CN108971221B - 一种修复硝基苯类污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污染土壤修复技术领域，具体而言，涉及一种修复硝基苯类污染土壤的方法。所述方法包括：在原位淋洗后，用土著微生物培养得到的功能菌群进行原位修复；所述土著微生物所用的培养液包括诱导底物，所述诱导底物包括苯酚、邻苯二酚的一种或两种组合。使用原位淋洗协同土著微生物强化修复硝基苯类污染土壤，去除效果显著，可快速起效且稳定持久，无需长期持续投加，工艺合理，成本低廉，易于推广实施，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。

Description

一种修复硝基苯类污染土壤的方法

技术领域

本发明涉及污染土壤修复技术领域，具体而言，涉及一种修复硝基苯类污染土壤的方法。

背景技术

硝基苯类物质是重要的化工原料，广泛应用于国防、印染、塑料、农药、医药等领域。随着工业化进程的加快，越来越多的硝基苯类物质随工业废水、废渣进入土壤和地下水。硝基苯类物质能够通过皮肤和呼吸道被人体吸收，造成中毒甚至死亡，对人类健康和生态环境构成严重威胁，多种此类化合物已被美国环保署(EPA)列为优先控制污染物。目前，硝基苯污染土壤的修复方法主要有化学还原、化学氧化、热脱附、土壤淋洗和生化处理等。但是，由于惰性基团硝基的存在，单一的修复方法通常处理效果有限，或处理成本过高，因此，复合工艺成为国内外学者研究的热点。例如，中国专利CN104511476A公开了一种零价铁还原-化学氧化联合工艺，对土壤中氯代硝基苯去除率达到88.3～95.8％。中国专利CN103624074B公开了一种混合表面活性剂增溶与芬顿氧化联用的修复方法，适用于高浓度氯代硝基苯的修复。

然而，传统的物理、化学方法处理成本较高，易产生二次污染，对某些中间产物降解不彻底。相比之下，生化法具有经济、高效、处理彻底、无二次污染等优点，在硝基苯污染土壤修复中具有显著优势。

生物强化是土壤生物修复领域中的一类重要技术，通过向土壤中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种，以去除某一种或某一类有害物质。目前为止，国内外研究热点在于寻找或构建高效降解菌种，通过单一菌种或其相互间的复配制备生物菌剂，用于土壤修复。国内外已有较为成熟的生物菌剂产品投入市场，但类似产品均为外源菌种，且菌种组成较为单一，对特定的土壤环境适应性较差，在土壤中难以成为优势菌种，需长期持续投加，加之高效菌种的分离、构建难度大，研发周期长，因此菌剂产品大多价格昂贵，运行成本偏高，并且外源菌种的投加还有可能因与土著菌种生态位重叠而造成生物安全性问题。另外，依靠目前生物技术仅能分离自然界1％左右的菌种，多数菌种无法分离，因此生态环境中土著微生物对污染物降解的巨大潜力尚未充分发掘。

单一的生物修复方法也存在明显的局限性，例如修复周期长，对高浓度污染物处理能力有限等。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种修复硝基苯类污染土壤的方法，所述方法使用原位淋洗协同土著微生物强化修复硝基苯类污染土壤，去除效果显著，可快速起效且稳定持久，无需长期持续投加，工艺合理，成本低廉，易于推广实施，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种修复硝基苯类污染土壤的方法，包括：在原位淋洗后，用土著微生物培养得到的功能菌群进行原位修复；所述土著微生物所用的培养液包括诱导底物，所述诱导底物包括苯酚、邻苯二酚的一种或两种组合。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)利用本发明修复硝基苯类污染土壤，适用的污染物浓度范围广，污染物去除效果显著，对各种浓度水平的污染物去除率均可达到99％以上；

(2)本发明利用土著微生物构建功能菌群，有效菌种浓度高，适应性强，注入污染土壤环境后可快速起效且稳定持久，不存在生物安全性问题，并且无需长期持续投加，运行成本低廉；

