《土壤消毒原理与应用》分成13章，其中第一章主要论述溴甲烷基础知识及相关公约行动；第二章主要论述土传病害的发生与危害；第三章主要论述土传病原菌的分离及鉴定方法；第四章主要论述土壤中线虫的分离、鉴定及研究技术；第五章主要论述土壤消毒技术；第六章主要论述熏蒸剂的土壤消毒技术；第七章主要论述非熏蒸剂土壤消毒技术；第八章主要论述土传病害生物防治；第九章主要论述种子及种苗消毒技术；第十章主要论述控制土壤熏蒸剂散发损失技术；第十一章主要论述熏蒸剂在土壤中的归趋；第十二章主要论述熏蒸土壤中的氮循环；第十三章主要论述土壤消毒设备；附件为危险化学品安全管理条例。
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《土壤消毒原理与应用》结合编者实际的土壤消毒经验并借鉴国外先进经验技术，详细地介绍了溴甲烷替代的相关知识背景与项目背景，系统地介绍了溴甲烷的替代品及使用技术，为广大科技工作者、高等院校师生和农业技术推广人员提供了理论指导和技术支撑。
第一章 溴甲烷基础知识及相关公约行动
甲基溴（methyl bromide），又名溴甲烷，分子式为CH3Br。纯品在常温下为无色的气体，工业品（含量99%）经液化装入钢瓶中，为无色或带有淡黄色的液体，沸点3.6℃，熔点?93℃。
按我国农药毒性分级标准，溴甲烷属高毒农药，大鼠急性经口半数致死量（50% lethal dose，LD50）为100 mg/kg，急性吸入LD50为3120 mg/kg，在试验条件下，未见致癌作用。溴甲烷对人体有害，直接暴露下，能导致人眼和皮肤刺激，神经系统破坏，甚至死亡。由于溴甲烷属高毒农药，且本身无味，为安全起见，溴甲烷中均加入2%氯化苦作为警戒剂，商品名为溴灭泰。
溴甲烷是一种卤代烃类熏蒸剂，在常温下蒸发成比空气重的气体，同时具有强大的扩散性和渗透性，可有效杀灭土壤中的真菌、细菌、土传病毒、昆虫、螨类、线虫、杂草、啮齿动物等。广泛应用于土壤、仓库和运输工具消毒，建筑物熏蒸，以及植物检疫等。
溴甲烷作为熏蒸剂具有下列显著优点：①生物活性高、作用迅速，很低浓度可快速杀死绝大多数生物；②沸点低，低温下即可气化，不受环境温度限制；③化学性质稳定及水溶性小，应用范围广，可熏蒸含水量较高的物品；④穿透能力强，能穿透土壤、农产品、木器等，杀灭位于深层的有害生物；⑤使用多年后，有害生物的抗性上升很慢；⑥用于土壤消毒，可减少地下部病虫害的发生，并可减少氮肥的用量，显著提高农产品的产量及品质。因此，溴甲烷自20世纪40年代开始应用以来，一直是世界上应用最广泛的熏蒸剂。据联合国报告，1991年，全球溴甲烷在受控用途的年用量为644 180 t，2005年，用量降低到20 752 t[2006年溴甲烷技术选择委员会（MBTOC）评估报告]。
溴甲烷土壤消毒的施药方法主要有3种：①小罐“冷法”施药法（图1-1），溴甲烷小罐重681 g，放在一硬物上，然后搭建小拱棚，盖上塑料薄膜，四周用土埋实。然后隔着塑料薄膜将溴甲烷小罐压向开罐器，溴甲烷即释放出来。②大钢瓶“热法”施药法（图1-2），
图1-1 罐装溴甲烷“冷法”施药法
先将分布带铺设好，然后用一根防腐蚀管道接到分布带上，另一端连接到加热器中，加热器另一端连接到溴甲烷钢瓶上，然后用塑料薄膜埋好，四周用土压实，在确认没有泄漏后，将加热器温度加热到80℃，然后轻轻打开溴甲烷钢瓶阀门，溴甲烷将通过分布带施入土壤中。③注射施药法，采用专用的施药器（图1-3），将溴甲烷注射到土壤中，目前中国尚未采用这项技术。
图1-2 钢瓶溴甲烷“热法”施药法
图1-3 注射溴甲烷机械
一、溴甲烷对臭氧层的破坏
1. 臭氧层的概念
在平流层中，一部分氧气分子可以吸收小于240 μm波长的太阳光中的紫外线，并分解形成氧原子。这些氧原子与氧分子相结合生成臭氧，其中离地22～25 km臭氧浓度值达到最高，称其为臭氧层。
2. 臭氧层的作用
