本發(fā)明屬于污染土壤修復(fù)領(lǐng)域，特別涉及一種針對重金屬和有機(jī)物復(fù)合污染土壤的修復(fù)技術(shù)。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著我國工業(yè)化和城市化的不斷推進(jìn)，在改善人民生活水平的同時(shí)，對人類賴以生存的基礎(chǔ)-土壤也造成了嚴(yán)重的污染。土壤污染包括無機(jī)物污染和有機(jī)物污染。重金屬污染屬于無機(jī)物污染，主要來源于由人類活動導(dǎo)致的土壤中重金屬含量增加，具有不可降解性和較強(qiáng)的移動性，自然凈化耗時(shí)較長；石油類碳?xì)浠衔锖投喹h(huán)芳烴(PAHs)污染屬于有機(jī)物污染，主要來源于化學(xué)工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)劝l(fā)面，其中PAHs具有致癌、致畸、致突變性等特點(diǎn)。土壤重金屬污染和多環(huán)芳烴污染容易引起環(huán)境連鎖反應(yīng)，造成食物鏈的污染，進(jìn)而危害人體健康。如何去除污染土壤中的重金屬和多環(huán)芳烴，已成為環(huán)境研究領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。目前，國內(nèi)外用于污染土壤的治理方法包括物理法、化學(xué)法和生物法。物理法和化學(xué)法主要用于重金屬污染土壤的治理，修復(fù)效率高但投資較大；生物法主要用于有機(jī)污染土壤的治理，治理費(fèi)用低廉，但修復(fù)周期較長。有機(jī)物污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)主要有：自然衰減法、土地耕作法、生物強(qiáng)化法、堆肥法、生物泥漿法、植物修復(fù)法和根際修復(fù)法。生物修復(fù)技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)、有效、環(huán)境友好的土壤修復(fù)方法，具有價(jià)格低廉、適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡單的優(yōu)點(diǎn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，重金屬-有機(jī)物復(fù)合污染的情況日趨嚴(yán)重，研究開發(fā)環(huán)境友好、成本低廉的組合工藝是土壤復(fù)合污染修復(fù)的發(fā)展方向。目前，國內(nèi)外都在大力發(fā)展物化-生物組合修復(fù)土壤技術(shù)。目前，已有多例修復(fù)有機(jī)－重金屬復(fù)合污染土壤的報(bào)道。申請?zhí)枺?00910219623.7和200910219798.8提供了一種利用EGTA檸檬酸+水楊酸強(qiáng)化植物修復(fù)鎘－多環(huán)芳烴污染土壤的技術(shù)，但該方法獲得的多環(huán)芳烴去除率較低，僅為25.3％－30.2％，且針對的重金屬僅為鎘一種，因此不適合高污染的煤制氣廠污染土壤。申請?zhí)?01010558286.7提供了一種淋洗修復(fù)有機(jī)－重金屬復(fù)合污染土壤的方法，該方法主要使用十二烷基硫酸鈉和乙二胺二琥珀酸對受污染土壤進(jìn)行漫灌處理，但該方法針對的有機(jī)污染物主要是氯苯和三氯乙烯類物質(zhì)，但實(shí)施例里涉及的土壤五氯苯酚濃度僅為6.8mg/kg，如果污染物濃度較高，可能需要大量的淋洗液多次洗滌，造成成本大大增加，且其使用的化學(xué)淋洗劑對污染土壤的生態(tài)功能恢復(fù)具有潛在風(fēng)險(xiǎn)。申請?zhí)?01310129100.X提供了一種修復(fù)有機(jī)物與重金屬復(fù)合污染土壤的光化學(xué)法，但該法需要連續(xù)不斷的翻動土壤，否則光催化降解反應(yīng)只能作用于土壤表面，另外該法要用到人工光源，增加了成本，如果采用自然光照，則易受到季節(jié)和天氣影響，而且該法針對的是低濃度的農(nóng)藥和除草劑污染土壤，此外雖然重金屬離子被還原為單質(zhì)或低毒性的低價(jià)態(tài)金屬離子，但其停留在土壤里而并未被從土壤中去除，因此這些重金屬仍然會進(jìn)一步被空氣中的氧氣氧化為高價(jià)態(tài)的毒性金屬離子。