(3)本发明将淋洗、生物强化工艺有机结合，一方面，先进行土壤淋洗，大幅降低污染物浓度，避免了高浓度污染物直接采用生物修复造成的修复周期长、去除效果不佳的问题，另一方面，生物强化解决了淋洗工艺对低浓度污染物去除不彻底的问题，并且能够将残留在土壤中的淋洗剂彻底降解，避免二次污染；

(4)综合来看，本发明以淋洗和生物强化技术为核心，充分结合微生物驯化、共代谢等技术原理和思想，创造性地提出一套原位淋洗协同土著微生物强化修复硝基苯类污染土壤的方法，各工艺步骤设计合理，操作简单，成本低廉，易于推广实施。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施方式中的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

本发明为一种修复硝基苯类污染土壤的方法，包括：在原位淋洗后，用土著微生物培养得到的功能菌群进行原位修复；所述土著微生物所用的培养液包括诱导底物，所述诱导底物包括苯酚、邻苯二酚的一种或两种组合。

本发明针对现有技术存在的上述不足，将生物强化技术与原位淋洗技术有机结合，充分利用硝基苯类污染土壤自身的土著微生物资源，提供了一种原位淋洗协同土著微生物强化修复硝基苯类污染土壤的方法。本发明所述方法对硝基苯类污染物去除效果良好，淋洗工艺对高浓度硝基苯类污染物去除效果显著，生物强化功能菌群的构建基于原场地土著微生物，适应性强，投加后可快速起效且稳定持久，无需长期持续投加，克服了上述单一菌种和外源菌种存在的不足，对淋洗处理后的低浓度污染物去除彻底，并且能够有效去除土壤中残留的淋洗剂。本发明工艺合理，成本低廉，易于推广实施，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。

诱导底物为苯酚、邻苯二酚的一种或二者任意比例的组合。苯酚相对于硝基苯类物质，更易生物降解，在苯酚的好氧生物降解过程中，能够产生将苯环彻底矿化所需的酶，邻苯二酚是苯酚降解过程中重要的中间产物，也是产生上述酶的重要底物，因此添加苯酚、邻苯二酚作为诱导底物，有助于迅速形成降解硝基苯类物质的酶***，加速生物强化过程。

在一些实施方式中，所述培养液还包括基础培养液、共代谢底物和所述硝基苯类污染土壤中的污染物。

在一些实施方式中，含有所述土著微生物的土壤样品取自至少三处污染度不同的所述硝基苯类污染土壤中。

在待修复的硝基苯类污染场地内对高、中、低污染点位土壤进行等量均匀采样，混合土样即为未经强化的含土著微生物的土壤样品。

选择上述采样点，主要原因在于在长期受到硝基苯类物质污染的土壤中，通常情况下已经存在对污染物具备一定耐受能力和降解能力的土著微生物，易于强化培养，基于土著微生物构建的功能菌群作用于原土壤环境，适应能力强，可快速起效并形成优势菌种，无需长期持续投加，且不存在生物安全性问题。

在一些实施方式中，培养液配制完成后，进行接种。

在一些实施方式中，所述土壤样品接种于所述培养液中得到菌种；

所述培养液中的诱导底物、共代谢底物以及硝基苯类污染土壤中的污染物在所述接种前添加，相应成分的初始添加量满足终浓度分别为25～100mg/L、50～200mg/L以及5～25mg/L；

对所述菌种进行所述培养，所述培养包括一级培养和二级培养；

所述一级培养为连续培养3～5个周期，每个所述周期结束后，分别补充诱导底物、共代谢底物以及硝基苯类污染土壤中的污染物，相应成分补充的量分别为所述初始添加量的1.8～2.2倍；

所述二级培养前弃去所述一级培养后的培养液10～50％体积的上层培养液，并补充新的基础培养液至原体积，并分别补充诱导底物、共代谢底物以及硝基苯类污染土壤中的污染物，相应成分补充的量分别为所述初始添加量的3.6～4.4倍；