臭氧层是人类赖以生存的保护伞，主要有3个作用。其一为保护作用，臭氧层能够吸收太阳光中波长300 μm以下的紫外线、一部分UV-B（波长290～300 μm）和全部的UV-C（波长＜290 μm）。其中UV-B对地球上几乎所有形式的生物都有伤害，在封锁太阳辐射的过程中，臭氧本身也会发生相应的分解，这些分解的产物又可以成为下一步臭氧形成的必要原料。这种臭氧的生成与分解循环使地球上的人类和动植物免受UV-B的伤害。所以臭氧层犹如一件宇宙服保护着地球上的生物得以生存繁衍。其二为加热作用，臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气，由于大气温度结构在高度50 km左右有一个峰，地球上空15～50 km存在着升温层。正是由于臭氧的存在才有平流层的存在，而地球以外的星球因不存在臭氧和氧气，所以也就不存在平流层。大气的温度结构对大气的循环具有重要的影响，这一现象的起因也来自臭氧的高度分布。其三为温室气体的作用，在对流层上部和平流层底部，即在气温很低的这一高度，臭氧的作用同样非常重要。如果这一高度的臭氧减少，则会产生使地面气温下降的动力。因此，臭氧的高度分布及变化极其 重要。
3. 过多的UV-B对人类的影响
臭氧层耗减产生的直接结果就是太阳光中的UV-B辐射量达到地面的数量增加。适量的紫外线照射对人体的健康是有益的，它能增强肾上腺机能，提高免疫力，促进磷钙代谢，增强人体对环境污染物的抵抗力。但是长期反复照射过量紫外线将引起细胞内的DNA改变，细胞的自身修复能力减弱，免疫机能减退，皮肤发生弹性组织变性、角质化以致皮肤癌变，以及诱发眼球晶体发生白内障等。对陆生植物的生理和进化过程都会产生影响，可能间接地影响植物形态的改变和植物各部位物质的分配，对植物的竞争平衡、食草动物、植物致病菌和生物地球化学循环等都有潜在影响。已有确凿的证据证明，UV-B辐射对水生生态系统有害。同时，臭氧层的破坏还会使城市环境恶化，引起光化学烟雾污染。因平流层臭氧损耗而使阳光紫外线辐射的增加会加速建筑、喷绘、包装及电线电缆等所用材料，尤其是聚合物材料的降解和老化变质，全球每年由这一破坏作用造成的损失达数十亿美元。
4. 溴甲烷对臭氧层的破坏作用
在平流层当溴甲烷吸收高能的太阳辐射后，它就会释放一个具有高度反应态的溴自由基。这个溴自由基通过结合臭氧分子中的一个氧原子进而形成溴的单氧化物和一个氧分子的方式来攻击臭氧分子。在接下来的一系列连锁反应中，溴不断地破坏其他的臭氧分子（图1-4）。这一过程扰乱了平流层中臭氧自然的生成-分解循环，并且促使臭氧的破坏速度大于它的修复速度，最终结果就是臭氧层的防护作用被削弱。
图1-4 溴甲烷对臭氧层破坏的示意图（另见彩图）
尽管溴甲烷的应用程度比不上氯氟烃，但它对臭氧层的破坏性更大。高比例用于熏蒸的溴甲烷使这一过程成为人为排放物进入大气层的最为重要的全球来源。凭借这一过程及使用的方法，溴甲烷的排放量可以占到30%～85%。1994年，联合国环境规划署溴甲烷替代技术委员会估计，在全球范围内，用于熏蒸过程的溴甲烷的平均排放量为64%。排放主要发生在熏蒸过程中的3个阶段。
1）处理过程中的泄漏。
2）处理完后，通风或者是揭膜过程中。
3）处理后，当溴甲烷被土壤颗粒或者是其他物质吸收后，慢慢地被释放出来。
二、保护臭氧层国际公约
1976年，联合国环境规划署（UNEP）理事会第1次讨论了臭氧层破坏问题。在UNEP和世界气象组织（WMO）设立臭氧层协调委员会（CCOL）定期评估臭氧层破坏后，1977年召开了臭氧层专家会议。1985年3月由21个国家的政府和欧洲共同体签署了《维也纳公约》。《维也纳公约》敦促缔约国保护人类健康和环境不受臭氧消耗效应的影响，参与国政府加强在研究、观测和信息交流方面的合作。该公约缔约国承诺针对人类改变臭氧层的活动采取普遍措施以保护人类健康和环境。《维也纳公约》是一项框架性协议，不包含法律约束的控制和目标。截至2014年12月31日，共有197个缔约国签署了该公约。中国于1989年9月11日加入《维也纳公约》。
1987年9月，由联合国环境规划署组织的“保护臭氧层公约关于含氯氟烃议定书全权代表大会”在加拿大蒙特利尔市召开。出席会议的有36个国家、10个国际组织的140名代表和观察员，中国政府也派代表参加了会议。9月16日，24个国家签署了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》（以下简称《议定书》）。《议定书》规定了各签约国限制受控物质——最初为5种氯氟烃（CFC）和3种哈龙（Halon）的生产和消费必须采取的步骤。《议定书》及作为其基础的《维也纳公约》是第一个保护大气层的全球性条约。截至2014年12月31日，共有197个缔约方签署了该公约。中国于1991年6月14日加入《议定书》。
《议定书》的修正与调整如下：