與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)是化學(xué)－微生物聯(lián)合修復(fù)法。申請?zhí)?01210486441.8提供了一種修復(fù)多環(huán)芳烴和重金屬復(fù)合污染場地的方法，該方法主要使用甲基β環(huán)糊精對土壤進(jìn)行淋洗，之后再接入多環(huán)芳烴降解菌進(jìn)行生物修復(fù)處理，但該法淋洗過程中涉及到加熱及超聲儀器的使用，如果針對大規(guī)模的修復(fù)工程實(shí)踐，則其實(shí)施難度較大且成本較高。此外，申請?zhí)?01010002824.4提供了一種通過添加生物表面活性劑和多環(huán)芳烴降解菌來強(qiáng)化動物糞便堆肥化處理污染土壤的方法，但該法引入的外源降解菌在一些情況下不能對土著微生物形成競爭優(yōu)勢而有效發(fā)揮作用，且未涉及重金屬污染的問題。而以分離為目的的土壤化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)，可快速將污染物從土壤中移除，短時(shí)間內(nèi)完成高濃度重金屬污染土壤的治理，而且治理費(fèi)用相對較低廉，已成為重金屬污染土壤快速修復(fù)技術(shù)研究的熱點(diǎn)和發(fā)展方向之一。但是目前研究中所采用的淋洗劑都具有一定的局限性。如專利CN102500612A利用二乙胺四乙酸納(Na2EDTA)溶液作為淋洗劑淋洗重金屬污染土壤，有效去除土壤中的鎘和鉛，并利用Na2S·9H2O來沉淀濾液中的重金屬，使Na2EDTA重新得到釋放，從而使淋洗劑循環(huán)使用，降低了淋洗成本，但Na2EDTA生物降解性較差，會造成土壤的二次污染。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種切實(shí)有效的修復(fù)重金屬-有機(jī)物復(fù)合污染土壤的組合工藝——“異位物化淋洗-原位生物降解-植物修復(fù)”組合工藝。本發(fā)明的目的可通過下述方式來實(shí)現(xiàn)：通過異位物化淋洗-原位生物降解-植物修復(fù)的方式對土壤中的重金屬和有機(jī)污染物進(jìn)行處理，主要按下述步驟順序進(jìn)行：修建淋洗坡：用混凝土鋪筑長100米、寬10米的斜坡(斜坡面積1000m2)，坡度15度，斜坡兩側(cè)加裝1.0米高的護(hù)板；攤土：用裝載機(jī)鏟土、移位、碎土，土塊直徑不大于20cm。將污染土壤均勻攤鋪在斜坡上，厚度40cm；物化淋洗：將淋洗液均勻噴灑到土壤表面進(jìn)行淋洗，淋洗液自流進(jìn)入斜坡下端的淋洗液收集池，加入沉淀劑，使重金屬以沉淀的形式與淋洗液分離后進(jìn)行回收，再生的淋洗液用泵打回噴淋系統(tǒng)繼續(xù)淋洗，直至土壤中的重金屬含量低于標(biāo)準(zhǔn)限值；回填并投加微生物：將淋洗后的土壤進(jìn)行回填，回填深度0.5米，回填過程中投加有機(jī)質(zhì)、營養(yǎng)物和微生物，與土壤混合均勻；強(qiáng)化生物降解：每天向生物培養(yǎng)池中加入自來水、微生物和生物培養(yǎng)基，曝氣培養(yǎng)后噴灑至污染土壤表面；在回填的土壤表面均勻投撒微生物和培養(yǎng)基，將生物培養(yǎng)池培養(yǎng)的生物混合液均勻噴灑到土壤表面，連續(xù)用水灌溉，灌溉水量150m3/天。以上過程連續(xù)進(jìn)行10天。自然晾曬至場地表層無積水。其中，需要說明的是，生物培養(yǎng)池用于培養(yǎng)微生物，其大小和材料無特殊要求。所述微生物為復(fù)合菌劑，含有適于石油類和多環(huán)芳烴降解的優(yōu)勢降解菌假單胞菌屬(Pseudomonas)和動性球菌屬(Planococcus)，都屬于商業(yè)化的菌株。生物培養(yǎng)基是人工配制的適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)，其組成無特殊要求。植物修復(fù)：依據(jù)污染物種類，種植適于該種污染物的植物，按地形畦塊套種，進(jìn)行植物修復(fù)。所述的物化淋洗，淋洗液為絡(luò)合劑EDTA和檸檬酸，沉淀劑為水溶性硫化物如硫化鈉等。