所述二级培养的培养时间为15～30d，培养多个周期，每个所述周期结束后，分别补充诱导底物、共代谢底物以及硝基苯类污染土壤中的污染物，相应成分补充的量分别为所述初始添加量的3.6～4.4倍，且最后一个周期的所述培养液降解所述诱导底物的速率不低于每天200mg/L；

所述二级培养最后一个周期结束后，得到含有所述功能菌群的菌种。

采用梯度增加底物浓度的方式进行菌群培养，目的在于淘汰无法适应高浓度硝基苯类物质的杂菌，使能够耐受并降解高含量硝基苯类物质的菌种成为优势菌群，提高其适应能力和处理能力，并在二级培养阶段大量富集。

在一些实施方式中，所述培养液中的诱导底物初始添加量的终浓度还可以为30mg/L、50mg/L、60mg/L、80mg/L、90mg/L等；共代谢底物初始添加量的终浓度还可以为80mg/L、100mg/L、120mg/L、150mg/L、180mg/L等；硝基苯类污染土壤中的污染物初始添加量的终浓度还可以为8mg/L、10mg/L、12mg/L、15mg/L、18mg/L、20mg/L、23mg/L等。

在一些实施方式中，在所述培养的过程中，除所述二级培养的最后一个周期外的每个周期的培养终点均为所述培养液中的诱导底物去除率超过90％。

在一级培养中，当诱导底物去除率达到90％以上时为一个周期，补充诱导底物、共代谢底物以及硝基苯类污染土壤中的污染物，补充的量为接种量的1.8～2.2倍(该范围内结果基本一致)，每个周期的补充量均相同，连续培养3～5个周期；在一些实施例中，还可以为培养4个周期。

在二级培养中，当诱导底物去除率达到90％以上时为一个周期，补充诱导底物、共代谢底物以及硝基苯类污染土壤中的污染物，补充的量为接种量的3.6～4.4倍(该范围内结果基本一致)，每个周期的补充量均相同，培养15～30d(在一些实施例中，所述培养的时间还可以为18d、20d、25d、28d等)，直到培养液降解诱导底物的速率不低于每天200mg/L(在一些实施例中，所述速率还可以为250mg/L、300mg/L、350mg/L、380mg/L等)。此时，功能菌群构建成功。

去除率检测的指标是诱导底物含量，即苯酚和邻苯二酚的含量，原因在于总酚的检测可采用化学法，数据及时，而硝基苯类物质的检测对设备要求更高，现场不易具备相应条件，因此检测数据具有一定的滞后性，总酚含量的降低与硝基苯类物质的降解具有相关性，因此通过检测诱导底物的含量来监测培养过程。如果现场具备硝基苯类物质检测条件，优先选择通过检测硝基苯类降解效果来控制培养过程。

在一些实施方式中，一级培养后，二级培养前，还包括停止曝气，静置2h，以更好的将一级培养后的培养液上清液分离，更好的完成二级培养前弃去所述一级培养后培养液10～50％体积的上层培养液这一步骤。

在一些实施方式中，所述培养的条件为水中溶氧量为2～4mg/L，温度为15～37℃。

一级培养和二级培养均可以在带有曝气设施的培养容器中进行，通过曝气可维持水中溶氧量2～4mg/L；在一些实施方式中，所述水中溶氧量还可以为2.5mg/L、3mg/L、3.5mg/L等。

在一些实施方式中，以所述土壤样品的干质量计，所述土壤样品的接种量为2～10g/L。

将土著微生物的土壤样品接入培养容器中，以所述土壤样品的干质量计，所述土壤样品的接种量为2～10g/L；在一些实施例中，所述接种量还可以为3g/L、5g/L、7g/L、9g/L等。

通过配制培养液、接种、一级培养、二级培养完成功能菌群的构建。

在一些实施方式中，上述功能菌群的构建过程在开放环境中进行，不需进行灭菌等操作，因此无需发酵罐等特殊设备，培养容器采用普通水池配以曝气设备即可，设备成本低廉。

对土著微生物菌群进行整体培养的优势还在于，对于传统生物技术无法分离培养的功能菌种，也可随菌群的培养过程优势生长，从而最大程度发挥土著微生物的处理能力，降低菌种培养的成本。

