專利名稱：苯并(a)芘污染土壤的異位修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污染土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及苯并(a)芘污染土壤的快速生物修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
多環(huán)芳烴是我國環(huán)境中的重要持久性有機(jī)污染物之一，尤其是苯并(a)芘的毒性通常占總多環(huán)芳烴毒性當(dāng)量的50%以上。土壤介質(zhì)作為多環(huán)芳烴的重要庫和匯，可通過食物鏈傳遞及放大作用，對(duì)生態(tài)和人體健康造成嚴(yán)重的潛在危害。因此，土壤中苯并(a)芘的快速去除一直是多環(huán)芳烴污染土壤修復(fù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種基于土壤pH、水分與溫度綜合調(diào)控的苯并(a)芘污染土壤異位修復(fù)方法。技術(shù)方案一種苯并(a)芘污染土壤的異位修復(fù)方法，采用恒溫恒濕的環(huán)境調(diào)控措施，具體修復(fù)方法為(1) 土壤顆粒準(zhǔn)備首先將污染土壤風(fēng)干，碾碎到粒徑約2 mm ； (2) 調(diào)節(jié)土壤酸堿度用稀鹽酸調(diào)節(jié)土壤PH到4. 5^5. 5 ； (3)調(diào)節(jié)土壤水分第一次調(diào)節(jié)土壤水分到40士5%田間持水量，攪拌混勻并平鋪成纊10 cm厚的土層，然后均勻加水使土壤水分到達(dá)60士5%田間持水量；(4)土壤培養(yǎng)放置40士2°C下避光恒溫、恒濕、透氣培養(yǎng)，持續(xù)時(shí)間為3(Γ40天，在不同污染土壤中苯并(a)芘的去除率可達(dá)37、9%。有益效果土壤水分和溫度是控制土壤微生物生長的重要環(huán)境因子。水分影響土壤的通氣狀況和氧化還原電位，影響苯并(a)芘的生物有效性和土壤微生物活性。微生物主要在好氧條件下對(duì)苯并(a)芘進(jìn)行氧化開環(huán)降解，水分條件既要能滿足微生物生長對(duì)水的要求，有要能滿足土壤有足夠的空隙，維持較高的氧化還原電位，有利苯并(a)芘的降解。土壤溫度影響酶促反應(yīng)的速度，在一定的范圍內(nèi)，提高溫度，通常會(huì)提高酶的活性，及其酶促反應(yīng)的速率。研究結(jié)果表明在土壤水分為田間持水量的60士5%左右，40士2°C培養(yǎng)觀天，三種污染土壤(加氣站，鋼鐵廠和焦化廠污染)中苯并(a)芘的去除率分別為99%，37. 8% 和66.5%。通過溫度和水分的綜合調(diào)控，對(duì)苯并(a)芘污染土壤具有較好的修復(fù)效果。


圖1.不同水分條件下土壤中苯并(a)芘含量變化； 圖2.不同溫度條件下土壤中苯并(a)芘含量變化；
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述 實(shí)施例1
1. 1供試土壤
供試土壤采自長江三角洲某典型多環(huán)芳烴污染農(nóng)田土壤。土壤樣品風(fēng)干，揀出雜質(zhì)，過 10目篩后備用。土壤基本理化性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)含量23. 4 g/kg，全氮1.44 g/kg，全磷0.86 g/kg，全鉀12.3 g/kg，陽離子代換量15.6 cmol/kg，pH值4. 5。土壤中苯并(a)芘為1.18 mg/kg01.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)
1. 2. 1水分條件實(shí)驗(yàn)
