專利名稱：一種利用紅三葉草修復(fù)石油污染土壤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用紅三葉草修復(fù)石油污染土壤的方法。
背景技術(shù)：
隨著石油產(chǎn)品需求量增加，大量的石油及其加工品進(jìn)入土壤，給生物和人類帶來(lái)危害，造成土壤的石油污染日趨嚴(yán)重，這已成了世界性的環(huán)境問(wèn)題。近二十年來(lái)，由于不斷發(fā)現(xiàn)并開(kāi)發(fā)大型油田，在開(kāi)采和運(yùn)輸過(guò)程中都給周圍土壤環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染，使原本脆弱的自然環(huán)境更加惡化。石油類污染物的危害主要表現(xiàn)在對(duì)人和動(dòng)物、土壤和天然水體的危害和影響。石油類已列入我國(guó)危險(xiǎn)廢物名錄，名錄中列入的48種危險(xiǎn)廢物中，石油類排第八位。石油排入土壤后，會(huì)影響土壤的通透性，因?yàn)槭皖愇镔|(zhì)的水溶性一般很小，土壤顆粒受石油污染后不易被水所浸潤(rùn)，形不成有效的土壤內(nèi)導(dǎo)水通路，滲水量下降，透水性降低，而且積聚在土壤中的石油烴，絕大部分是高分子有機(jī)物。它們粘著在植物根系上形成一層粘膜，阻礙根系的呼吸與水分的吸收，甚至引起根系的腐爛。另外，石油富含反應(yīng)基團(tuán)，它們會(huì)與無(wú)機(jī)氮、磷結(jié)合，并抑制硝化作用和脫磷酸作用，從而減少土壤有效態(tài)氮、磷含量。其次，石油烴可引起植物體內(nèi)過(guò)量的殘留和累積，或直接對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生毒害作用，從而影響生產(chǎn)能力?，F(xiàn)有的石油污染土壤修復(fù)方法包括物理、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)等，傳統(tǒng)的物理化學(xué)修復(fù)有很大的弊端就是具有副效應(yīng)且成本高，使應(yīng)用范圍受到限制。目前對(duì)于有機(jī)污染土壤通常采用生物修復(fù)的方法予以治理，有關(guān)研究與實(shí)踐已取得了較大的進(jìn)展。然而值得注意的是，生物修復(fù)意味著把大量生物體投入到被污染的環(huán)境介質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)，在消除污染的同時(shí)，這種投入也有可能帶來(lái)新的不良影響。石油污染土壤植物修復(fù)是利用對(duì)石油類污染物有一定的吸收、積累、降解、固定、轉(zhuǎn)移、揮發(fā)及促進(jìn)根際微生物共存體系等特性的植物，降低或清除土壤中石油類污染物的方法。石油污染土壤植物修復(fù)具有以下特點(diǎn)1、不破壞植物生長(zhǎng)所需要的土壤環(huán)境，土壤的物理、化學(xué)、生物性質(zhì)保持不變甚至優(yōu)于原有的性質(zhì)；2、污染物降解完全，可將有機(jī)污染物降解為完全無(wú)害的無(wú)機(jī)物(CO2和H2O等)，沒(méi)有二次污染問(wèn)題；3、處理形式多樣，可就地處理，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，如受污染土壤位于建筑物或公路下面不能挖掘和搬出時(shí)，可采取生物修復(fù)技術(shù)；4、處理成本低于熱處理及物理化學(xué)方法，其處理費(fèi)用約為熱處理費(fèi)用的1/3 1/4，20世紀(jì)80年代末采用熱處理或填埋處理污染土壤每立方碼(0. 765m3)需200 800美元，而用生物修復(fù)技術(shù)僅需75 200美元；5、應(yīng)用廣泛，無(wú)論小面積或大面積污染均可應(yīng)用，并可同時(shí)處理受污染的土壤和地下水。因其環(huán)境優(yōu)化型，無(wú)二次污染，自然美觀等特點(diǎn)正逐步取代傳統(tǒng)方法成為今后石油污染土壤修復(fù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在植物修復(fù)技術(shù)的研究和實(shí)踐中，篩選出能夠有效降解土壤中石油烴污染的植物是開(kāi)展工作的必要前提和基礎(chǔ)。然而，在國(guó)內(nèi)外已有的研究中，能夠降解石油烴污染的植物種類很少，而我國(guó)關(guān)于石油烴污染土壤的修復(fù)植物研究還在起步階段，具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的用于植物修復(fù)石油烴污染物的植物很少，加之在其農(nóng)藝性狀、病蟲(chóng)害防治、育種潛力以及生理學(xué)方面的研究不完備，嚴(yán)重影響在實(shí)際修復(fù)中的應(yīng)用。