在一些实施方式中，所述共代谢底物包括乙醇、葡萄糖、乙酸钠、乳酸钠、琥珀酸钠中的一种或多种。

硝基苯类物质中的硝基为惰性基团，生物降解性较差，上述共代谢底物的添加有利于菌群对硝基苯类物质的降解。

在一些实施方式中，所述基础培养液包括：0.1～1％w/v基础无机盐培养基、0.1～1％w/v无机载体、0.005～0.1％w/v吐温80、水。

将以上成分混合即得基础培养液。其中表面活性剂吐温80的作用在于增加硝基苯类污染物的水溶性，降低表面张力，增加微生物与污染物的接触，促进生物细胞对污染物的吸收、降解。在一些实施例中，基础培养液还可以为0.5％w/v基础无机盐培养基、0.5％w/v无机载体、0.05％w/v吐温80、水；0.3％w/v基础无机盐培养基、0.8％w/v无机载体、0.01％w/v吐温80、水等。

在一些实施方式中，将以上成分在布有曝气设施的培养容器中混合均匀。

在一些实施方式中，所述基础无机盐培养基包括：以重量份计，NH₄NO₃ 8|～12份、K₂HPO₄ 4～6份、KH₂PO₄ 4～6份、CaCl₂ 0.8～1.2份、NaCl 1.8～2.2份、MgSO₄ 0.8～1.2份、MnSO₄ 0.05～0.15份、FeSO₄ 0.05～0.15份。

将以上成分混合即得基础无机盐培养基。该培养基提供了土著菌种富集培养所需氮、磷、微量元素。在一些实施例中，基础无机盐培养基还可以为NH₄NO₃ 10份、K₂HPO₄ 5份、KH₂PO₄ 5份、CaCl₂ 1份、NaCl 2份、MgSO₄ 1份、MnSO₄ 0.1份、FeSO₄ 0.1份等。

在一些实施方式中，所述无机载体为沸石粉、硅藻土、活性炭、碳酸钙的一种或多种。

无机载体的存在可为微生物附着生长提供场所，从而提高菌群浓度。

在一些实施方式中，所述培养液的pH为6～8。

调节pH为6～8更适宜微生物的生存、繁殖和强化。在一些实施例中，pH还可以为6.5、7、7.5等。

在一些实施方式中，所述原位淋洗的淋洗剂为任意比例的吐温80和正丁醇的组合物。

在一些实施方式中，所述淋洗剂的使用量为污染区域土壤孔隙体积的5～20倍。

在一些实施方式中，所述淋洗剂的质量浓度为3～30g/L。

在一些实施方式中，所述淋洗剂通过注射井注入污染区域上游。

将浓度为3～30g/L的复合淋洗剂通过注射井以5～20倍于污染区域孔隙体积的量注入污染区域的上游，在下游采用抽提井抽提地下水并在地面收集后按照常规方法进行处理，注射完成后继续抽提1～2倍于污染区域孔隙体积的地下水。

其中所述复合淋洗剂为吐温80和正丁醇的任意比例组合。采用表面活性剂与醇类物质作为淋洗剂，对硝基苯类污染物淋洗效果良好，土壤中的污染物至少可减量80％以上，降低进入后续生物降解阶段的污染物浓度。同时，土壤中残留的表面活性剂吐温80可增加硝基苯类污染物的水溶性，增加微生物与污染物的接触，促进生物细胞对污染物的吸收、降解。在一些实施例中，淋洗剂为10g/L吐温80和5g/L正丁醇、10g/L吐温80和20g/L正丁醇、2g/L吐温80和1g/L正丁醇等；使用量为污染区域土壤孔隙体积的8、10、15、18倍等。

在一些实施方式中，所述原位修复的方法包括，将含有所述功能菌群的培养液和营养液混合后加入到污染土壤中。

在一些实施方式中，所述营养液包括：按每升所述培养液计，500～1000mg易降解碳源、50～100mg尿素、15～30mg KH₂PO₄；所述易降解碳源包括乙醇、葡萄糖、乙酸钠中的一种或多种。

