一種氯苯類揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤的生物炭-植物聯(lián)合修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污染環(huán)境修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種氯苯類揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤的生物炭-植物聯(lián)合修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多年來(lái)由于工農(nóng)業(yè)污染物的排放，土壤污染問(wèn)題已成為公眾高度關(guān)注的全球性環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題。土壤持久性有機(jī)污染物(POPs)污染問(wèn)題已成為我國(guó)典型的環(huán)境問(wèn)題并制約著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。由于POPS具有毒性、持久性、生物蓄積性和長(zhǎng)距離迀移性(Zhuet al.，2005)，土壤POPs污染不僅影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，還能通過(guò)食物鏈對(duì)人體健康產(chǎn)生威脅。因此，對(duì)POPs污染土壤的修復(fù)已成為解決我國(guó)當(dāng)前環(huán)境問(wèn)題的重要戰(zhàn)略導(dǎo)向。氯苯(CBs)是一種典型的氯代POPs。CBs可以通過(guò)直接施用、污水灌溉、大氣沉降等多種途徑進(jìn)入土壤。但由于其具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，進(jìn)入土壤后的CBs能夠重新?lián)]發(fā)至大氣并長(zhǎng)距離迀移。ffang&Jones(1994)研宄表明揮發(fā)是土壤中CBs的主要消減途徑，尤其是低氯代苯類，其亨利系數(shù)較高，揮發(fā)性較強(qiáng)。CBs從土壤揮發(fā)至大氣，不僅造成全球性的大氣污染、加大修復(fù)難度，而且導(dǎo)致人類直接暴露在CBs污染大氣中，嚴(yán)重威脅人體健康。另外，CBs的水解和光降解很有限，微生物降解是其主要的降解途徑。我們知道，土壤具有豐富的微生物資源，有些微生物通過(guò)自然變種，或通過(guò)形成誘導(dǎo)酶而逐步改變自身以適應(yīng)環(huán)境，能夠?qū)Bs降解或轉(zhuǎn)化(Wu et al.，2002)。另外，根際微域是土壤中最具活力的部分，是有機(jī)污染物快速消減的最重要介質(zhì)。根系分泌物可以提高土壤微生物的活性，可以提高土壤中POPs的生物有效性。
[0003]盡管對(duì)于有機(jī)污染物的植物修復(fù)已有相關(guān)專利報(bào)道，如專利申請(qǐng)200910184200.6，200610037639.2、Phytoremediat1n and rhizoremediat1n oforganic soil contaminants (Gerhardt, K.E., Huang, X.-D., Glick, B.R., Greenberg, B.M., 2009.!Potential and challenges.Plant Sciencel76, 20-30.等，但這些研宄均是基于揮發(fā)性低的持久性的有機(jī)污染物，與揮發(fā)性有機(jī)污染物性質(zhì)完全不同，并且不涉及對(duì)揮發(fā)性有機(jī)污染物的固定機(jī)制，同時(shí)，相關(guān)高揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤的修復(fù)研宄目前主要側(cè)重在熱脫附、熱抽提等物化修復(fù)措施的研宄中，如專利申請(qǐng)201320237148.8，生物修復(fù)措施基本空白，物化修復(fù)措施易破壞土壤結(jié)構(gòu)，成本高昂。相反，植物修復(fù)成本低廉，由于是在原位修復(fù)，可實(shí)現(xiàn)邊生產(chǎn)邊修復(fù)。如前所述，盡管利用植物修復(fù)如黑麥草在降解非揮發(fā)性有機(jī)污染物方面已有報(bào)道(如Dissipat1n of 3-6-ring polycyclic aromatichydrocarbons in the rhizosphere of ryegrass.P.Binet, J.M.Portal, C.Leyval.SoilB1logy&B1chemistry 32 (2000) 2011-2017.)，但是綜合檢索國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，對(duì)土壤中高揮發(fā)性有機(jī)污染物的固定-降解機(jī)制還未有報(bào)道，也未見(jiàn)報(bào)道利用黑麥草降解土壤中的高揮發(fā)性有機(jī)污染物，揮發(fā)性有機(jī)污染物在土壤中被固定之后能否被黑麥草根際降解是重要的還未被研宄的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]針對(duì)現(xiàn)有的受氯苯污染的土壤修復(fù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種氯苯類揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤的生物炭-植物聯(lián)合修復(fù)方法，用生物炭吸附固定土壤中揮發(fā)性有機(jī)污染物，通過(guò)種植植物提高根際環(huán)境中的微生物活性，通過(guò)根系生長(zhǎng)作用和根系分泌物逐步釋放吸附態(tài)污染物、降解污染物，可以減少揮發(fā)性有機(jī)污染物由土壤向大氣的揮發(fā)，強(qiáng)化土壤中揮發(fā)性有機(jī)物的降解，實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤的原位生物修復(fù)，以達(dá)到既減少污染物揮發(fā)、減少其隨食物鏈富集，又能安全高效降解污染物的目的。
