高浓度石油污染土壤H₂O₂联合棉花修复方法

专利名称：：高浓度石油污染土壤H₂O₂联合棉花修复方法
技术领域：
：本发明涉及石油污染土壤的修复方法，具体地说是一种利用化学氧化剂前处理和后续植物修复高浓度石油污染土壤的方法，采用该方法修复后土壤中总石油烃含量显著降低。
背景技术：
：石油在开采、运输和加工处理过程中造成了大面积的土壤污染。石油烃是石油用于人类不同活动而产生的化学物质，是一类普遍存在于环境中的优先有毒有机污染物，在环境中的持久性很强，危害性较大。其中一些PAHs不仅具有强烈的致癌、致畸和致突变毒性，还能通过食物链在动植物体内逐级富集和放大，进而对人类健康造成严重的威胁。随着石油类污染土壤面积的迅速扩大，如何经济有效地加以修复和控制已成为当今环境保护领域一大技术难点。近几年来，过氧化氢以及芬顿试剂氧化技术被广泛应用于有机污染土壤的修复，并和生物降解联合使用，成为土壤有机污染修复的发展趋势。目前已研究处理的污染物主要包括石油烃、五氯苯酚、三氯乙烯(TCE)、杀虫剂、炸药(TNT)等，其中对多环芳烃(PAHs)研究得较多。石油污染土壤中富含芳香烃类污染物，包括BTEX(苯、甲苯和乙苯及二甲苯的同系物)、PAHs(萘、蒽、菲、芘、苯并(a)蒽、苯并(a)芘等)等，研究证明，利用化学氧化技术对以上污染物进行修复有较好的效果。尽管H202氧化法对土壤中石油类污染物具有一定的氧化去除效果，但对高浓度的石油污染土壤化学方法还存在一定的局限性，只有通过与其他修复方法的联合才能达到较理想的修复效果。植物修复是一种技术简单，修复成本低，适用于大面积的表层污染土壤修复的技术。作为一种深具发展潜力的生物修复途径，植物修复正在受到越来越多的关注。植物对有机污染土壤的生物修复作用主要表现在植物对有机污染物的直接吸收、植物释放的各种分泌物或酶类促进有机污染物生物降解及强化根际微生物的矿化作用等方面。此外，植被也可以有效改善土壤条件、增强土壤透气性，从而提高降解效率。利用植物对污染物进行修复受到植物类型、污染物化学性质、土壤环境、自然气候等诸多因素的影响。目前国内外对修复植物的研究主要集中在燕麦、黑麦草、紫苜蓿、大麻、豆类等，而利用棉花修复有机污染土壤鲜见报道。棉花修复石油油污染土壤具有以下优点①棉花作为一种世界范围内广泛种植的禾本科植物，生命力顽强，耐旱耐盐碱，发达的须根系统对存在于表层土壤中污染物的吸收降解极为有效；②我国石油开采区和高粱的种植区在很大程度上相互重叠，例如在山东东营的污灌区内大面积种植棉花，利用高粱修复石油类有机物污染土壤，在土壤环境和自然气候方面具有先天优势；③棉花作为一种经济作物具有较大的经济价值，并且污染在植物中的富集对人类的影响较小。
发明内容本发明的目的在于提供一种利用化学氧化剂前处理和后续植物修复高浓度石油3污染土壤的方法。为了实现上述目的，本发明采用了H202氧化联合棉花修复石油烃的方法，在pH值58范围内的条件下进行H202氧化处理，H202氧化去除的半衰期分别为68h，并且在较短时间内石油烃的去除效率较好。每10g土中投加8mlJ^(^最经济又有效，将土壤中的石油烃的含量大大降低。H202氧化法对土壤性质影响较弱，对后续的植物或微生物处理影响较小。H202对土壤中的微生物生长存在着促进作用，投加适量的H202有利于微生物的生长，H2(^加入的浓度超过8ml/10g土时，土壤中的活菌落数开始下降。H202的一次加入量为8ml/10g土。经过H202氧化预处理过的土壤再采用棉花修复，H202联合植物棉花修复对石油污染土壤中总石油烃TPHs的降解效率明显高于单独的H202修复和棉花修复，并且H202的投加对棉花的生长并未产生抑制作用，由于在H202修复存在着中部土壤和下部土壤降解效率较低，而棉花修复的优势主要集中在根部的吸收和降解，因此弥补了H202修复的不足；而H202预处理有利地降低了上部土壤的总石油烃浓度，有利于种子的萌发和初期的生长。H202氧化和棉花修复对石油烃的去除效率高，棉花发达的根系能有效的吸收和降解土壤中的石油烃。本发明的有益效果l本发明可有效降解高浓度石油污染的土壤，127d总石油烃的降解率达到了93.9%，而单独的植物降解或化学降解均不能达到此降解效率。2本发明处理高浓度石油污染土壤的费用较低，有一定实际应用价值。