在一些实施例中，营养液还可以为：800mg易降解碳源、80mg尿素、20mg KH₂PO₄；600mg易降解碳源、90mg尿素、25mg KH₂PO₄；900mg易降解碳源、60mg尿素、28mg KH₂PO₄等。

在一些实施方式中，所述加入的体积为污染区域土壤孔隙体积的1～2倍。

在一些实施方式中，所述功能菌群的培养液和营养液通过注射井注入污染区域上游。

功能菌群构建完成后，首先检测培养液中硝基苯类物质的含量，确定硝基苯类物质降解完全后，在功能菌群中投加复合营养液，搅拌均匀；通过注射井将上述步骤A中的菌液注入污染区域的上游，注入体积为污染区域孔隙体积的1～2倍；期间进行运行维护：采用空气注入井进行低速低流量空气注入，每周取样检测污染物浓度，直到达到修复目标。

营养液的投加可补充土壤环境中的碳、氮、磷，使注入土壤中的功能菌群能够快速定殖并发挥作用。

功能菌群及复合营养液仅需一次性投加，后期无需继续补充。菌群投加后不仅能够对淋洗处理后的低浓度硝基苯污染物进行更进一步的去除，还能够将残留在土壤中的吐温80和正丁醇彻底降解，消除二次污染。

在一些实施方式中，所述硝基苯类污染土壤包括硝基苯土壤、硝基氯苯土壤、硝基苯酚土壤、硝基苯胺污染土壤的一种或多种。

所述土壤可以是单一污染物或复合污染物，使用本发明的修复方法均可有良好的修复效果。

在一些实施方式中，本发明以淋洗和生物强化技术为核心，充分结合表面活性剂增溶、微生物驯化、共代谢等技术原理和思想，创造性地提出一套原位淋洗协同土著微生物强化修复硝基苯类污染土壤的方法，各工艺步骤设计合理，操作简单，成本低廉，易于推广实施。

实施例1

某硝基苯污染地块土壤修复。

某化工厂旧址，土壤超标污染物为硝基苯，污染土方量为2400m³，最高污染浓度为465mg/kg，采用本工艺进行土壤修复，具体实施情况如下：

在该场地污染浓度分别为400mg/kg、260mg/kg、120mg/kg左右的点位采集等量的土壤样品，共采集2t。

采用有效容积为1000m³的水池配以曝气设施作为培养容器，按NH₄NO₃ 10份、K₂HPO₄5份、KH₂PO₄ 5份、CaCl₂ 1份、NaCl 2份、MgSO₄ 1份、MnSO₄ 0.1份、FeSO₄ 0.1份的比例称取基础无机盐培养基1t，投入水池中并加水至有效容积溶解完全，投加无机载体沸石粉1t，投加50kg吐温80，开启曝气，混合均匀即为培养液。

在上述培养液中投加60kg苯酚，100kg葡萄糖，18kg硝基苯，调节pH至7.5，将采集的2t土著微生物样品均匀投入水池中。

对接种后的培养液进行曝气培养，控制DO为3mg/L，温度自然，培养期间为春季，平均气温22℃，每24h检测培养液中总酚含量，降至6mg/L以下时，补充120kg苯酚，200kg葡萄糖，36kg硝基苯，继续培养，每当总酚降至12mg/L以下时再次补充，共培养4个周期。

停止曝气，静置2h，将300m³上层清液抽出至水处理设备处理后纳管排放，新配置300m3培养液，同时补充240kg苯酚，400kg葡萄糖，72kg硝基苯，继续曝气培养，每当总酚降至24mg/L以下时再次补充，连续培养20天后，培养液降酚速率达到300mg/(L.d)，功能菌群构建完成。

