专利名称：使受碳氢化合物和其他可生物降解的物质污染的土壤复原的方法
技术领域：
本发明涉及受污染土壤的复原。特别是涉及处理受碳氢化合物和其他可生物降解的有机化合物污染的工业土壤的方法。
土壤中天然存在的好氧细茵基本上可去除土壤中含有的碳氢化合物，所述好氧细菌以这些碳氢化合物作为其唯一的碳氢化合物营养。因此碳氢化合物的生物降解是一种自然现象，其降解速度是由几个因素决定的，主要是由碳氢化合物的浓度及其碳氢链的特性决定的，而且也由该微生物发挥其重要功能所需的其他营养物决定的。
在受污染而存在过量碳的土壤中，在需氧发酵期间，依据碳氢化合物的可生物降解性(无论是强的或弱的可生物降解性)，细菌消耗的碳的量比消耗的氮量高15-30倍。那么限制生物降解的因子是缺乏的营养成分，主要是氮，其次是磷，再其次是硫和钾。如果将重量比固定为-C/N＝20-70-N/P＝2-10-C/P＝75-150-C/S＝1000-300则可以限制营养元素亏空而产生的影响，从而重新建立发挥细菌的功能所需的最适条件。
本发明必需的营养补充物是那些农业上使用的传统化学肥料中的营养物。商业途径可购买的或以类似方式配制的完全肥料也可用于生物去污染并且以类似于常规施肥的方式应用。由于碳氢化合物的降解过程显著地长于高等植物营养物质的积累过程，因此最好使用类似于缓释肥料的制剂。对这样的申请的描述可参见国际申请WO91/19039(Grace-Sierra Hort.Prod.Co.)。而且，由于所要解决的污染所包含的碳氢化合物通常不是在受污染土壤中均匀分布的，并且由于以亲水形式加入到缓释肥料中的次级营养成分的分布并不完全满足完成彻底生物降解所需的条件，因而该降解过程的效率受到限制。
本发明通过在受碳氢化合物和其它可生物降解物质污染的土壤的复原过程中引入一种混合处理方法而去除了上述弊端。所述混合处理方法包括将双重形式(亲油性和亲水性)的微生物的营养源与一种使土壤透气的物质一起使用。
亲油性形式的微生物的次级营养源来自于水溶液中N/P型营养物质的微乳液，其外相是由有机脂可溶解的溶剂组成的。这样的微乳液描述于法国专利申请N.8020178，公开号为2,490,672(S.N.E.A.P)及其增补证书号为8116626，公开号为2,512,057。
由于钾的引入通常不是寻求生物降解条件所必需的，则亲水形式的次级营养源是一种按预定计划释放性的N/P/K型或更简单的N/P/型肥料。为了更方便地应用本发明，根据下文将要说明的原理，优选至少有两种配方，例如一种18/1/0和一种15/7/0。将本发明肥料配制成缓释形式以便避免其由于沉淀而被快速洗掉。只有自然的扩散作用才能确保次级营养物在沉积碳氢化合物污染物的位置上局部分布的理想条件的建立。因此，最好是将亲水性营养物的颗粒尽可能地在土壤中均匀分布，这要求这些营养物的颗粒比普通肥料的颗粒更细小。因此，当每克常规肥料含有30个颗粒时，每克本发明的亲水营养物有100-200个颗粒。而且，为了在其扩散并掺入到待处理土壤中的过程中使其分布可进行肉眼观察，将其染上鲜明的颜色。
增加土壤通气性的物质可促进需氧细菌的去污染过程。为了该目的，可以使用木片或木屑，玉米芯或稻草。稻草，尤其是禾本科谷类的稻草特别令人感兴趣，因为它是疏水物质，这一特性在茅屋顶构造中正在得到应用。已经注意到当将稻草与受碳氢化合物污染的土壤混合时，可以使一部分碳氢化合物置于有助于需氧生物降解的状态中，即在稻草的中空管中。在表面活性剂存在下可改善这一机制，表面活性剂可通过用作疏水形式营养物的微乳液提供。这可以大大地改善去污染过程的速度和最终结果。
对于去污过程的操作，要做的第一件事是证实合适的细菌群系的存在(菊苣叶假单胞茵，Rhodococcus Fascians，Athrobactusdivers，等)。通过在培养皿中的固体需氧培养基上培养并进行细菌计数的细菌检测法可以达到上述目的。接着对土壤中碳，氮和磷的含量进行分析并且分析，至少简单地分析土壤中脂肪族形式的碳氢化合物，其降解持续期相对较快，为6个月，以及分析土壤中芳香族形式的碳氢化合物，其降解持续期显然较长(对于芳香族化合物，为8—12月，对于多环化合物为16个月)。得到这些数据后就可以确定亲油性和亲水性细菌营养物的剂量以便使土壤中C/N/P的总体含量达到约100/20/1的最适值。以10/90的亲油性/亲水性营养物分配作为起始点。所含有的芳香族和/或多环碳氢化合物越多，该比例提高越多。
对于地体的处理，开始时采用撒布粪肥或者采用撒布亲油性营养粉(最好使用浓缩形式)的方法。如果碳氢化合物污染是严重时，单独留下该位点直到土壤起始时的黑颜色变成棕色或黄棕色。通常这种变化需要2-7天。然后回到该位点上，在土壤上撒上用量为0.1％-5％的稻草以及确定剂量的粒状亲水性营养物，所采用的具体用量依据土壤的物理特性来确定。然后借助于农业用或工业用的任何形式的机械强烈混合。对中等污染的土壤，同时散布亲油性营养物以及散布与亲水性营养物相结合的稻草。依据被处理土地的使用目的，将土壤闲置，或者挖出泥土并积聚成一行。根据受污染的强度以及污染的碳氢化合物的特性，该生物学过程经历不同的时间间隔，通常为6-18个月。通过定期取样以及测量碳氢化合物来检测生物去污的进程。根据标准的AFNOR NFT 90114(其为本专利申请目的标准，可对其进行修改适应现今的规则)检测，当碳氢化合物含量达到500mg/kg以下时被认为土壤已被去污染。