土壤水分設(shè)4個(gè)水平分別為田間持水量的21. 7%,43. 4%,65. 1%和86. 8%。稱取供試土壤50. 0 g于150 mL玻璃三角瓶中，加入所需量的無菌蒸餾水混勻后放置恒溫培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)。每個(gè)處理3次重復(fù)。在培養(yǎng)第10、20、30、50和80天取樣，經(jīng)冷凍干燥后過 60目篩，4°C保存供苯并(a)芘的分析。1.2. 3溫度條件實(shí)驗(yàn)
稱取100 g供試土壤，加入20 mL無菌蒸餾水，混勻后裝入250 mL玻璃三角瓶，再用滴管滴加5.0 mL蒸餾水，塞上硅膠塞，分別在溫度為25°C、40°C恒溫培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。在培養(yǎng)第10天、20天、40天和60天取樣，經(jīng)冷凍干燥后過60目篩，4°C 保存供苯并(a)芘的分析。1. 2. 3優(yōu)化條件驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
稱取供試土壤50. 0 g，加10 mL無菌蒸餾水混勻，裝入150 mL玻璃三角瓶，再滴加2. 5 mL蒸餾水，蓋上瓶塞，40°C避光培養(yǎng)，設(shè)3次重復(fù)。28天后結(jié)束培養(yǎng)，樣品經(jīng)冷凍干燥后測定苯并(a)芘含量。1.2.4擴(kuò)大培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)
稱取污染土壤5.0 kg，加1000 mL無菌蒸餾水混勻后平鋪成厚度為8 cm左右的土層， 再均勻加水250 mL，放置40°C恒溫培養(yǎng)箱中遮光培養(yǎng)40天。1. 3 土壤中苯并(a)芘的分析
稱取過60目篩的土壤樣品2. 00 g，按1:1比例與無水硫酸鈉充分混勻，用濾紙包好放入索氏提取管，用60 mL 二氯甲烷在53°C下連續(xù)提取M h。然后將二氯甲烷在38°C，413 mbar壓力下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，再加入2.0 mL環(huán)己烷溶解。另稱1. 0 g經(jīng)400°C下處理8 h的干燥硅膠于小燒杯中，加IOmL正已烷浸泡15min，然后裝硅膠柱。移液器吸取環(huán)已烷溶液 0. 50 mL過柱。用1:1正已烷和二氯甲烷混合液進(jìn)行洗脫，首次1.0 mL洗脫液棄去，再接 2.0 mL洗脫液于刻度試管中，用高純氮?dú)獯蹈伞＜?.0 mL乙腈溶解，用高效液相色譜測定。。高效液相色譜分析條件色譜柱為島津VP-ODS 150X4. 6，流動(dòng)相為乙腈和水，0. 8 mL/min,梯度洗脫程序?yàn)?0%乙腈20min 100%乙腈，柱溫30°C，進(jìn)樣量20 μ L，激發(fā)波長 296 nm，檢測波長404 nm，外標(biāo)法定量。方法檢出限小于0. 1 yg/L，在1.0 μ g/L—1000. 0 μ g/L范圍內(nèi)線性良好。1.4結(jié)果分析
41. 4. 1水分的影響
在不同水分條件下土壤中苯并(a)芘的含量動(dòng)態(tài)變化如附圖1所示。培養(yǎng)80天后， 21. 7%,43. 4%,65. 1%和86. 8%水分條件下土壤中苯并(a)芘的降解率分別為42. 5%,96. 6%、 96. 3%和34. 3%。在低水分(21. 7%)和高水分(86. 8%)條件下，土壤中苯并(a)芘的降解速率顯著低于土壤水分為43. 4%和65. 1%的處理。1.4. 2溫度的影響
兩種溫度條件下土壤中苯并(a)芘的含量變化如附圖2所示。在土壤水分為60%田間持水量，40°C培養(yǎng)20天，土壤苯并(a)芘的去除率達(dá)到75. 5%，顯著高于25°C培養(yǎng)的13. 7%。 處理60天后，25°C和40°C下，土壤苯并(a)芘分別去除了 86. 1%和90.6%?？梢?，40°C更有利于土壤中苯并(a)芘的去除。1. 4. 3優(yōu)化方法的處理效果
