一種提高電動(dòng)-微生物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)制劑及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高電動(dòng)-微生物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)制劑及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤是人類(lèi)賴(lài)以生存、發(fā)展的根本，也是人類(lèi)生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。隨著人類(lèi)對(duì)化學(xué)品的依賴(lài)程度越來(lái)越高，有機(jī)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染也越來(lái)越嚴(yán)重。土壤中有機(jī)污染物主要包括揮發(fā)性有機(jī)污染物和半揮發(fā)性有機(jī)污染物。我國(guó)土壤有機(jī)污染物的主要種類(lèi)包括:石油烴類(lèi)污染物、多環(huán)芳烴、齒代烴類(lèi)污染物、農(nóng)藥類(lèi)污染物、多氯聯(lián)苯等有機(jī)污染物。土壤有機(jī)污染物可直接被人體攝入，甚至可能在體內(nèi)積累，影響人體生化和生理反應(yīng)，從而影響新陳代謝、發(fā)育和生殖功能，還可能影響人的智力發(fā)育水平，破壞神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)。
[0003]目前，土壤有機(jī)污染物的修復(fù)技術(shù)主要有化學(xué)修復(fù)、物理修復(fù)、生物修復(fù)、電動(dòng)修復(fù)、化學(xué)與生物相結(jié)合的修復(fù)技術(shù)等。電動(dòng)-微生物修復(fù)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型有機(jī)污染土壤原位修復(fù)技術(shù)，由于其修復(fù)效率高、成本低，對(duì)土壤性質(zhì)和生態(tài)破壞較小，因此受到廣大研宄者的關(guān)注。其基本原理是利用電場(chǎng)產(chǎn)生的各種電動(dòng)效應(yīng)增強(qiáng)地下環(huán)境中污染物的生物可利用性；或?qū)⒏鞣N添加物如活性微生物、營(yíng)養(yǎng)物和電子受體等輸送至污染區(qū)或生物活性區(qū)；或利用電流熱效應(yīng)和電極反應(yīng)為地下生物轉(zhuǎn)化過(guò)程提供適宜的溫度、PH和氧化還原條件；或通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接礦化有機(jī)物。
[0004]但是在電動(dòng)-微生物修復(fù)過(guò)程中，也存在一些問(wèn)題:(I)有機(jī)類(lèi)污染物的溶解度低、吸附能力強(qiáng)，受電場(chǎng)作用直接影響較小，不容易與微生物接觸；(2) 土壤pH易發(fā)生劇烈變化，形成酸性迀移帶和堿性迀移帶，影響微生物的活性；(3)地下污染區(qū)往往缺乏微生物代謝活動(dòng)需要氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物；(4)由于電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致土壤水分降低及離子濃度減少、電流強(qiáng)度降低。因此，為了進(jìn)一步提高電動(dòng)微生物的修復(fù)效率，在修復(fù)過(guò)程中加入表面活性劑、含有氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的電解質(zhì)及控制電場(chǎng)的運(yùn)行方式，不僅能夠提高污染物與微生物的接觸效率、提供充足的營(yíng)養(yǎng)鹽給微生物，而且能夠保持土壤pH不變和提高土壤電流強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種提高電動(dòng)-微生物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)制劑及使用方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種提高電動(dòng)-微生物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)制劑，制劑為10-20%增溶劑、40-60%電解質(zhì)，余量為水；所述的增溶劑為T(mén)riton Χ-100、β -環(huán)糊精、Bri j35中的一種或幾種。
[0008]所述增溶劑為T(mén)riton Χ-100、β -環(huán)糊精和Bri j35，添加量分別為T(mén)riton X-100占增溶劑質(zhì)量的5%、β -環(huán)糊精占增溶劑質(zhì)量的75%和、Brij35占增溶劑質(zhì)量的20%。
[0009]所述電解質(zhì)為K2HP04、KH2PO4,順4勵(lì)3溶液中的一種或幾種。
[0010]一種提高電動(dòng)-微生物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)制劑的使用方法，將修復(fù)制劑均勻的加入待修復(fù)土壤中，增溶劑的量為污染土壤質(zhì)量的0.1-0.5%，加入電解質(zhì)后土壤中C:N:P = 100:10-15:1-5，通過(guò)補(bǔ)加水的方式保持混合土壤的含水量為25%。