实施例1在一个废弃的工业场所的一个封闭区域内，使划在圈内的一区域用马达油和排出油污染。碳氢化合物的平均含量是每公斤土壤62克。检测需氧细菌存在的试验结果为阳性，并且其总的需氧群系含量为每克土壤4×107个细菌。应用下列处理条件—亲油性营养，购自于CECA S.A.的商品名INIPOLREAP22的产品，是一种N/P 10/1的微乳液，其密度为约0.996，以100g/m2的比率施用；-稻草，以1％体积比的比率撒播；-亲水性营养物，N/P/K组成为15/7/0，购自于CECA S.A，商品名为INIPOLRSP2，暗绿色丸球状(200颗粒/克)，由抗扩散层保护，并以1000g/m2比率施用。
用一个喷雾器将亲油性营养物撒播到土壤表面上，并将该场所闲置8天。然后手工撒播稻草(1％(体积))以及亲水营养物的颗粒。用一个机械铲将土壤连续混合三个循环，直到获得一个均匀混合物。然后将该土壤挖出，并且堆积成约5米宽和25米长以及1.5米高的地带，并按排在一个地膜保护区域内。测出碳氢化合物含量的变化(表1)。
表1作为时间函数的总碳氢化合物(ppm)持续期起始2个月4个月6个月8个月区域162028277655031 939 1148个月以后，然后将去污染的土壤置于原场所从而得到一个开放空间。
实施例2将颜料溶剂严重污染的土壤作为处理的目标。在用亲油性圆滚柱在该场所进行第一次处理(参见法国专利公开NO.2,528,412)以便去除散布于表面的碳氢化合物之后，待处理土壤中总碳氢化合物的平均含量是965mg/kg，其中57mg/kg是甲苯。细菌试验检测表明，存在有适用于短链芳香族化合物生物降解的好氧细菌(每克土壤为3×108细菌)。
处理时使用条件如下-将亲油性营养物InipolEAP 22以100g/m2的剂量进行喷撒；-加入剂量为500g/m3的亲水营养组合物N/P/K 18/1/10(可从CECA S.A.购买，商品名为InipolRSP1)；-与土壤混合三个循环。
将经过处理的土壤挖出并堆成5米宽，50米长以及1.5米高的10个地带，置于防水区内。在地带的中心安置了一些穿孔的排水管；使这些土壤内部空气流通。碳氢化合物的变化如下持续期间 起始 1个月 3个月 6个月总HC(ppm) 965 895382 48甲苯(ppma) 57低于起始值 低于起始值 低于起始值6个月之后，曾被认为污染的土壤可再次投入使用，并撒回原位点。
本发明的方法可应用到存在适于所讨论的碳氢化合物生物降解的细菌的土地中。本发明方法同样也适用于无菌的受污染土壤，但首先应通过细菌接种/播种对其进行处理。
使土壤复原的方法也适用于受化学化合物，(例如颜料或其他可生物降解有机化合物)的污染。
权利要求
1.使受碳氢化合物污染的土壤复原的方法，其中通过加入营养物来提高适于碳氢化合物降解的内源微生物群系的活性，所述营养物就细茵生长的C/N/P的理想比例100/20/1而言在原来土壤中是不足的，其特征在于将下列物质应用于待处理土壤-亲油形式的N/P型营养物，-亲水形式的N/P/K型营养物，-用于通气的织构化物质。
2.根据权利要求1所述方法，其中该亲油性营养物N/P是一种微乳液包含于脂溶性碳氢化合物溶剂中的N/P盐溶液。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于该亲水营养物N/P/K是由抗扩散障碍层包围的N/P/K盐颗粒形式。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于颗粒大小为使每克含有100-200个颗粒。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于颗粒上带有色彩。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于用于通气的织构化物质是稻草。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于实施下列步骤-(a)将亲油性营养物粉撒到待处理土壤表面，然后-(b)撒播织构化物质以及亲水性营养物，然后-(c)将待处理土壤进行混合获得含有所有各个组分的均匀的混合物。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于(b)操作阶段延迟0-7天。
9.根据权利要求7或8任一项所述方法，其特征在于将待处理土壤保留于原位直到碳氢化合物含量低于所需浓度水平。
10.根据权利要求7或8任一项所述方法，其特征在于挖出待处理土壤并以地带形状堆放，直到碳氢化合物含量低于所需浓度水平。
全文摘要
首先散布亲油性形式的需氧微生物群系的N/P型营养物，然后加入稻草和N/P/K型亲水营养物并通过机械搅拌进行掩埋，从而对受污染土壤进行处理。发生的生物学过程使几个月之后土壤的碳氢化合物含量低于500mg/kg。该亲油型营养物优选的是溶于脂溶性碳氢化合物溶剂中的N/P盐溶液的微乳液。
文档编号B09C1/08GK1133614SQ9419393
公开日1996年10月16日 申请日期1994年7月21日 优先权日1993年9月1日
发明者克里斯琴·舒尔茨 申请人:塞卡股份公司