3本发明修复石油污染土壤时间短结合了化学修复及植物修复的优点，在短时间内将石油污染土壤降低到较低的浓度。4本发明能有效降解石油污染土壤中的较难降解的多环芳烃，通常植物修复或化学修复对多环芳烃的降解率均较低。5棉花降解高浓度的石油污染土壤具有一定的经济价值。具体实施例方式实施例1H202修复联合植物修复处理石油污染土壤实验采用直径12cm，高14cm的花盆，其中装700g浓度为50000mg/kg石油污染的土壤，包括2组植物修复、2组化学联合植物修复，1组化学修复土壤对照种植和1组空白对照，每个处理水平做3个重复。前期化学修复14天，总计127d。实验条件见表l，实验结束后采集植物及对应的土壤样品.表l实验条件<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>污染土壤中石油烃含量为5%时，127d后黑麦草和棉花的单独植物修复后土壤中TPHs的降解率分别为45.2%和48.9%;而单独H202修复的降解率也只有63.4%，在11202联合植物修复的过程中H202预处理一周结合黑麦草和棉花的I组和II组实验，TPHs的降解率分别为86.5%和93.9%，降解效率明显比单独的植物修复有所提高。实验结果表明联合植物修复对石油污染土壤中总石油烃TPHs的降解效率明显高于单独的H202修复和植物修复，并且^02的投加对植物的生长并未产生抑制作用，由于在11202修复存在着中部土壤和下部土壤降解效率较低，而植物修复的优势主要集中在根部的吸收和降解，因此弥补了&02修复的不足；在五种不同的组合方式中II组11202氧化和棉花修复对石油烃的去除效率最高，达到了93.9%。证明棉花发达的根系能有效的吸收和降解土壤中的石油烃。权利要求一种高浓度石油污染土壤的化学联合植物修复方法，其特征在于，该法是化学氧化与农业作物联合修复工艺系统；先经过化学氧化处理，再采用农业作物修复处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用的化学氧化为H202氧化，氧化剂为30%的工业11202;H202氧化石油烃的pH值为58，去除的半衰期为68h;H202投加量为每10g土投加8mLH202进行氧化处理最为经济和有效；H202的一次加入量为8ml/10g土以下对土壤中的微生物生长存在着促进作用，有利于微生物的生长。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用的农业作物为棉花；污染土壤中石油烃含量达5%时，棉花植物在污染土壤中生长受到的明显的抑制作用，经过11202氧化预处理过的土壤再采用棉花修复，127d总石油烃的降解率达到了93.9%，而单独的植物降解或化学降解均不能达到此降解效率』202联合棉花修复对石油污染土壤中总石油烃TPHs的降解效率明显高于单独的H202修复和植物棉花修复，并且H202的投加对植物棉花的生长并未产生抑制作用；H202修复存在着中部土壤和下部土壤降解效率较低，而植物棉花修复的优势主要集中在根部的吸收和降解，因此弥补了H202修复的不足；而H202预处理有利地降低了上部土壤的总石油烃浓度，有利于棉花种子的萌发和初期的生长；H202氧化和棉花修复对石油烃的去除效率高，棉花发达的根系能有效的吸收和降解土壤中的石油烃。全文摘要本发明涉及石油污染土壤的修复方法，具体地说是一种利用化学氧化剂前处理和后续植物修复高浓度石油污染土壤的方法，采用该方法修复后土壤中总石油烃含量大大降低。采用H2O2氧化联合植物修复石油烃污染土壤，H2O2一次投加量为8ml/10g土，经过H2O2氧化预处理过的土壤再采用棉花修复，H2O2联合棉花修复对石油污染土壤中总石油烃的降解效率明显高于单独化学或植物修复，且H2O2的投加对棉花的生长不产生抑制作用。本方法可有效修复高浓度石油污染的土壤，127d总石油烃降解率达93.9％，而单独的植物或化学降解均不能达到此降解效率。本方法处理高浓度石油污染土壤费用较低，实际应用价值大，修复时间短，兼具化学和植物修复的优点，能在短时间内将污染土壤中石油烃浓度降低。文档编号B09C1/00GK101722180SQ200910228968公开日2010年6月9日申请日期2009年12月4日优先权日2009年12月4日发明者尹玉玲,朱莹佳,李志花,肖羽堂,许双双申请人:南开大学