本场地土壤孔隙率为0.36，即孔隙体积为864m3。所用淋洗剂为10g/L吐温80和5g/L正丁醇，将淋洗剂通过注射井注入污染区域的上游，注入量为4320m3，同时在下游采用抽提井抽提地下水并在地面收集后按照常规方法进行处理，注射完成后继续抽提864m³地下水。

对淋洗后的土壤采样测定硝基苯含量，最高污染浓度为35mg/L。

功能菌群注入前，测定培养液中硝基苯的含量为0.1mg/L，在功能菌群中投加复合营养液，营养液成分及投加量为：葡萄糖500kg，尿素80kg，KH₂PO₄ 430kg，短暂开启曝气混合均匀。

通过注射井将菌液注入污染区域上游，注入量为1000m³。注入后，采用空气注入井进行低速低流量空气注入，每周取样检测污染物浓度，3个月后，硝基苯浓度降至1mg/kg以下，修复完成。

实施例2

某硝基氯苯污染地块土壤修复。

某地块发生硝基氯苯泄漏事故，经前期处理后，土壤中硝基氯苯浓度仍达到1300mg/L以上，污染土方量为300m³，采用本工艺进行土壤修复，具体实施情况如下：

在该场地污染浓度分别为1300mg/kg、800mg/kg、450mg/kg左右的点位采集等量的土壤样品，共采集2t。

采用有效容积为200m³的水池配以曝气设施作为培养容器，按NH₄NO₃ 8份、K₂HPO₄ 6份、KH₂PO₄ 4份、CaCl₂ 1.2份、NaCl 1.5份、MgSO₄ 1.2份、MnSO₄ 0.05份、FeSO₄ 0.15份的比例称取基础无机盐培养基2t，投入水池中并加水至有效容积溶解完全，投加无机载体沸石粉和活性炭各1t，投加200kg吐温80，开启曝气，混合均匀即为培养液。

在上述培养液中投加苯酚和邻苯二酚各10kg，乙醇和琥珀酸钠各20kg，5kg硝基氯苯，调节pH至6，将采集的2t土著微生物样品均匀投入水池中。

对接种后的培养液进行曝气培养，控制DO为4mg/L，温度自然，培养期间为夏季，平均气温32℃，每24h检测培养液中总酚含量，降至10mg/L以下时，补充苯酚和邻苯二酚各20kg，乙醇和琥珀酸钠各40kg，10kg硝基氯苯，继续培养，每当总酚降至20mg/L以下时再次补充，共培养5个周期。

停止曝气，静置2h，将100m³上层清液抽出至水处理设备处理后纳管排放，新配置100m³培养液，同时补充苯酚和邻苯二酚各40kg，乙醇和琥珀酸钠各80kg，20kg硝基氯苯，继续曝气培养，每当总酚降至40mg/L以下时再次补充，连续培养30天后，培养液降酚速率达到350mg/(L.d)，功能菌群构建完成。

本场地土壤孔隙率为0.33，即孔隙体积为100m³。所用淋洗剂为10g/L吐温80和20g/L正丁醇，将淋洗剂通过注射井注入污染区域的上游，注入量为2000m³，同时在下游采用抽提井抽提地下水并在地面收集后按照常规方法进行处理，注射完成后继续抽提200m³地下水。

对淋洗后的土壤采样测定硝基氯苯含量，最高污染浓度为78mg/L。

功能菌群注入前，测定培养液中硝基氯苯的含量为0.5mg/L，在功能菌群中投加复合营养液，营养液成分及投加量为：乙醇200kg，尿素20kg，KH₂PO₄ 4kg，短暂开启曝气混合均匀。

通过注射井将菌液注入污染区域上游，注入量为200m³。注入后，采用空气注入井进行低速低流量空气注入，每周取样检测污染物浓度，5个月后，硝基氯苯浓度降至2mg/kg以下，修复完成。