[0011]將所述混合修復(fù)制劑的待處理污染土壤裝入電動(dòng)修復(fù)土壤室中，密閉條件下施加恒壓直流電源，對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)。
[0012]其中，在土壤兩端插入不銹鋼電極，用導(dǎo)線將電極連接到恒壓直流電源，并接入電流表組成電路，通直流電場(chǎng)進(jìn)行修復(fù)，土壤室加蓋密封；
[0013]所述施加恒壓直流電源對(duì)待處理污染土壤進(jìn)行修復(fù)時(shí)定期監(jiān)測(cè)土壤中有機(jī)碳、總N和總P含量，根據(jù)數(shù)值補(bǔ)加修復(fù)制劑使待處理污染土壤中C:N:P滿足100:10-15:1_5。
[0014]所述直流電場(chǎng)強(qiáng)度為1.0-1.5V/cm，電場(chǎng)采用極性切換的運(yùn)行方式，電極極性切換間隔時(shí)間5-10min。
[0015]本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn):
[0016](I)本發(fā)明所用的增溶劑有助于有機(jī)污染物從土壤顆粒上解吸，從而提高污染物與微生物的接觸幾率。
[0017](2)本發(fā)明所用的電解質(zhì)不僅可以提高土壤電流強(qiáng)度，而且可為微生物提供氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
[0018](3)本發(fā)明所用的增溶劑和電解質(zhì)對(duì)環(huán)境影響小，避免了化學(xué)試劑對(duì)土壤的污染，而且成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的電動(dòng)-微生物修復(fù)裝置圖。
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的土壤中石油烴去除率變化圖。
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的土壤中多環(huán)芳烴去除率變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下通過(guò)具體的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0023]實(shí)施例所用的電動(dòng)-微生物修復(fù)裝置如圖1。圖中⑴表示直流電源(恒壓)，(2)繼電器，⑶轉(zhuǎn)換器，⑷電極，(5) 土壤室，(6)電流表。
[0024]實(shí)施例1
[0025]實(shí)施例中石油污染土壤采自遼河油田，去除雜質(zhì)后風(fēng)干，研磨過(guò)20目篩備用。土壤含油率為3.54%,有機(jī)碳含量為5.91 %、總氮0.15%,總磷0.047%。
[0026]本實(shí)施例設(shè)置2個(gè)處理，其中:處理I作為對(duì)照，在處理前和處理過(guò)程中不添加修復(fù)制劑；處理2在實(shí)驗(yàn)前添加修復(fù)制劑，并在處理過(guò)程中根據(jù)土壤中C、N、P比值的變化，進(jìn)行修復(fù)制劑的補(bǔ)加。
[0027]處理I是將污染土壤直接裝入土壤室，加水使土壤濕度為25 %。
[0028]處理2首先將污染土壤與修復(fù)制劑混合，使每千克土壤中修復(fù)制劑添加量為25g(增溶劑占20%、電解質(zhì)占52.7%、水分占27.3% )，25g修復(fù)制劑中含0.25g TritonΧ-100、3.75g0 -環(huán)糊精、1.0g Brij35、0.40g K2HPO4'0.2Ig KH2PO4和 12.57g NH4NO3;同時(shí)修復(fù)制劑加入到土壤后，其中增溶劑占污染土壤質(zhì)量的0.5%，土壤中C:N:P達(dá)到100:15:2，補(bǔ)水使土壤濕度為25%。
[0029]處理I和處理2均接種石油烴降解菌和施加直流電場(chǎng)，接種量為8.2 X 108cfu/g干土，電場(chǎng)強(qiáng)度為1.5V/cm，采用電極極性切換的運(yùn)行方式，極性切換時(shí)間間隔為5min。每5天采樣I次，跟蹤監(jiān)測(cè)土壤中石油烴、有機(jī)碳、總氮、總磷和濕地的變化，根據(jù)土壤中C、N、P、濕地變化適時(shí)補(bǔ)充修復(fù)制劑和水分，保證土壤中增溶劑量為污染土壤質(zhì)量的0.5%、土壤中C:N:P 達(dá)到 100:15:2、土壤濕度為 25%。
[0030]由測(cè)定結(jié)果(圖2)可以看出，處理2 土壤中石油烴去除率顯著提高，50d時(shí)較處理I的去除率提高38.7%，說(shuō)明本發(fā)明修復(fù)制劑可以有效提高有機(jī)污染土壤的電動(dòng)-微生物修復(fù)效率。
[0031]實(shí)施例2
[0032]實(shí)施例中污染土壤采自本溪鋼鐵公司附近，去除雜質(zhì)后風(fēng)干，研磨過(guò)20目篩備用。土壤16種優(yōu)先控制多環(huán)芳烴總含量為215.0mg/kg，有機(jī)碳含量為1.77%、總氮0.09 %，
總憐0.04 % ο
[0033]本實(shí)施例設(shè)置2個(gè)處理，具體處理方式同實(shí)施例1。
[0034]處理I是將污染土壤直接裝入土壤室，加水使土壤濕度為25 %。處理2首先將污染土壤與修復(fù)制劑混合，使每千克土壤中修復(fù)制劑添加量為1g (增溶劑占10 %、電解質(zhì)占57.1%、水分占 32.9% )，10g 修復(fù)制劑中含 0.05g Triton X_100、0.75g β -環(huán)糊精、0.2gBrij35、0.49g K2HP04、0.19g KH2POjP 5.03g NH 4N03;同時(shí)修復(fù)制劑加入到土壤后，其中增溶劑污染土壤質(zhì)量的0.1%，土壤中C:N:P達(dá)到100:15:3，補(bǔ)水使土壤濕度為25%。
