专利名称：多氯联苯与酸复合污染土壤的化学-植物联合修复方法
技术领域：
本发明属于环境技术领域，涉及一种被污染土壤的再生技术，具体涉及一种对多 氯联苯与酸复合污染土壤的化学一植物联合修复的方法。
背景技术：
随着经济的飞速发展，我国对各种工业原材料的需求量也急剧增加，回收废弃物 资进行再加工，利用再生资源已成为解决目前中国资源困境的一种有效途径。电子垃圾中 含有一定量的多氯联苯(Polychlorinated Biphenyls,PCBs)组分，同时在拆解回收过程中 涉及酸洗、焚烧等工艺，对拆解区周边土壤环境造成了一定程度的污染，主要表现为多氯联 苯和酸化复合污染现象。因此，多氯联苯与酸复合污染土壤的治理问题，已经成为国内外土 壤环境科学技术领域关注的焦点之一。尽管目前对多氯联苯的生物降解已有较多报道。由于电子垃圾拆解区土壤呈强酸 性，大大限制了 PCBs污染土壤生物修复技术(包括植物修复、微生物修复)的应用，因而多 氯联苯与酸复合污染土壤的原位修复存在很大困难。目前，化学_生物联合修复技术在多氯联苯与酸复合污染土壤修复方面的应用研 究还未见报道。
发明内容
发明目的为了解决上述问题，本发明针对生产实践中的实际问题和需求，提供了 一种利用石灰调节，联合种植豆科植物紫花苜蓿(Medicago sativa L.)，对多氯联苯与酸 复合污染土壤(尤其是农田土壤)具有良好修复效果的化学-植物联合修复方法。技术方案一种多氯联苯与酸复合污染土壤的化学_植物联合修复方法，修复为 两个连续的过程，具体步骤为首先向污染土壤中施加石灰进行化学修复，对添加石灰后的 土壤充分翻耕混勻并灌入清洁水源，修复时间为1个月，当土壤PH升至5. O以上时，种植紫 花苜蓿(Medicago sativa L.)对污染土壤进行为期1年的生物修复。石灰的最佳施加量 为 120kg/mu。有益效果本方法针对酸化土壤中多氯联苯的污染控制与治理问题，探索了化 学_生物联合修复技术，该技术综合了化学修复和生物修复的优点，克服了单一生物修复 技术存在的易受土壤理化性质及污染物类型与浓度等因素影响的缺陷。使用本方法，可使 强酸性土壤(pH<5.0)中PCBs的去除率达到80%以上。为污染土壤的修复开辟了新的途径。
四
图1为不同石灰施加剂量下土壤pH的变化对照图；图2为不同石灰施加剂量下土壤多氯联苯总量的变化对照图；图3为不同处理下土壤多氯联苯总量的变化对照图4为不同处理下土壤多氯联苯各组分的含量变化对照图；图5为不同处理下土壤多氯联苯总量去除率对照图。
五具体实施例方式以下结合实例对本发明作进一步的描述实施例1 以长江三角洲某典型多氯联苯与酸复合污染农田土壤为供试土壤，室内模拟试验 研究施加石灰调控土壤酸度以及对多氯联苯降解的效果，选择石灰的最佳施用剂量。土 壤类型为水耕人为土，原种植水稻。土壤的基本理化性质如下土壤pH为4.35(水土比 2. 5 1)，总有机碳(T0C)为50. 49g/kg，土壤全氮为3. 12g/kg，全磷为0. 79g/kg，全钾为 4. 52g/kg，阳离子交换量为 20. 67cmol/kg。试验设计试验设置以下处理(l)ck:对照，即不施用任何改良剂；(2)L:施用石灰处理，施 用3个水平，LI (2g/kg)、L2 (4g/kg)、L3 (8g/kg)。每个处理重复3次，作用时间为45天。土样置于室内自然风干，研磨，过20目和60目筛，以供土壤基本理化性质和多氯 联苯分析，分析方法同案例1。试验结果供试土壤的原有pH值为4. 35，根据通常情况下土壤生物、农作物的生长以及土地 耕作修复效率(6 < pH < 8)的技术要求。从图1可知，施用不同剂量水平的石灰后，土壤 PH都有不同程度的升高，随着施用剂量的增加，土壤PH随之显著升高。当石灰施用剂量为 4g/kg时，土壤pH值从4. 35调至7. 0，土壤酸度得到了明显改善。由图2可知，施加石灰的 各处理中土壤PCBs的浓度与对照相比，降低了近30%，这可能与石灰的添加改变了土壤酸 性，激活了土壤中的土著微生物活性，从而强化了土壤微生物对多氯联苯的降解。实施例2:试验在长江三角洲某典型PCBs污染的农田中进行。土壤类型为水耕人为土，原 种植水稻。土壤的基本理化性质如下土壤pH为4.35 (水土比2. 5 1)，总有机碳(T0C) 为50. 49g/kg，土壤全氮为3. 12g/kg，全磷为0. 79g/kg，全钾为4. 52g/kg，阳离子交换量为 20.67cmol/kg。试验设计试验设置3个处理，分别为对照、化学修复以及化学一植物联合修复。对照组即为 对污染土壤不作任何处理，化学修复是指向污染土壤中施加石灰调节酸度，根据室内盆栽 模拟试验的结果计算出石灰的最佳施用剂量为120kg/mu，施用后与土壤充分混勻并灌入清 洁水源，定期进行翻耕，使其充分作用。而化学一植物联合修复即是在化学修复进行1个月 后，土壤酸性已得到改良的污染土壤上继续种植豆科植物紫花苜蓿(Medicago sativa L.) 进行植物修复，作用时间为1年。各处理均设置4次重复。田间管理为苗期施加钙镁磷肥， 整个植物生长期管理土壤水分。采用酸度计测定土壤pH，水土比为2.5 1。21 种 PCBs 混合标准样品包括PCB8、PCB18、PCB28、PCB44、PCB52、PCB66、PCB77、 PCB101、PCB105、PCB118、PCB126、PCB128、PCB138、PCB153、PCB170、PCB180、PCB187、PCB195、