实施例3

某硝基苯酚和硝基苯胺复合污染地块土壤修复。

某化工厂旧址，土壤为硝基苯酚和硝基苯胺复合污染，最大污染浓度达到628mg/L，污染土方量约为1000m³，采用本工艺进行土壤修复，具体实施情况如下：

在该场地污染浓度分别为600mg/kg、350mg/kg、120mg/kg左右的点位采集等量的土壤样品，共采集1.6t。

采用有效容积为400m³的水池配以曝气设施作为培养容器，按NH₄NO₃12份、K₂HPO₄ 4份、KH₂PO₄ 6份、CaCl₂ 0.8份、NaCl 2.5份、MgSO₄ 0.8份、MnSO₄ 0.15份、FeSO₄ 0.05份的比例称取基础无机盐培养基2t，投入水池中并加水至有效容积溶解完全，投加无机载体硅藻土2t，投加160kg吐温80，开启曝气，混合均匀即为培养液。

在上述培养液中投加邻苯二酚10kg，乙酸钠20kg，硝基苯酚和硝基苯胺各1kg，调节pH至8，将采集的1.6t土著微生物样品均匀投入水池中。

对接种后的培养液进行曝气培养，控制DO为2mg/L，温度自然，培养期间为秋季，平均气温18℃，每24h检测培养液中总酚含量，降至2.5mg/L以下时，补充邻苯二酚20kg，乙酸钠40kg，硝基苯酚和硝基苯胺各2kg，继续培养，每当总酚降至5mg/L以下时再次补充，共培养3个周期。

停止曝气，静置2h，将40m³上层清液抽出至水处理设备处理后纳管排放，新配置40m³培养液，同时补充邻苯二酚40kg，乙酸钠80kg，硝基苯酚和硝基苯胺各4kg，继续曝气培养，每当总酚降至10mg/L以下时再次补充，连续培养15天后，培养液降酚速率达到380mg/(L.d)，功能菌群构建完成。

本场地土壤孔隙率为0.4，即孔隙体积为400m³。所用淋洗剂为2g/L吐温80和1g/L正丁醇，将淋洗剂通过注射井注入污染区域的上游，注入量为3200m³，同时在下游采用抽提井抽提地下水并在地面收集后按照常规方法进行处理，注射完成后继续抽提600m³地下水。

对淋洗后的土壤采样测定硝基苯酚和硝基苯胺含量，最高污染浓度为45mg/L。

功能菌群注入前，测定培养液中硝基苯酚和硝基苯胺的含量为0.2mg/L，在功能菌群中投加复合营养液，营养液成分及投加量为：葡萄糖160kg，乙酸钠160kg，尿素20kg，KH₂PO₄ 6kg，短暂开启曝气混合均匀。

通过注射井将菌液注入污染区域上游，注入量为400m³。注入后，采用空气注入井进行低速低流量空气注入，每周取样检测污染物浓度，2个月后，硝基苯酚和硝基苯胺浓度降至0.5mg/kg以下，修复完成。

实验例1

修复时间和效果。

设置对比例1，以实施例3为基础进行设置，仅培养一个周期即完成功能菌群的构建，其他操作同实施例3，2个月后检测污染物浓度。

实施例中硝基苯类污染土壤修复时间和修复完成后相应硝基苯类污染物的浓度的结果见表1。从表1可以看出，使用本方案所述的方法，5个月内对硝基苯类污染土壤均有很好的修复效果，可降至2mg/kg以下，其中实施例3的方案可在2个月内将污染物浓度降至0.5mg/kg。对比例1实验中，土著微生物强化后污染物浓度为31mg/kg。而对比例1和实施例3比较发现，在两个月后的土著微生物强化后，污染物浓度为30mg/kg，是实施例3的约60倍。通过对比例1和实施例3的对比可知，若只进行一个周期的培养，其修复效果较差。

表1对硝基苯类污染物的修复效果

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (19)

1.一种修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，包括：在原位淋洗后，用土著微生物培养得到的功能菌群进行原位修复；

所述土著微生物所用的培养液包括诱导底物，所述诱导底物包括苯酚、邻苯二酚的一种或两种组合；

所述土壤样品接种于所述培养液中得到菌种；

所述培养液中的诱导底物、共代谢底物以及硝基苯类污染土壤中的污染物在所述接种前添加，相应成分的初始添加量满足终浓度分别为25~100mg/L、50~200mg/L以及5~25mg/L；

