专利名称：苯并(a)芘污染土壤的异位修复方法
技术领域：
本发明属于污染土壤修复技术领域，尤其涉及苯并(a)芘污染土壤的快速生物修复方法。
背景技术：
多环芳烃是我国环境中的重要持久性有机污染物之一，尤其是苯并(a)芘的毒性通常占总多环芳烃毒性当量的50%以上。土壤介质作为多环芳烃的重要库和汇，可通过食物链传递及放大作用，对生态和人体健康造成严重的潜在危害。因此，土壤中苯并(a)芘的快速去除一直是多环芳烃污染土壤修复研究的重点和难点。
发明内容
解决的技术问题本发明的目的是提供一种基于土壤pH、水分与温度综合调控的苯并(a)芘污染土壤异位修复方法。技术方案一种苯并(a)芘污染土壤的异位修复方法，采用恒温恒湿的环境调控措施，具体修复方法为(1) 土壤颗粒准备首先将污染土壤风干，碾碎到粒径约2 mm ； (2) 调节土壤酸碱度用稀盐酸调节土壤PH到4. 5^5. 5 ； (3)调节土壤水分第一次调节土壤水分到40士5%田间持水量，搅拌混勻并平铺成纩10 cm厚的土层，然后均勻加水使土壤水分到达60士5%田间持水量；(4)土壤培养放置40士2°C下避光恒温、恒湿、透气培养，持续时间为3(Γ40天，在不同污染土壤中苯并(a)芘的去除率可达37、9%。有益效果土壤水分和温度是控制土壤微生物生长的重要环境因子。水分影响土壤的通气状况和氧化还原电位，影响苯并(a)芘的生物有效性和土壤微生物活性。微生物主要在好氧条件下对苯并(a)芘进行氧化开环降解，水分条件既要能满足微生物生长对水的要求，有要能满足土壤有足够的空隙，维持较高的氧化还原电位，有利苯并(a)芘的降解。土壤温度影响酶促反应的速度，在一定的范围内，提高温度，通常会提高酶的活性，及其酶促反应的速率。研究结果表明在土壤水分为田间持水量的60士5%左右，40士2°C培养观天，三种污染土壤(加气站，钢铁厂和焦化厂污染)中苯并(a)芘的去除率分别为99%，37. 8% 和66.5%。通过温度和水分的综合调控，对苯并(a)芘污染土壤具有较好的修复效果。
图1.不同水分条件下土壤中苯并(a)芘含量变化； 图2.不同温度条件下土壤中苯并(a)芘含量变化；
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
1. 1供试土壤
供试土壤采自长江三角洲某典型多环芳烃污染农田土壤。土壤样品风干，拣出杂质，过 10目筛后备用。土壤基本理化性质为有机质含量23. 4 g/kg，全氮1.44 g/kg，全磷0.86 g/kg，全钾12.3 g/kg，阳离子代换量15.6 cmol/kg，pH值4. 5。土壤中苯并(a)芘为1.18 mg/kg01.2试验设计
1. 2. 1水分条件实验
土壤水分设4个水平分别为田间持水量的21. 7%,43. 4%,65. 1%和86. 8%。称取供试土壤50. 0 g于150 mL玻璃三角瓶中，加入所需量的无菌蒸馏水混勻后放置恒温培养箱中避光培养。每个处理3次重复。在培养第10、20、30、50和80天取样，经冷冻干燥后过 60目筛，4°C保存供苯并(a)芘的分析。1.2. 3温度条件实验
称取100 g供试土壤，加入20 mL无菌蒸馏水，混勻后装入250 mL玻璃三角瓶，再用滴管滴加5.0 mL蒸馏水，塞上硅胶塞，分别在温度为25°C、40°C恒温培养箱中避光培养，每个处理设3次重复。在培养第10天、20天、40天和60天取样，经冷冻干燥后过60目筛，4°C 保存供苯并(a)芘的分析。1. 2. 3优化条件验证实验
称取供试土壤50. 0 g，加10 mL无菌蒸馏水混勻，装入150 mL玻璃三角瓶，再滴加2. 5 mL蒸馏水，盖上瓶塞，40°C避光培养，设3次重复。28天后结束培养，样品经冷冻干燥后测定苯并(a)芘含量。1.2.4扩大培养实验
称取污染土壤5.0 kg，加1000 mL无菌蒸馏水混勻后平铺成厚度为8 cm左右的土层， 再均勻加水250 mL，放置40°C恒温培养箱中遮光培养40天。1. 3 土壤中苯并(a)芘的分析
