CN107138512A - 一种利用矿化垃圾强化植物修复石油污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤修复领域，尤其涉及一种利用矿化垃圾强化植物修复石油污染土壤的方法。本发明提供的方法包括以下步骤：a)、矿化垃圾筛分后与石油污染土壤混合，得到混合土壤；所述筛分的筛网孔径为10～20mm；所述矿化垃圾的填埋龄为5～15年；b)、将植物种植到所述混合土壤中，混合土壤中的石油烃降解，得到修复后土壤。本发明通过向石油污染土壤中添加特定粒径和填埋龄的矿化垃圾，能够显著促进土壤微生物和土壤植物的生长，从而提高土壤中石油烃的降解效果和降解速率；而且向石油污染土壤中加入矿化垃圾，可以稀释土壤中石油烃的浓度，降低石油污染物对土壤微生物和植物的抑制作用，扩大植物修复的应用范围。

Description

一种利用矿化垃圾强化植物修复石油污染土壤的方法

技术领域

本发明属于土壤修复领域，尤其涉及一种利用矿化垃圾强化植物修复石油污染土壤的方法。

背景技术

随着石油石化行业的快速发展，石油开采、储存、运输等生产过程及泄漏事故造成的土壤污染日益严重。不仅造成土壤盐碱化、毒化，导致土壤破坏和废毁，而且其有毒物能通过农作物和地下水进入食物链***，最终直接危害人类，因此修复石油污染土壤具有重要意义。

近年来，生物修复法因比物化修复方法更经济、效果彻底、绿色环保等优势正成为石油污染土壤修复的主流手段，被美国环保总局推荐作为石油污染土壤修复的首选措施。而植物修复是指植物可以通过直接吸收和降解有机污染物及释放各种分泌物刺激微生物活性，以加强其生物转化作用和强化有机污染物在植物根部区域的矿化作用来降解土壤中的有机污染物，是生物修复的主要方法之一。

在植物修复过程中，植物与土壤微生物具有相互促进的作用，能协同修复石油污染土壤。植物生长时，其根系可以为微生物提供适宜的营养条件，保证微生物数目和维持其活性；反过来，微生物的旺盛生长，增强了对污染物的降解，也使植物有更优化的生长空间。在植物存在情况下，微生物数量会比无植物存在时提高1～2个数量级。植物还可以提高污染物的生物有效性，改良土壤物理结构，使水分、营养物质和微生物等更快更深入的扩散渗透。植物修复的成本相对较低，且不会破坏土壤原有的生态***，符合可持续发展战略，是目前石油污染土壤修复领域的研究热点之一。

但植物修复的修复效率较低，修复周期长。而且由于石油污染物对植物的发芽和生长有较强的抑制作用，导致植物修复的应用局限于低浓度的石油污染土壤。所以，如何提高植物修复技术的效率，缩短植物修复周期，扩大植物修复的应用范围，是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用矿化垃圾强化植物修复石油污染土壤的方法，本发明提供的方法对石油污染土壤的修复效率较高，能够扩大植物修复的应用范围。