对所述菌种进行所述培养，所述培养包括一级培养和二级培养；

所述一级培养为连续培养3~5个周期，每个所述周期结束后，分别补充诱导底物、共代谢底物以及硝基苯类污染土壤中的污染物，相应成分补充的量分别为所述初始添加量的1.8~2.2倍；

所述二级培养前弃去所述一级培养后的培养液10~50%体积的上层培养液，并补充新的基础培养液至原体积，并分别补充诱导底物、共代谢底物以及硝基苯类污染土壤中的污染物，相应成分补充的量分别为所述初始添加量的3.6~4.4倍；

所述二级培养的培养时间为15~30d，培养多个周期，每个所述周期结束后，分别补充诱导底物、共代谢底物以及硝基苯类污染土壤中的污染物，相应成分补充的量分别为所述初始添加量的3.6~4.4倍，且最后一个周期的所述培养液降解所述诱导底物的速率不低于每天200mg/L；

所述二级培养最后一个周期结束后，得到含有所述功能菌群的菌种；

在所述培养的过程中，除所述二级培养的最后一个周期外的每个周期的培养终点均为所述培养液中的诱导底物去除率超过90%。

2.根据权利要求1所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述培养液还包括基础培养液、共代谢底物和所述硝基苯类污染土壤中的污染物。

3.根据权利要求2所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，含有所述土著微生物的土壤样品取自至少三处污染度不同的所述硝基苯类污染土壤中。

4.根据权利要求1所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述培养的条件为水中溶氧量为2~4mg/L，温度为15~37℃。

5.根据权利要求1所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，以所述土壤样品的干质量计，所述土壤样品的接种量为2~10g/L。

6.根据权利要求2~5任一项所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述共代谢底物包括乙醇、葡萄糖、乙酸钠、乳酸钠、琥珀酸钠中的一种或多种。

7.根据权利要求2所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述基础培养液包括：0.1~1% w/v基础无机盐培养基、0.1~1% w/v无机载体、0.005~0.1% w/v吐温80、水。

8.根据权利要求7所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述基础无机盐培养基包括：以重量份计，NH₄NO₃ 8~12份、K₂HPO₄ 4~6份、KH₂PO₄ 4~6份、CaCl₂ 0.8~1.2份、NaCl 1.8~2.2份、MgSO₄ 0.8~1.2份、MnSO₄ 0.05~0.15份、FeSO₄ 0.05~0.15份。

9.根据权利要求7所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述无机载体为沸石粉、硅藻土、活性炭、碳酸钙的一种或多种。

10.根据权利要求7所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述培养液的pH为6~8。

11.根据权利要求1所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述原位淋洗的淋洗剂为任意比例的吐温80和正丁醇的组合物。

12.根据权利要求11所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述淋洗剂的使用量为污染区域土壤孔隙体积的5~20倍。

13.根据权利要求11所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述淋洗剂的质量浓度为3~30g/L。

14.根据权利要求11所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述淋洗剂通过注射井注入污染区域上游。

15.根据权利要求1~5或7~14中任一项所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述原位修复的方法包括，将含有所述功能菌群的菌种和营养液混合后加入到污染土壤中。

16.根据权利要求15所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述加入的体积为污染区域土壤孔隙体积的1~2倍。

17.根据权利要求16所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述功能菌群的培养液和营养液通过注射井注入污染区域上游。

18.根据权利要求15所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述营养液包括：按每升所述培养液计，500~1000mg易降解碳源、50~100mg尿素、15~30mg KH₂PO₄；所述易降解碳源包括乙醇、葡萄糖、乙酸钠中的一种或多种。

19.根据权利要求1~5或7~14中任一项所述的修复硝基苯类污染土壤的方法，其特征在于，所述硝基苯类污染土壤包括硝基苯土壤、硝基氯苯土壤、硝基苯酚土壤、硝基苯胺污染土壤的一种或多种。

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