[0006]2.技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明的原理:“固定-降解”兩步法的研宄思路來(lái)解決揮發(fā)性有機(jī)污染物污染土壤的修復(fù)問(wèn)題。這種“固定-降解”的措施是生物炭-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，首先發(fā)揮土壤-生物炭的匯的功能，讓揮發(fā)性污染物較多的吸附固定在土壤中，減少其對(duì)大氣的污染，同時(shí)減少其隨食物鏈迀移的風(fēng)險(xiǎn)，然后再發(fā)揮土壤微生物以及植物根際的降解功能將揮發(fā)性有機(jī)污染物徹底降解。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0009]一種氯苯類揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤的生物炭-植物聯(lián)合修復(fù)方法，包括如下步驟:
[0010]步驟一、向氯苯污染土壤中以質(zhì)量比為1% -2%的比例添加生物炭，調(diào)節(jié)土壤含水率至28%，并老化4周；
[0011]步驟二、在添加了生物炭的土壤中種植黑麥草(Lolium multiflorum Lam)，密度為每平方米1000-2000株，生長(zhǎng)90天割除地上部分。
[0012]更進(jìn)一步地，步驟一所述的氯苯為三氯苯、四氯苯或五氯苯。
[0013]更進(jìn)一步地，步驟一所述生物炭的制備方法為:首先將秸桿剪成碎段并在80°C下烘12h以烘干，然后轉(zhuǎn)移至加熱爐中炭化，初始爐溫200°C，程序升溫至300°C然后至500°C并保持1.5h，自然冷卻后研磨，并過(guò)0.25_篩而得。
[0014]更進(jìn)一步地，步驟二在種植黑麥草之前，種子需要經(jīng)過(guò)的處理為:選擇飽滿完整的黑麥草種子用3%過(guò)氧化氫溶液進(jìn)行消毒處理30min，去離子水沖洗干凈后置于燒杯中浸泡24h，后直接播種于添加了生物炭的氯苯污染土壤中。
[0015]更進(jìn)一步地，步驟二在種植黑麥草后，保持土壤最大添加持水量的70%左右。
[0016]3.有益效果
[0017]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0018](I)本發(fā)明的一種氯苯類揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤的生物炭-植物聯(lián)合修復(fù)方法，可以有效減少污染物由土壤向大氣中的揮發(fā)，減少其隨植物進(jìn)入食物鏈的風(fēng)險(xiǎn)，減少大氣中人體暴露風(fēng)險(xiǎn)，修復(fù)后揮發(fā)性有機(jī)污染物由土壤向大氣中的揮發(fā)減少70% -95%，生物富集減少95%，能夠?qū)⑽廴疚镌粡氐捉到?，降解率可達(dá)30% -60%，同時(shí)該技術(shù)不破壞土壤結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)邊生產(chǎn)邊修復(fù)。
[0019](2)本發(fā)明的方法，操作簡(jiǎn)便、成本低廉、環(huán)境友好、安全高效，土壤中添加生物炭還可以改良土壤，提高肥力，并且本發(fā)明亦適用于其它揮發(fā)性有機(jī)污染物污染土壤的修復(fù)。
[0020]本發(fā)明為揮發(fā)性有機(jī)物污染土壤修復(fù)提供了一種綠色環(huán)保、安全高效的修復(fù)措施
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為生物炭添加與否土壤中三氯苯的揮發(fā)量；
[0022]圖2為黑麥草種植與否土壤中三氯苯的降解率；
[0023]圖3為生物炭添加與否土壤中四氯苯的揮發(fā)量；
[0024]圖4為黑麥草種植與否土壤中四氯苯的降解率；
[0025]圖5為生物炭添加與否土壤中五氯苯的揮發(fā)量；
[0026]圖6為黑麥草種植與否土壤中五氯苯的降解率；
[0027]圖7為添加生物炭的田間處理中土壤中三氯苯揮發(fā)減少率；
[0028]圖8為添加生物炭的田間處理中蚯蚓對(duì)三氯苯的富集減少率；
[0029]圖9為黑麥草種植與否田間處理中土壤中三氯苯的降解率。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為進(jìn)一步理解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0031]實(shí)施例1
[0032]首先制備生物炭，將小麥秸桿剪成碎段并在80°C下烘12h以烘干，然后轉(zhuǎn)移至加熱爐中炭化，初始爐溫200°C，程序升溫至300°C然后至500°C并保持1.5h，自然冷卻后研磨，并過(guò)0.25mm篩而得。將制備的生物炭分別以占土壤干重的1%和2%的添加量加入到300gl, 2，4-三氯苯濃度為7 μ g g—1的污染土壤中，充分?jǐn)嚢杌靹?，然后轉(zhuǎn)移至1-L廣口瓶中，調(diào)節(jié)土壤含水率為28%，壓實(shí)土壤至密度為1.3g cnT3，用具有進(jìn)氣口和出氣口