因次，尋找更多更為理想的修復(fù)植物仍然是當(dāng)前植物修復(fù)研究的一項(xiàng)重要任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種費(fèi)用低廉、可操作性強(qiáng)、不破壞土壤物理化學(xué)性質(zhì)，不引起二次污染、且對(duì)防治污染土壤風(fēng)蝕、水蝕均有良好效果的利用紅三葉草修復(fù)石油污染土壤的方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種利用紅三葉草修復(fù)石油污染土壤的方法，其特征在于，該方法為將紅三葉草的種子用蒸餾水浸泡過(guò)夜，然后消毒，將消毒后的種子點(diǎn)播于石油污染土壤中，不定期澆水使土壤含水率保持在田間持水量的50% 60%，使紅三葉草在自然狀態(tài)下生長(zhǎng)，當(dāng)紅三葉草冬季枯萎后將枯萎的干枝清除，繼續(xù)不定期澆水，使紅三葉草在自然狀態(tài)下生長(zhǎng)，直至土壤中的石油烴污染物含量達(dá)到環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)后連根移除紅三葉草。 上述的一種利用紅三葉草修復(fù)石油污染土壤的方法，在點(diǎn)播紅三葉草種子之前向石油污染土壤中均勻拌入生物菌肥，以增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤中氮、磷、鉀等的含量，增加耕作層微生物的數(shù)量，使植物生命活動(dòng)能夠得到足夠的能量并能增強(qiáng)紅三葉草根際微生物的活性；所述生物菌肥的拌入量為石油污染土壤質(zhì)量的1% 5%。上述的一種利用紅三葉草修復(fù)石油污染土壤的方法，所述生物菌肥中有效活菌數(shù)> 2 X IO8個(gè)/g，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量含量不低于25%，腐殖酸質(zhì)量含量不低于20%，氮、磷和鉀的總質(zhì)量含量不低于5%。上述的一種利用紅三葉草修復(fù)石油污染土壤的方法，所述生物菌肥的拌入量為石油污染土壤質(zhì)量的2%。本發(fā)明采用的紅三葉草(Trifolium repens Linn)為豆科三葉草屬多年生草本植物。其植物分類學(xué)特征如下豆科三葉草屬植物，主根入土較深；側(cè)根發(fā)達(dá)，多分布在表土層；根上結(jié)有很多粉紅色根瘤；根頸稍在表土之下；主莖分枝10 48個(gè)，呈叢狀，直立或半直立；莖高一般80厘米左右；植株表面有疏毛；三出掌狀復(fù)葉，葉互生，有長(zhǎng)柄，葉片橢圓形或卵形，邊緣有茸毛及不明顯細(xì)齒，葉表中央有白色或談灰色“V”形斑紋，也有少數(shù)無(wú)“V”形斑紋；托葉卵形，急轉(zhuǎn)縮小成一長(zhǎng)細(xì)尖狀；密集頭狀花序，幾乎無(wú)柄，花冠暗紅或紫紅色；花序兩側(cè)有2片無(wú)柄的葉，約由100朵小花組成；花冠長(zhǎng)I. 4cm I. 95cm ;花筒長(zhǎng)0. 85cm 0. 95cm,每個(gè)頭狀花序具有種子32 52粒；莢果近卵形，每莢一般含種子I粒；種子呈腎形，褐黃色或紫色，千粒重I. 5g 2g。紅三葉草適應(yīng)能力強(qiáng)，耐旱、耐寒、耐濕性好，對(duì)土壤要求不嚴(yán)格，粘土、壤土、砂壤土，中性或微酸性土壤都適宜紅三葉草的生長(zhǎng)。紅三葉草生長(zhǎng)迅速，養(yǎng)護(hù)管理粗放。用種子繁殖，3 9月進(jìn)行播種，以4月播種最為適宜。生長(zhǎng)期在3 10月，6月開(kāi)花，花期較長(zhǎng)。播種前，應(yīng)將苗床澆透水，使其保持濕潤(rùn)，播下不能立即澆水，如果氣溫較高，需要適當(dāng)?shù)恼谏w，7天后可出苗。通過(guò)本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，紅三葉草是一種高效修復(fù)植物，對(duì)土壤中的石油烴污染物具有很強(qiáng)的耐受性和降解能力。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
I、本發(fā)明的方法是通過(guò)種植紅三葉草來(lái)修復(fù)石油污染土壤，具有費(fèi)用低廉、可操作性強(qiáng)、不破壞土壤物理化學(xué)性質(zhì)等特點(diǎn)，該方法不會(huì)引起二次污染、且對(duì)防治污染土壤風(fēng)蝕、水蝕均有良好效果。2、本發(fā)明向需修復(fù)的石油污染土壤中拌入生物菌肥，可以增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤中氮、磷、鉀等的含量，增加耕作層微生物的數(shù)量，使植物生命活動(dòng)能夠得到足夠的能量并能增強(qiáng)紅三葉草根際微生物的活性，促進(jìn)紅三葉草的生長(zhǎng)。3、本發(fā)明采用的紅三葉草屬于豆科三葉草屬多年生草本植物，根部的根瘤和根瘤菌共生，具有固氮作用，可以將大氣中的氮?dú)饣癁殇@鹽和硝酸鹽，當(dāng)豆科植物死后，根、遺體腐爛后體內(nèi)的元素全部轉(zhuǎn)入土壤，增加土壤肥力，增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量，減少限制性營(yíng)養(yǎng)物氮的缺乏造成的影響，有利于污染物的去除，修復(fù)石油污染土壤后的紅三葉草植物材料可以收割作為牧草使用，以提高修復(fù)產(chǎn)出，降低修復(fù)成本。