4PCB200、PCB206以及PCB209等21种PCB同系物单体。PCBs分析方法称取一定量土样，加入30mL正己烷和丙酮(1 1，v/v)混合液， 超声5min，静置12h后超声15min，离心(1500r/min，5min)取上清液，再加入20mL上述提 取剂超声15min，离心，重复一次，然后合并上清液旋转蒸发浓缩近干，加入5mL正己烷进行 溶剂替换，浓缩至2mL左右。过硅胶一中性氧化铝一酸性硅胶一无水硫酸钠复合净化柱纯 化，收集液旋转蒸发至lmL左右，用正己烷定容至5mL，密封保存于4°C冰箱中，供气相色谱 GC-ECD 测定。GC-ECD 测定条件色谱柱CP-sil24CB(30mX0.25mmX0. 25 u m)进样口温度260°C检测器温度300°C柱温程序升温，初始180°C保持0. 5min,以30°C /min上升至260°C，保持22min 后以15°C /min上升至270°C，保持8min。分流比设为30。载气高纯氮，流速1. OmL/min，线速度为13. 5cm/s。七点校正法得到标准物质的校正曲线。根据保留时间对目标化合物进行定性，峰 面积定量计算。结果分析施加石灰处理1个月后，土壤酸度得到了明显改善。根据通常情况下土壤生物、农 作物的生长以及土地耕作修复效率(6彡pH彡8)的技术要求，本试验将供试土壤pH值从 4. 35调至7. 0，已适宜土壤广泛利用。从图3可以看出，与原始土壤相比，对照组、化学修复 组以及化学一植物联合修复处理后的土壤中多氯联苯的总量均有显著降低(P < 0. 01)，其 中化学一植物联合修复显示出了最强的修复效果，经过一年的联合修复，土壤中多氯联苯 的总量已由最初的325.8 yg kg—1降至41.3i!g kg—1，与其他各处理相比均有显著性差异。 而且化学修复处理的土壤多氯联苯总量也得到了一定程度的下降。图4显示了不同处理下土壤中多氯联苯各组分含量的变化情况。由图4可知，经过 一年的化学修复后，土壤中低氯联苯(C1 ( 5)和高氯联苯(C1 > 5)的含量分别为110. 0 y g kg—1和10. 5u g kg—1，与对照组中的142. 5u g kg—1和10. 5u g kg—1相比，单一的化学修复 能部分降解土壤中的低氯联苯，对高氯联苯几乎未发挥降解作用，而化学一植物联合修复 则对低氯联苯和高氯联苯均有着较强的降解能力，经过一年的联合修复，土壤中低氯联苯 和高氯联苯的含量已分别降至37.4 yg kg—1和3.9iig kg—1，显著低于单一化学修复处理与 对照组。图5显示了在各处理下土壤多氯联苯总量去除率的变化。由图5可知，化学一 植物联合修复在1年内对酸化土壤中PCBs的总量去除率可达87. 2%，与单一的化学修复 (60. 2% )及对照(53. 8% )相比均有显著提高(p < 0. 05)。这可能是由于石灰的施入有 效地中和了土壤酸度，改良了土壤的理化性质，为紫花苜蓿的生长代谢和植物修复创造了 有利条件，并提高了土壤中土著微生物数量及多氯联苯的降解代谢活性。综上所述，施用石灰调节，联合种植紫花苜蓿的化学一植物联合修复技术，对多氯 联苯与酸复合污染土壤具有显著地修复效果。
权利要求
一种多氯联苯与酸复合污染土壤的化学-植物联合修复方法，其特征在于修复为两个连续的过程，具体步骤为首先向污染土壤中施加石灰进行化学修复，对添加石灰后的土壤充分翻耕混匀并灌入清洁水源，修复时间为1个月，当土壤pH升至5.0以上时，种植紫花苜蓿(Medicago sativa L.)对污染土壤进行为期1年的生物修复。
2.如权利要求1所述的多氯联苯与酸复合污染土壤的修复技术，其特征在于石灰的最 佳施加量为120kg/mu。
3.豆科植物紫花苜蓿(Medicagosativa L.)与石灰在联合修复多氯联苯污染土壤中 的应用。
全文摘要
一种多氯联苯与酸复合污染土壤的化学-植物联合修复方法，修复为两个连续的过程，具体步骤为首先向污染土壤中施加石灰进行化学修复，对添加石灰后的土壤充分翻耕混匀并灌入清洁水源，修复时间为1个月，当土壤pH升至5.0以上时，种植紫花苜蓿(Medicago sativaL.)对污染土壤进行为期1年的生物修复。使用本方法，可使强酸性土壤(pH＜5.0)中PCBs的去除率达到80％以上。
文档编号B09C1/00GK101817014SQ201010138400
公开日2010年9月1日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者孙向辉, 李振高, 涂晨, 滕应, 王家嘉, 骆永明 申请人:中国科学院南京土壤研究所