[0035]處理I和處理2均接種多環(huán)芳烴降解菌和施加直流電場(chǎng)，接種量為6.5 X 18Cfu/g干土，電場(chǎng)強(qiáng)度為1.0V/cm，采用電極極性切換的運(yùn)行方式，極性切換時(shí)間間隔為lOmin。每7天采樣I次，跟蹤監(jiān)測(cè)土壤中16種多環(huán)芳烴、有機(jī)碳、總氮、總磷和濕度的變化，根據(jù)土壤中C、N、P和濕地變化適時(shí)補(bǔ)充修復(fù)制劑和水分，保證土壤中增溶劑為污染土壤質(zhì)量的0.1%、土壤中 C:N:P 達(dá)到 100:15:3、土壤濕度為 25%。
[0036]由測(cè)定結(jié)果(圖3)可以看出，處理2 土壤中多環(huán)芳烴的去除率顯著提高，70d時(shí)較處理I的去除率提高29.0%，說(shuō)明本發(fā)明修復(fù)制劑可以有效提高有機(jī)污染土壤的電動(dòng)-微生物修復(fù)效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高電動(dòng)-微生物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)制劑，其特征在于:制劑為10-20 %增溶劑、40-60 %電解質(zhì)，余量為水；所述的增溶劑為T(mén)ri tonX-100、β -環(huán)糊精、Bri j35中的一種或幾種。
2.按權(quán)利要求1所述的提高電動(dòng)-微生物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)制劑，其特征在于:所述增溶劑為T(mén)riton Χ-100、β -環(huán)糊精和Bri j35，添加量分別為T(mén)riton X-100占增溶劑質(zhì)量的5%、β -環(huán)糊精占增溶劑質(zhì)量的75%和、Brij35占增溶劑質(zhì)量的20%。
3.按權(quán)利要求1所述的提高電動(dòng)-微生物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)制劑，其特征在于:所述電解質(zhì)為K2HP04、KH2P04、NH4NO3溶液中的一種或幾種。
4.一種權(quán)利要求1所述的提高電動(dòng)-微生物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)制劑的使用方法，其特征在于:將修復(fù)制劑均勻的加入待修復(fù)土壤中，增溶劑的量為污染土壤質(zhì)量的0.1-0.5%，加入電解質(zhì)后土壤中C:N:P = 100:10-15:1_5，通過(guò)補(bǔ)加水的方式保持混合土壤的含水量為25%。
5.按權(quán)利要求4所述的提高電動(dòng)-微生物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)制劑的使用方法，其特征在于: 將所述混合修復(fù)制劑的待處理污染土壤裝入電動(dòng)修復(fù)土壤室中，密閉條件下施加恒壓直流電源，對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)。
6.按權(quán)利要求5所述的提高電動(dòng)-微生物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)制劑的使用方法，其特征在于: 所述施加恒壓直流電源對(duì)待處理污染土壤進(jìn)行修復(fù)時(shí)定期監(jiān)測(cè)土壤中有機(jī)碳、總N和總P含量，根據(jù)數(shù)值補(bǔ)加修復(fù)制劑使待處理污染土壤中C:N:P滿足100:10-15:1-5。
7.按權(quán)利要求4所述的提高電動(dòng)-微生物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)制劑的使用方法，其特征在于:所述直流電場(chǎng)強(qiáng)度為1.0-1.5V/cm,電場(chǎng)采用極性切換的運(yùn)行方式，電極極性切換間隔時(shí)間5-10min。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于環(huán)境修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高電動(dòng)-微生物修復(fù)有機(jī)物污染土壤的修復(fù)制劑及使用方法。制劑為10-20％增溶劑、40-60％電解質(zhì)，余量為水；所述的增溶劑為T(mén)riton X-100、β-環(huán)糊精、Brij35中的一種或幾種。本發(fā)明修復(fù)制劑不僅能夠提高污染物與微生物的接觸效率，而且能夠保持土壤pH不變、提高土壤電流強(qiáng)度和提供充足營(yíng)養(yǎng)鹽給微生物，使電動(dòng)修復(fù)效率提高30％以上。
【IPC分類(lèi)】B09C1-10, B09C1-00, C09K101-00, C09K17-40
【公開(kāi)號(hào)】CN104624622
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410850249
【發(fā)明人】李鳳梅, 郭書(shū)海, 楊雪蓮, 吳波, 梁玉海
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日