本发明提供了一种利用矿化垃圾强化植物修复石油污染土壤的方法，包括以下步骤：

a)、矿化垃圾筛分后与石油污染土壤混合，得到混合土壤；所述筛分的筛网孔径为10～20mm；所述矿化垃圾的填埋龄为5～15年；

b)、将植物种植到所述混合土壤中，混合土壤中的石油烃降解，得到修复后土壤。

优选的，所述混合土壤中石油烃的含量≤5wt％。

优选的，筛分后矿化垃圾与石油污染土壤的质量比为(0.1～3)：1。

优选的，种植植物后，控制混合土壤的含水率为14～20wt％。

优选的，种植植物后，控制混合土壤的温度为5～35℃。

优选的，步骤b)中，种植植物的具体过程包括：

将植物的种子播种于所述混合土壤中，在土壤上部覆土。

优选的，所述覆土的厚度为0.5～1.0cm。

优选的，所述种子在进行播种之前，先进行消毒。

优选的，所述矿化垃圾采集自生活垃圾卫生填埋场。

优选的，所述植物包括紫花苜蓿、黑麦草、高羊茅和翅碱蓬中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明提供了一种利用矿化垃圾强化植物修复石油污染土壤的方法。本发明提供的方法包括以下步骤：a)、矿化垃圾筛分后与石油污染土壤混合，得到混合土壤；所述筛分的筛网孔径为10～20mm；所述矿化垃圾的填埋龄为5～15年；b)、将植物种植到所述混合土壤中，混合土壤中的石油烃降解，得到修复后土壤。本发明通过向石油污染土壤中添加特定粒径和填埋龄的矿化垃圾，能够显著促进土壤微生物和土壤植物的生长，从而提高土壤中石油烃的降解效果和降解速率；而且向石油污染土壤中加入矿化垃圾，可以稀释土壤中石油烃的浓度，降低石油污染物对土壤微生物和植物的抑制作用，扩大植物修复的应用范围；另外矿化垃圾本身是一种废物，储量巨大，将矿化垃圾用于修复石油污染土壤，还可以降低修复成本，实现“以废治废”。在本发明提供的优选技术方案中，选择特定种类的植物修复石油污染土壤，这些植物对多种重金属有很强的蓄集作用，可以提高矿化垃圾土地利用的安全性。实验结果表明，在相同的修复条件下，添加矿化垃圾的土壤中石油烃的降解效果和降解速度明显高于未添加矿化垃圾的土壤，土壤生态毒性大幅下降，石油烃降解酶活性、石油烃降解菌数量和多样性、土壤质量和肥力都显著提高。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种利用矿化垃圾强化植物修复石油污染土壤的方法，包括以下步骤：

a)、矿化垃圾筛分后与石油污染土壤混合，得到混合土壤；所述筛分的筛网孔径为10～20mm；所述矿化垃圾的填埋龄为5～15年；

b)、将植物种植到所述混合土壤中，混合土壤中的石油烃降解，得到修复后土壤。

在本发明中，首先对矿化垃圾进行筛分。其中，所述矿化垃圾是指在填埋场中填埋多年，基本达到稳定化，已可进行开采利用的垃圾；所述矿化垃圾的填埋龄为5～15年，优选为6～10年，具体可为7年、8年或9年；所述筛分的筛网孔径为10～20mm。在本发明中，可通过筛分获得特定粒径范围的矿化垃圾。筛分去除的主要为塑料、织物、玻璃、金属等对土壤有害的杂物，可回收利用。筛分后获得粒径≤20mm，具体可为≤10mm的矿化垃圾颗粒，其主要成分为腐殖土。在本发明中，筛分获得的矿化垃圾的孔隙度比较高、颗粒较大，可以起到土壤膨松剂的作用。本发明对所述矿化垃圾的来源没有特别限定，可采集自生活垃圾卫生填埋场。

矿化垃圾筛分后与石油污染土壤混合，得到混合土壤。其中，所述石油污染土壤优选为风干的石油污染土壤；所述石油污染土壤的石油烃含量可为(0.5～100)g/kg，具体可为30g/kg、50g/kg、60g/kg、或100g/kg。在本发明中，将矿化垃圾添加到石油污染土壤中有促进土壤中石油污染物降解，稀释土壤石油污染物浓度，缓解土壤中石油污染物对植物生长的抑制作用。虽然矿化垃圾在混合土壤中的含量越高，对石油污染物的降解效果越好，但也会增加土壤重金属污染的风险，因此也不宜过高。在本发明中，筛分后矿化垃圾与石油污染土壤的质量比优选为(0.1～3)：1，具体可为1:9、1:3、1:1、3:1。在本发明中，混合土壤中石油烃的含量优选≤5wt％，更优选为≤2.5wt％。