圖I為本發(fā)明與空白對(duì)照分別對(duì)不同土壤石油烴的降解率的對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
向石油污染土壤中均勻拌入石油污染土壤質(zhì)量的I %的生物菌肥(西安德龍生物科技有限公司生產(chǎn)的12菌微生物菌肥，菌肥中有效活菌數(shù)> 2 X IO8個(gè)/g，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量含量不低于25%，腐殖酸質(zhì)量含量不低于20%，氮、磷和鉀的總質(zhì)量含量不低于5% )，以增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤中氮、磷、鉀等的含量，增加耕作層微生物的數(shù)量，使植物生命活動(dòng)能夠得到足夠的能量并能增強(qiáng)紅三葉草根際微生物的活性；將紅三葉草的種子用蒸餾水浸泡過(guò)夜，然后消毒，將消毒后的種子點(diǎn)播于石油污染土壤中，不定期澆水使土壤含水率保持在田間持水量的50% 60%，使紅三葉草在自然狀態(tài)下生長(zhǎng)，當(dāng)紅三葉草冬季枯萎后將枯萎的干枝清除，繼續(xù)不定期澆水，使紅三葉草在自然狀態(tài)下生長(zhǎng)，直至土壤中的石油烴污染物含量達(dá)到環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)后連根移除紅三葉草。實(shí)施例2向石油污染土壤中均勻拌入石油污染土壤質(zhì)量的5%的生物菌肥(西安德龍生物科技有限公司生產(chǎn)的12菌微生物菌肥，菌肥中有效活菌數(shù)> 2X IO8個(gè)/g，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量含量不低于25%,腐殖酸質(zhì)量含量不低于20%,氮、磷和鉀的總質(zhì)量含量不低于5% ),以增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤中氮、磷、鉀等的含量，增加耕作層微生物的數(shù)量，使植物生命活動(dòng)能夠得到足夠的能量并能增強(qiáng)紅三葉草根際微生物的活性；將紅三葉草的種子用蒸餾水浸泡過(guò)夜，然后消毒，將消毒后的種子點(diǎn)播于石油污染土壤中，不定期澆水使土壤含水率保持在田間持水量的50% 60%，使紅三葉草在自然狀態(tài)下生長(zhǎng)，當(dāng)紅三葉草冬季枯萎后將枯萎的干枝清除，繼續(xù)不定期澆水，使紅三葉草在自然狀態(tài)下生長(zhǎng)，直至土壤中的石油烴污染物含量達(dá)到環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)后連根移除紅三葉草。實(shí)施例3向石油污染土壤中均勻拌入石油污染土壤質(zhì)量的2%的生物菌肥(西安德龍生物科技有限公司生產(chǎn)的12菌微生物菌肥，菌肥中有效活菌數(shù)> 2X IO8個(gè)/g，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量含量不低于25%,腐殖酸質(zhì)量含量不低于20%,氮、磷和鉀的總質(zhì)量含量不低于5% ),以增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤中氮、磷、鉀等的含量，增加耕作層微生物的數(shù)量，使植物生命活動(dòng)能夠得到足夠的能量并能增強(qiáng)紅三葉草根際微生物的活性；將紅三葉草的種子用蒸餾水浸泡過(guò)夜，然后消毒，將消毒后的種子點(diǎn)播于石油污染土壤中，不定期澆水使土壤含水率保持在田間持水量的50% 60%，使紅三葉草在自然狀態(tài)下生長(zhǎng)，當(dāng)紅三葉草冬季枯萎后將枯萎的干枝清除，繼續(xù)不定期澆水，使紅三葉草在自然狀態(tài)下生長(zhǎng)，直至土壤中的石油烴污染物含量達(dá)到環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)后連根移除紅三葉草。