在水分為60%田間持水量，溫度為40°C條件下處理觀天后，土壤中苯并(a)芘含量降低了 99. 1% (對(duì)污染農(nóng)田土壤的監(jiān)測顯示，25個(gè)月后，土壤中苯并(a)芘的自然衰減量為 7.9%)?？梢姡銣睾銤竦木C合處理方法對(duì)污染土壤中苯并(a)芘具有快速的去除效果。1.4.4擴(kuò)大培養(yǎng)效果
對(duì)5. Okg污染土壤按照本方法處理40天后，取樣分析結(jié)果表明，土壤苯并(a)芘殘留量僅為6. 7 士 4. 7μ g/kg，去除率超過99%。 實(shí)施例2
1、從某鋼鐵廠附近農(nóng)田采集污染土壤，經(jīng)風(fēng)干后過2 mm篩，經(jīng)測土壤苯并(a)芘含量為 124 μ g/kg。2、稱取風(fēng)干污染土壤50.0 g，加10 mL無菌蒸餾水混勻，裝入150 mL玻璃三角瓶，
再滴加2. 5 mL蒸餾水，蓋上瓶塞，40°C避光培養(yǎng)，設(shè)3次重復(fù)。28天后結(jié)束培養(yǎng)，樣品經(jīng)冷凍干燥后測定苯并(a)芘含量。3、測試土壤苯并(a)芘含量為75 μ g/kg,去除率為37. 8%。 實(shí)施例3
1、從某焦化廠附近采集污染土壤，經(jīng)風(fēng)干后過2 mm篩，經(jīng)測土壤苯并(a)芘含量為251 u g/kg。2、稱取風(fēng)干污染土壤50.0 g，加10 mL無菌蒸餾水混勻，裝入150 mL玻璃三角瓶，
再滴加2. 5 mL蒸餾水，蓋上瓶塞，40°C避光培養(yǎng)，設(shè)3次重復(fù)。28天后結(jié)束培養(yǎng)，樣品經(jīng)冷凍干燥后測定苯并(a)芘含量。3、測試土壤苯并(a)芘含量為84 μ g/kg,去除率為66. 5%。以上分析結(jié)果表明，該苯并(a)芘污染土壤的異位修復(fù)方法不破壞土壤微生物結(jié)構(gòu)與功能，修復(fù)效果好，所需時(shí)間短、可行性強(qiáng)，是一項(xiàng)很有發(fā)展?jié)摿Φ沫h(huán)保型土壤修復(fù)技術(shù)。
權(quán)利要求
1. 一種苯并(a)芘污染土壤的異位修復(fù)方法，其特征在于采用土壤pH、水分和溫度的調(diào)控措施，具體修復(fù)方法為a.首先對(duì)污染土壤進(jìn)行風(fēng)干碾碎到粒徑約2mm ；b.然后用鹽酸調(diào)節(jié)土壤pH到4.5^5. 5 ；c.再采用二步法調(diào)節(jié)土壤水分，第一次調(diào)節(jié)土壤水分到40士5%田間持水量，混勻鋪平后再澆水到60 士 5%田間持水量；d.土層厚度為8 10 cm ；e.培養(yǎng)溫度維持在40士2°C，環(huán)境空氣要流通；f.連續(xù)培養(yǎng)土壤3(Γ40天。
全文摘要
一種苯并(a)芘污染土壤的異位修復(fù)方法，具體修復(fù)步驟為(1)土壤顆粒準(zhǔn)備首先將污染土壤風(fēng)干，碾碎到粒徑約2mm；(2)調(diào)節(jié)土壤酸堿度用稀鹽酸調(diào)節(jié)土壤pH到4.5~5.5；(3)調(diào)節(jié)土壤水分第一次調(diào)節(jié)土壤水分到40±5%田間持水量，攪拌混勻并平鋪成8~10cm厚的土層，然后均勻加水使土壤水分到達(dá)60±5%田間持水量；(4)土壤培養(yǎng)放置40±2℃下避光恒溫、恒濕、透氣培養(yǎng)，持續(xù)時(shí)間為30~40天，不同污染土壤中苯并(a)芘的去除率可達(dá)37~99%。
文檔編號(hào)B09C1/10GK102205345SQ201110073808
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者付登強(qiáng), 李振高, 滕應(yīng), 駱永明 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院南京土壤研究所