称取过60目筛的土壤样品2. 00 g，按1:1比例与无水硫酸钠充分混勻，用滤纸包好放入索氏提取管，用60 mL 二氯甲烷在53°C下连续提取M h。然后将二氯甲烷在38°C，413 mbar压力下旋转蒸发至干，再加入2.0 mL环己烷溶解。另称1. 0 g经400°C下处理8 h的干燥硅胶于小烧杯中，加IOmL正已烷浸泡15min，然后装硅胶柱。移液器吸取环已烷溶液 0. 50 mL过柱。用1:1正已烷和二氯甲烷混合液进行洗脱，首次1.0 mL洗脱液弃去，再接 2.0 mL洗脱液于刻度试管中，用高纯氮气吹干。加2.0 mL乙腈溶解，用高效液相色谱测定。。高效液相色谱分析条件色谱柱为岛津VP-ODS 150X4. 6，流动相为乙腈和水，0. 8 mL/min,梯度洗脱程序为80%乙腈20min 100%乙腈，柱温30°C，进样量20 μ L，激发波长 296 nm，检测波长404 nm，外标法定量。方法检出限小于0. 1 yg/L，在1.0 μ g/L—1000. 0 μ g/L范围内线性良好。1.4结果分析
41. 4. 1水分的影响
在不同水分条件下土壤中苯并(a)芘的含量动态变化如附图1所示。培养80天后， 21. 7%,43. 4%,65. 1%和86. 8%水分条件下土壤中苯并(a)芘的降解率分别为42. 5%,96. 6%、 96. 3%和34. 3%。在低水分(21. 7%)和高水分(86. 8%)条件下，土壤中苯并(a)芘的降解速率显著低于土壤水分为43. 4%和65. 1%的处理。1.4. 2温度的影响
两种温度条件下土壤中苯并(a)芘的含量变化如附图2所示。在土壤水分为60%田间持水量，40°C培养20天，土壤苯并(a)芘的去除率达到75. 5%，显著高于25°C培养的13. 7%。 处理60天后，25°C和40°C下，土壤苯并(a)芘分别去除了 86. 1%和90.6%。可见，40°C更有利于土壤中苯并(a)芘的去除。1. 4. 3优化方法的处理效果
在水分为60%田间持水量，温度为40°C条件下处理观天后，土壤中苯并(a)芘含量降低了 99. 1% (对污染农田土壤的监测显示，25个月后，土壤中苯并(a)芘的自然衰减量为 7.9%)。可见，恒温恒湿的综合处理方法对污染土壤中苯并(a)芘具有快速的去除效果。1.4.4扩大培养效果
对5. Okg污染土壤按照本方法处理40天后，取样分析结果表明，土壤苯并(a)芘残留量仅为6. 7 士 4. 7μ g/kg，去除率超过99%。 实施例2
1、从某钢铁厂附近农田采集污染土壤，经风干后过2 mm筛，经测土壤苯并(a)芘含量为 124 μ g/kg。2、称取风干污染土壤50.0 g，加10 mL无菌蒸馏水混勻，装入150 mL玻璃三角瓶，
再滴加2. 5 mL蒸馏水，盖上瓶塞，40°C避光培养，设3次重复。28天后结束培养，样品经冷冻干燥后测定苯并(a)芘含量。3、测试土壤苯并(a)芘含量为75 μ g/kg,去除率为37. 8%。 实施例3
1、从某焦化厂附近采集污染土壤，经风干后过2 mm筛，经测土壤苯并(a)芘含量为251 u g/kg。2、称取风干污染土壤50.0 g，加10 mL无菌蒸馏水混勻，装入150 mL玻璃三角瓶，
再滴加2. 5 mL蒸馏水，盖上瓶塞，40°C避光培养，设3次重复。28天后结束培养，样品经冷冻干燥后测定苯并(a)芘含量。3、测试土壤苯并(a)芘含量为84 μ g/kg,去除率为66. 5%。以上分析结果表明，该苯并(a)芘污染土壤的异位修复方法不破坏土壤微生物结构与功能，修复效果好，所需时间短、可行性强，是一项很有发展潜力的环保型土壤修复技术。
权利要求
1. 一种苯并(a)芘污染土壤的异位修复方法，其特征在于采用土壤pH、水分和温度的调控措施，具体修复方法为a.首先对污染土壤进行风干碾碎到粒径约2mm ；b.然后用盐酸调节土壤pH到4.5^5. 5 ；c.再采用二步法调节土壤水分，第一次调节土壤水分到40士5%田间持水量，混勻铺平后再浇水到60 士 5%田间持水量；d.土层厚度为8 10 cm ；e.培养温度维持在40士2°C，环境空气要流通；f.连续培养土壤3(Γ40天。
全文摘要
一种苯并(a)芘污染土壤的异位修复方法，具体修复步骤为(1)土壤颗粒准备首先将污染土壤风干，碾碎到粒径约2mm；(2)调节土壤酸碱度用稀盐酸调节土壤pH到4.5~5.5；(3)调节土壤水分第一次调节土壤水分到40±5%田间持水量，搅拌混匀并平铺成8~10cm厚的土层，然后均匀加水使土壤水分到达60±5%田间持水量；(4)土壤培养放置40±2℃下避光恒温、恒湿、透气培养，持续时间为30~40天，不同污染土壤中苯并(a)芘的去除率可达37~99%。
文档编号B09C1/10GK102205345SQ201110073808
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者付登强, 李振高, 滕应, 骆永明 申请人:中国科学院南京土壤研究所