《伦敦修正案》。1990年6月在伦敦会议所作的《伦敦修正案》采取了补充受控物质的方法，并对发展中国家提供技术和经济援助。《伦敦修正案》增加了10个CFC、四氯化碳和三氯甲烷，并对受控物质的限制规定了期限。生效日期：1992年8月10日。截至2014年12月31日，共有197个缔约方签署了该修正案，中国于1991年6月14日加入该修正案。
《哥本哈根修正案》。溴甲烷是1992年在《哥本哈根修正案》上被列为受控物质的。生效日期：1994年6月14日。截至2014年12月31日，共有197个缔约方签署了该修正案。中国于2003年4月22日加入该修正案。
《蒙特利尔修正案》。《蒙特利尔修正案》规定了消耗臭氧层物质进出口的一些措施。该修正案要求缔约方对所有受控物质建立进出口许可证制度，还规定了在缔约方和非缔约方之间禁止溴甲烷贸易。《蒙特利尔修正案》于1997年9月17日在蒙特利尔签署，1999年11月10日生效。截至2014年12月31日，共有197个缔约方签署了该修正案。中国于2010年5月19日加入该修正案。
《北京修正案》。《北京修正案》增加了一种新的受控物质即溴氯甲烷，要求从2002年起各缔约方禁止生产和消费（必要用途除外）此种物质。同时《北京修正案》第1次对氢氯氟烃（hydrochlorofluorocarbon，HCFC）的生产规定了控制条款。此外，《北京修正案》增加了很重要的一条，即禁止缔约方和非缔约方之间进行HCFC类物质贸易。《北京修正案》于1999年12月3日在北京签署，2002年2月25日生效。截至2013年2月15日，共有187个缔约方签署了该修正案。中国于2010年5月19日加入该修正案。
三、中国保护臭氧层淘汰溴甲烷的行动
2003年4月，中国政府正式签署《哥本哈根修正案》，成为世界上第142个签署该修正案的国家。
为顺利实施《议定书》规定的淘汰行动，蒙特利尔议定书多边基金执行委员会于第41次会议批准了中国的《甲基溴消费行业淘汰计划（消费一期）》，于第44次会议批准了中国的《甲基溴消费行业淘汰计划（消费二期）》。根据中国溴甲烷消费行业计划，2015年前要淘汰1087 t ODP吨溴甲烷的消费。溴甲烷消费行业淘汰主要涉及粮食仓储、烟草及农业3个行业。
1．粮食仓储行业溴甲烷的淘汰
中国粮食仓储行业淘汰溴甲烷项目从2004年年底正式启动，国家粮食局与环境保护部（原国家环保总局）于2006年5月签署了工作备忘录，由双方共同负责粮食仓储行业溴甲烷淘汰计划的实施和管理。经论证，粮食行业采用磷化氢膜下环流熏蒸技术和磷化氢与二氧化碳混合熏蒸技术作为溴甲烷替代技术。2007年1月1日，粮食仓储行业全面淘汰溴甲烷的使用。
2. 烟草行业溴甲烷的淘汰
中国烟草行业淘汰溴甲烷项目从2004年年底正式启动，国家烟草专卖局与环境保护部于2005年10月签署了工作备忘录，由双方共同负责烟草行业溴甲烷淘汰计划的实施和管理。烟草上溴甲烷的替代技术较成熟，普遍采用的是漂浮育苗技术。2008年1月1日，烟草行业全面淘汰溴甲烷的使用。
3. 农业行业溴甲烷的淘汰
中国农业行业溴甲烷淘汰项目于2006年启动，农业部与环境保护部于2006年6月签署了工作备忘录，由双方共同负责农业行业溴甲烷淘汰计划的实施和管理。2008年农业部成立了农业行业溴甲烷淘汰项目管理办公室，由其负责实施农业行业溴甲烷淘汰，并在河北省和山东省成立了省级项目管理领导小组。
中国农业行业溴甲烷的淘汰进度如图1-5所示。截至2013年1月1日，中国已淘汰597 t溴甲烷的使用。
图1-5 中国农业行业溴甲烷的淘汰进度示意图
第二章 土传病害的发生与危害
土传病害是指由土传病原物侵染引起的植物病害，属根病范畴。侵染病原包括真菌、细菌、放线菌、线虫等。其中以真菌为主，分为非专性寄生与专性寄生两类。非专性寄生是外生的根侵染真菌，如腐霉菌（Pythium spp.）引起苗腐和猝倒病、丝核菌引起苗立枯病。专性寄生是植物维管束病原真菌，典型的如尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）、黄萎轮枝孢（Verticillium albo-atum）等引起的萎蔫、枯死。土传病害多发生在温室大棚中，危害最为严重的是瓜果类疫病、根腐病、枯萎病、绵腐病、绵疫病、菌核病、蔓枯病、苗期猝倒病、
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