其中，EDTA和檸檬酸均為水溶液，優(yōu)選的，EDTA和檸檬酸的濃度均為0.1mol/L，EDTA和檸檬酸的摩爾比為1:1。所述的回填并投加微生物，有機(jī)質(zhì)是雞糞和秸稈，營養(yǎng)物是培養(yǎng)基和復(fù)合肥，雞糞、秸稈、培養(yǎng)基、復(fù)合肥和微生物的投加量分別為10kg/m3土、2.5kg/m3土、1.5kg/m3土、1kg/m3土和0.2kg/m3土。所述的強(qiáng)化生物降解，培養(yǎng)微生物時(shí)投加微生物和培養(yǎng)基的量分別為0.25kg/m3水和10kg/m3水，持續(xù)曝氣4小時(shí)。所述的強(qiáng)化生物降解，在回填土壤表面投撒微生物和培養(yǎng)基，微生物和培養(yǎng)基的投加量分別為0.005kg/m3和0.05kg/m3。所述的植物修復(fù)，對于Mn污染土壤，種植商陸和早熟禾，商陸播種量1kg/1000m2，早熟禾播種量0.75-1.2kg/1000m2；所述的植物修復(fù)，對于Pb污染土壤，種植芥菜、香根草和紫花苜蓿，芥菜播種量3-4.5kg/1000m2，香根草播種量3kg/1000m2、紫花苜蓿播種量10-12kg/1000m2；所述的植物修復(fù)，對于Cu污染土壤，種植芥菜、香根草和蜈蚣草，芥菜播種量3-4.5kg/1000m2，香根草播種量3kg/1000m2，蜈蚣草播種量9kg/1000m2；所述的植物修復(fù)，對于As污染土壤，種植蜈蚣草和大葉井口邊草，蜈蚣草播種量9kg/1000m2，大葉井口邊草播種量3kg/1000m2；所述的植物修復(fù)，對于石油碳?xì)浠衔镂廴就寥?，種植紫花苜蓿和高羊茅，紫花苜蓿播種量10-12kg/1000m2，高羊茅播種量2.1kg/1000m2；所述的植物修復(fù)，對于多環(huán)芳烴污染土壤，種植紫花苜蓿和三葉草，紫花苜蓿播種量10-12kg/1000m2，三葉草播種量8-10kg/1000m2；在室外條件下，按上述的步驟修復(fù)二年后，土壤中的重金屬和多環(huán)芳烴含量可達(dá)加拿大土壤保護(hù)和污染場地修復(fù)政策(SoilProtectionandContaminatedSitesRehabilitationPolicy)的C標(biāo)準(zhǔn)(商業(yè)用地標(biāo)準(zhǔn))和中國國家標(biāo)準(zhǔn)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB15618-2009第二級標(biāo)準(zhǔn)(商業(yè)用地)。本發(fā)明可適用于Mn、Pb、As、Cu等重金屬污染土壤和石油類、多環(huán)芳烴類有機(jī)物污染土壤的修復(fù)。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)采用適于石油類和多環(huán)芳烴降解的優(yōu)勢降解菌，可有效地降解土壤中的污染物，縮短污染土壤的修復(fù)周期。(2)采用“異位物化淋洗-原位生物降解-植物修復(fù)”組合工藝對重金屬-有機(jī)物復(fù)合污染土壤進(jìn)行修復(fù)，可減少二次污染，降低土壤修復(fù)成本。其中，雞糞含大量的有機(jī)質(zhì)和土壤微生物所必需的氮磷鉀等營養(yǎng)成份，因此，加入畜禽糞便提高污染土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，為降解多環(huán)芳烴提供碳源，改變土壤環(huán)境，增強(qiáng)土壤中微生物群落活性，改變堆肥系統(tǒng)中堆體的空隙率，增強(qiáng)多環(huán)芳烴降解效果；此外，雞糞在堆肥過程中會產(chǎn)生大量的腐植酸，腐植酸因帶負(fù)電且陽離子代換量高，對土壤重金屬離子具有顯著的絡(luò)合吸附作用，可增強(qiáng)重金屬離子流動性，有助于后續(xù)的淋洗去除，可有效降低土壤游離態(tài)重金屬離子含量，減輕重金屬離子對土壤微生物的毒害。秸稈可提高堆肥系統(tǒng)中堆體的空隙率，增強(qiáng)多環(huán)芳烴降解效果。此外，秸稈還可吸附大量的微生物，增加土壤微生物的密度，提高多環(huán)芳烴的降解效果。(3)修復(fù)過程簡單易行，適宜修復(fù)各種規(guī)模的污染場地。(4)修復(fù)過程中投加農(nóng)家肥和秸稈，可顯著增強(qiáng)土壤肥力。