得到混合土壤后，将植物种植到所述混合土壤中。其中，所述植物包括但不限于紫花苜蓿、黑麦草、高羊茅和翅碱蓬中的一种或多种，优选紫花苜蓿。在本发明中，优选按照以下方式种植植物：将植物的种子播种于所述混合土壤中，在土壤上部覆土。其中，所述种子播种的量优选为0.5～4kg/亩，具体可为1.2～3.5kg/亩；所述覆土的厚度优选为0.5～1cm；所述种子在进行播种之前，优选先进行消毒，更优选为浸泡于2vol％的过氧化氢水溶液中消毒20min。种植植物后，对混合土壤的含水率和温度进行控制，含水率优选控制在14～20wt％，具体可为14wt％、17wt％、20wt％；温度优选温度控制在5～35℃，具体可为25℃。在植物的种植过程中，混合土壤中的石油烃不断降解，降解一段时间后，土壤中的石油烃去除率趋于稳定，得到修复后土壤。在本发明提供的一个实施例中，种植植物4个月后的混合土壤中石油烃含量已经达到环境治理标准。

本发明通过向石油污染土壤中添加特定粒径和填埋龄的矿化垃圾，能够显著促进土壤微生物和土壤植物的生长，从而提高土壤中石油烃的降解效果和降解速率；而且向石油污染土壤中加入矿化垃圾，可以稀释土壤中石油烃的浓度，降低石油污染物对土壤微生物和植物的抑制作用，扩大植物修复的应用范围；另外矿化垃圾本身是一种废物，储量巨大，将矿化垃圾用于修复石油污染土壤，还可以降低修复成本，实现“以废治废”。实验结果表明，在相同的修复条件下，添加矿化垃圾的土壤中石油烃的降解效果和降解速度明显高于未添加矿化垃圾的土壤，土壤生态毒性大幅下降，石油烃降解酶活性、石油烃降解菌数量和多样性、土壤质量和肥力都显著提高。

为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。

实施例1

采集生活垃圾卫生填埋场中填埋龄8年的矿化垃圾，过孔径为10mm筛，得到粒径小于10mm的矿化垃圾，待用。

在风干的石油污染土壤(石油烃含量50g/kg)按照矿化垃圾与石油污染土壤质量比1:1加入上述过筛后的矿化垃圾，搅拌均匀。添加矿化垃圾前后污染土壤理化生性质变化如表1所示。

表1添加矿化垃圾前后土壤理化生性质变化

通过表1中的数据可以看出，添加矿化垃圾后，土壤的生态毒性大幅下降，石油烃降解酶活性、石油降解菌数量和多样性、土壤质量和肥力也显著提高。

矿化垃圾与石油污染土壤混合后，得到混合土壤，将紫花苜蓿种子浸泡于2％的过氧化氢中消毒20min，洗净后均匀播种于混合土壤中，播种量为1.2kg/亩，上部覆土0.5～1.0cm。同时做无矿化垃圾对照组(含植物)、无植物对照组(含矿化垃圾)和清洁土壤对照组(含植物、无矿化垃圾和污染土壤)。

播种后，控制混合土壤温度为25℃，定时加水以保持20wt％的混合土壤含水率。

播种7天后，实验组的紫花苜蓿发芽率为85％，无矿化垃圾对照组的紫花苜蓿的发芽率为44.5％，清洁土壤对照组的紫花苜蓿发芽率为85％。

播种4个月后，实验组的石油烃降解率为91.07％，无矿化垃圾对照组和无植物对照组中石油降解率分别23.56％、73.70％(索氏提取，GC/FID法测定)；实验组株高为32cm，无矿化垃圾对照组株高为7cm。

