA+D_SW+D_SV+D_RS)-f_V×D_VS-f_A×D_AS；

(3)將Es轉(zhuǎn)換為抗生素的風(fēng)險(xiǎn)攝入量I：

I＝24×Es×MW×生長期×10⁶/種植面積；

所述運(yùn)算控制設(shè)備中所述有機(jī)糞肥的參考施用量M的計(jì)算包括調(diào)用I值與存儲設(shè)備中的C值，計(jì)算有機(jī)糞肥參考施用量M：M＝I/C

其中：M—有機(jī)糞肥參考施用量，單位是：kg/畝；

I—抗生素的風(fēng)險(xiǎn)攝入量，單位是：μg/畝；

C—各類有機(jī)糞肥中不同的抗生素濃度范圍，單位是：μg/kg；

生長期—單位是天；

種植面積—單位是畝；

所述運(yùn)算控制設(shè)備中所述相對安全系數(shù)Q的計(jì)算包括調(diào)用M值，計(jì)算相對安全系數(shù)Q：

Q(i,j)＝M(i,j)/M(i,max)或Q(i,j)＝log[M(i,j)]/log[M(i,max)]；

其中，i代表有機(jī)糞肥類型，j代表抗生素類型。