附圖說明圖1是本發(fā)明修復(fù)重金屬-有機(jī)物復(fù)合污染土壤的工藝流程圖。具體實(shí)施方式下面列舉1個(gè)實(shí)例，對本發(fā)明加以進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不只限于這個(gè)實(shí)例。采用本發(fā)明修復(fù)加拿大Cu-PAHs復(fù)合污染土壤，具體實(shí)施方式如下：(1)修建淋洗坡：用混凝土鋪筑長100米、寬10米的斜坡(斜坡面積1000m2)，坡度15度，斜坡兩側(cè)加裝1.0米高的護(hù)板；(2)攤土：用裝載機(jī)鏟土、移位、碎土，土塊直徑不大于20cm。將污染土壤均勻攤鋪在斜坡上，厚度40cm；(3)物化淋洗：將0.1moL/L的淋洗液均勻噴灑到土壤表面進(jìn)行淋洗(淋洗液組成：EDTA+檸檬酸，EDTA和檸檬酸的濃度均為0.1mol/L，EDTA和檸檬酸的摩爾比為0.9-1.1:1)，噴淋為間歇運(yùn)行，每4個(gè)小時(shí)運(yùn)行1次，每次運(yùn)行2h，噴淋流速50L/h。噴頭數(shù)目50個(gè)/1000m2，定期取樣，檢測土壤中銅含量的變化。淋洗液自流進(jìn)入斜坡下端的淋洗液收集池(有效容積270m3)，每4天加入936.5kgNa2S，使銅離子以硫化物沉淀的形式與淋洗液分離后進(jìn)行回收，再生的淋洗液用泵打回噴淋系統(tǒng)繼續(xù)淋洗，直至土壤中的銅含量低于C標(biāo)準(zhǔn)限值(Cu：500mg/kg)；(4)回填并投加微生物：將淋洗后的土壤進(jìn)行回填，回填深度0.5米，回填過程中投加有機(jī)質(zhì)、營養(yǎng)物和微生物，與土壤混合均勻。微生物投加量為0.2kg/m3，培養(yǎng)基投加量為1.5kg/m3，復(fù)合肥投加量為1kg/m3，雞糞投加量為10kg/m3，秸稈投加量為2.5kg/m3；(5)強(qiáng)化生物降解：采用有效容積為20m3的微生物培養(yǎng)池，投加微生物和培養(yǎng)基，投加量分別為5kg和200kg，持續(xù)曝氣4小時(shí)，培養(yǎng)完成后噴灑到污染場地表面；在回填的土壤表面均勻投撒微生物和培養(yǎng)基，微生物和培養(yǎng)基的投加量分別為0.005kg/m3和0.05kg/m3：將生物培養(yǎng)池培養(yǎng)的生物混合液均勻噴灑到土壤表面，連續(xù)用水灌溉，灌溉水量150m3/天。以上過程連續(xù)進(jìn)行10天。自然晾曬至場地表層無積水。(6)植物修復(fù)：種植芥菜、香根草、蜈蚣草、紫花苜蓿和三葉草，按地形畦塊套種，進(jìn)行植物修復(fù)。芥菜播種量3-4.5kg/1000m2，香根草播種量3kg/1000m2、蜈蚣草播種量9kg/1000m2、紫花苜蓿播種量10-12kg/1000m2，三葉草播種量為8-10kg/1000m2。需要說明的是，具體的植物選擇可以根據(jù)具體的污染物進(jìn)行選擇，，在本實(shí)施例中，種植芥菜、香根草和蜈蚣草的目的是由于這三種植物對土壤中的銅有較好的富集作用，種植紫花苜蓿和三葉草用于修復(fù)土壤中的多環(huán)芳烴。如果國土壤中含有其它重金屬或有機(jī)污染物，應(yīng)針對不同的污染物種類選擇不同的植物進(jìn)行植物修復(fù)。(7)經(jīng)上述方式修復(fù)二年后，土壤中的污染物含量達(dá)到加拿大土壤保護(hù)和污染場地修復(fù)政策(SoilProtectionandContaminatedSitesRehabilitationPolicy)的C標(biāo)準(zhǔn)(商業(yè)用地)和中國國家標(biāo)準(zhǔn)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB15618-2009第二級標(biāo)準(zhǔn)(商業(yè)用地)(見表1)。表1修復(fù)前后污染物含量(mg/kg)污染物修復(fù)前修復(fù)后C標(biāo)準(zhǔn)GB15618-2009二級標(biāo)準(zhǔn)Cu709300500600苯并(a)芘11.00.81100.90苯并(b)熒蒽45.97.6109.3苯并(k)熒蒽15.15.2109.3苯駢(g,h,i)苝17.25.81093屈14.96.31093當(dāng)前第1頁1 2 3