在本发明中，石油烃降解率＝降解后土壤的石油烃总质量÷土壤初始石油烃总质量×100％。

实施例2

采集生活垃圾卫生填埋场中填埋龄8年的矿化垃圾，过孔径为10mm筛，得到粒径小于10mm的矿化垃圾，待用。

在风干的石油污染土壤(石油烃含量50g/kg)按照矿化垃圾与石油污染土壤质量比为1:9、1:3、1:1、3:1加入上述过筛后的矿化垃圾，搅拌均匀。

矿化垃圾与石油污染土壤混合后，得到混合土壤，将紫花苜蓿种子浸泡于2％的过氧化氢中消毒20min，洗净后均匀播种于混合土壤中，播种量为1.2kg/亩，上部覆土0.5～1.0cm。同时做无矿化垃圾对照组(含植物)。

播种后，控制混合土壤温度为25℃，定时加水以保持20wt％的混合土壤含水率。

播种7天后，矿化垃圾与石油污染土壤质量比为1:9、1:3、1:1、3:1的实验组的紫花苜蓿发芽率分别为62％、71.5％、85％、85％，无矿化垃圾对照组的紫花苜蓿的发芽率为44.5％。

播种4个月后，矿化垃圾与石油污染土壤质量比为1:9、1:3、1:1、3:1的实验组的石油烃降解率分别为60.89％、73.47％、91.07％、92.32％，株高分别为14cm、26cm、32cm、41cm；无矿化垃圾对照组的石油降解率分别23.56％，株高为7cm。

实施例3

采集生活垃圾卫生填埋场中填埋龄8年的矿化垃圾，过孔径为10mm筛，得到粒径小于10mm的矿化垃圾，待用。

在风干的石油污染土壤(石油烃含量50g/kg)按照矿化垃圾与石油污染土壤质量比1:1加入上述过筛后的矿化垃圾，搅拌均匀。

矿化垃圾与石油污染土壤混合后，得到混合土壤，将紫花苜蓿种子浸泡于2％的过氧化氢中消毒20min，洗净后均匀播种于混合土壤中，播种量为1.2kg/亩，上部覆土0.5～1.0cm。

播种后，控制混合土壤温度为25℃，定时加水以分别保持14wt％、17wt％、20wt％的混合土壤含水率。

播种7天后，含水率为14wt％、17wt％、20wt％的土壤中紫花苜蓿的发芽率分别为48％、83％、85％。

播种4个月后，土壤含水率为14wt％、17wt％、20wt％的土壤中石油烃降解率分别为89.43％、92.55％和91.07％，株高分别为21cm、32cm、34cm。

实施例4

采集生活垃圾卫生填埋场中填埋龄8年的矿化垃圾，过孔径为10mm筛，得到粒径小于10mm的矿化垃圾，待用。

在风干的石油污染土壤(石油烃含量50g/kg)按照矿化垃圾与石油污染土壤质量比1:1加入上述过筛后的矿化垃圾，搅拌均匀。

矿化垃圾与石油污染土壤混合后，得到混合土壤，将黑麦草种子浸泡于2％的过氧化氢中消毒20min，洗净后均匀播种于混合土壤中，播种量为3.5kg/亩，上部覆土0.5～1.0cm。同时做无矿化垃圾对照组(含植物)、无植物对照组(含矿化垃圾)和清洁土壤对照组(含植物、无矿化垃圾和污染土壤)。

播种后，控制混合土壤温度为25℃，定时加水以保持20wt％的混合土壤含水率。

播种7天后，实验组的黑麦草发芽率为59.5％，无矿化垃圾对照组的黑麦草的发芽率为5.5％，清洁土壤对照组的黑麦草发芽率为85％。

播种4个月后，实验组的石油烃降解率为89.61％，无矿化垃圾对照组和无植物对照组中石油降解率分别23.56％、73.70％。实验组株高为27cm，无矿化垃圾对照组株高为12cm。

实施例5

采集生活垃圾卫生填埋场中填埋龄8年的矿化垃圾，过孔径为10mm筛，得到粒径小于10mm的矿化垃圾，待用。

在风干的石油污染土壤(石油烃含量100g/kg)按照矿化垃圾与石油污染土壤质量比1:1加入上述过筛后的矿化垃圾，搅拌均匀。

矿化垃圾与石油污染土壤混合后，得到混合土壤，将紫花苜蓿种子浸泡于2％的过氧化氢中消毒20min，洗净后均匀播种于混合土壤中，播种量为1.2kg/亩，上部覆土0.5～1.0cm。同时做无矿化垃圾对照组(含植物)、无植物对照组(含矿化垃圾)和清洁土壤对照组(含植物、无矿化垃圾和污染土壤)。

播种后，控制混合土壤温度为25℃，定时加水以保持20wt％的混合土壤含水率。

播种7天后，实验组的紫花苜蓿发芽率为61.5％，无矿化垃圾对照组的紫花苜蓿的发芽率为40.5％，清洁土壤对照组的紫花苜蓿发芽率为85％。

播种4个月后，实验组的石油烃降解率为68.34％，无矿化垃圾对照组和无植物对照组中石油降解率分别14.11％、57.12％。实验组株高为23cm，无矿化垃圾对照组株高为2cm。

对比例1

采集生活垃圾卫生填埋场中填埋龄20年的矿化垃圾，过孔径为10mm筛，得到粒径小于10mm的矿化垃圾，待用。

在风干的石油污染土壤(石油烃含量50g/kg)按照矿化垃圾与石油污染土壤质量比1:1加入上述过筛后的矿化垃圾，搅拌均匀。

矿化垃圾与石油污染土壤混合后，得到混合土壤，将紫花苜蓿种子浸泡于2％的过氧化氢中消毒20min，洗净后均匀播种于混合土壤中，播种量为1.2kg/亩，上部覆土0.5～1.0cm。

播种后，控制混合土壤温度为25℃，定时加水以保持20wt％的混合土壤含水率。

播种7天后，紫花苜蓿发芽率为84％；播种4个月后，石油烃降解率为67.43％，株高为26cm。

对比例2

采集生活垃圾卫生填埋场中填埋龄8年的矿化垃圾，过孔径为2mm筛，得到粒径小于10mm的矿化垃圾，待用。

在风干的石油污染土壤(石油烃含量50g/kg)按照矿化垃圾与石油污染土壤质量比1:1加入上述过筛后的矿化垃圾，搅拌均匀。

矿化垃圾与石油污染土壤混合后，得到混合土壤，将紫花苜蓿种子浸泡于2％的过氧化氢中消毒20min，洗净后均匀播种于混合土壤中，播种量为1.2kg/亩，上部覆土0.5～1.0cm。

播种后，控制混合土壤温度为25℃，定时加水以保持20wt％的混合土壤含水率。

播种7天后，紫花苜蓿发芽率为85％；播种4个月后，石油烃降解率为49.62％，株高为34cm。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用矿化垃圾强化植物修复石油污染土壤的方法，包括以下步骤：

a)、矿化垃圾筛分后与石油污染土壤混合，得到混合土壤；所述筛分的筛网孔径为10～20mm；所述矿化垃圾的填埋龄为5～15年；

b)、将植物种植到所述混合土壤中，混合土壤中的石油烃降解，得到修复后土壤。

2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述混合土壤中石油烃的含量≤5wt％。

3.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，筛分后矿化垃圾与石油污染土壤的质量比为(0.1～3)：1。

4.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，种植植物后，控制混合土壤的含水率为14～20wt％。

5.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，种植植物后，控制混合土壤的温度为5～35℃。

6.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤b)中，种植植物的具体过程包括：

将植物的种子播种于所述混合土壤中，在土壤上部覆土。

7.根据权利要求6所述的修复方法，其特征在于，所述覆土的厚度为0.5～1.0cm。

8.根据权利要求6所述的修复方法，其特征在于，所述种子在进行播种之前，先进行消毒。

9.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述矿化垃圾采集自生活垃圾卫生填埋场。

10.根据权利要求1～9任一项所述的修复方法，其特征在于，所述植物包括紫花苜蓿、黑麦草、高羊茅和翅碱蓬中的一种或多种。