本發(fā)明對(duì)紅三葉草修復(fù)石油污染土壤進(jìn)行了小區(qū)模擬試驗(yàn)試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在長(zhǎng)安大學(xué)渭水校區(qū)陜西省地下水與生態(tài)環(huán)境工程中心試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)，該場(chǎng)地地處西安市未央?yún)^(qū),屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候,年降雨量560mm 750mm左右。試驗(yàn)用土壤分別取自延安市安塞縣鐮刀灣鄉(xiāng)，土壤分別過(guò)2mm篩后，將其按比例與原油混合均勻并在不同濃度梯度石油污染土壤中拌入2 %的生物菌肥-西安德龍生物科技有限公司生產(chǎn)的12菌微生物菌肥(菌肥中有效活菌數(shù)>2X IO8個(gè)/g，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量含量不低于25%，腐殖酸質(zhì)量含量不低于20%，氮、磷和鉀的總質(zhì)量含量不低于5% )。試驗(yàn)共設(shè)四種土 壤，分別為CK 土壤(清潔土壤)、A 土壤石油烴污染濃度0. 3% (3000mg/kg)、B 土壤石油烴污染濃度0. 7% (7000mg/kg)、C 土壤石油烴污染濃度1% (IOOOOmgAg)。設(shè)計(jì)每格長(zhǎng)X寬X深為ImXlmXO. 8m的試驗(yàn)小區(qū)，播種前應(yīng)將苗床澆透水，使其保持濕潤(rùn)，將紅三葉草種子用蒸餾水浸泡過(guò)夜，消毒，按照7cm行距20g/m2 30g/m2的種量進(jìn)行點(diǎn)播，每種土壤保留一格作為空白對(duì)照不進(jìn)行播種。根據(jù)土壤水分豐缺情況，不定期澆水，使土壤中的含水量保持在田間持水量的50% 60%,燒水采用根部燒水,燒水不能使試驗(yàn)小區(qū)積水。紅三葉草生長(zhǎng)期間利用小鐵鏟松動(dòng)表土，松土?xí)r不要傷到紅三葉草的根系，從而保證土壤中氧氣充足，利于紅三葉草和根際微生物的生長(zhǎng)和繁殖。一、不同土壤對(duì)紅三葉草生物量的影響試驗(yàn)分別在植物種植后的第120天和第300天對(duì)植物進(jìn)行采樣。前一次采樣年份為2010年，后一次采樣年份為2011年。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)采集三株植物進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，將采集的植物樣品用自來(lái)水充分沖洗以去除粘附于植物樣品上的泥土和污物，然后用去離子水沖洗，浙去水分，測(cè)定植物株高和鮮重，再在65°C下烘干至恒重，測(cè)定植物干重，結(jié)果見(jiàn)下表表I 2010年不同土壤對(duì)紅三葉草生物量的影響
權(quán)利要求
1.一種利用紅三葉草修復(fù)石油污染土壤的方法，其特征在于，該方法為將紅三葉草的種子用蒸餾水浸泡過(guò)夜，然后消毒，將消毒后的種子點(diǎn)播于石油污染土壤中，不定期澆水使土壤含水率保持在田間持水量的50% 60%，使紅三葉草在自然狀態(tài)下生長(zhǎng)，當(dāng)紅三葉草冬季枯萎后將枯萎的干枝清除，繼續(xù)不定期澆水，使紅三葉草在自然狀態(tài)下生長(zhǎng)，直至土壤中的石油烴污染物含量達(dá)到環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)后連根移除紅三葉草。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的一種利用紅三葉草修復(fù)石油污染土壤的方法，其特征在于，在點(diǎn)播紅三葉草種子之前向石油污染土壤中均勻拌入生物菌肥，所述生物菌肥的拌入量為石油污染土壤質(zhì)量的
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用紅三葉草修復(fù)石油污染土壤的方法，其特征在于，所述生物菌肥中有效活菌數(shù)> 2 X IO8個(gè)/g，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量含量不低于25 %，腐殖酸質(zhì)量含量不低于20%，氮、磷和鉀的總質(zhì)量含量不低于5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用紅三葉草修復(fù)石油污染土壤的方法，其特征在于，所述生物菌肥的拌入量為石油污染土壤質(zhì)量的2%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用紅三葉草修復(fù)石油污染土壤的方法，該方法為將紅三葉草的種子用蒸餾水浸泡過(guò)夜，然后消毒，將消毒后的種子點(diǎn)播于石油污染土壤中，不定期澆水使土壤含水率保持在田間持水量的50％～60％，使紅三葉草在自然狀態(tài)下生長(zhǎng)，當(dāng)紅三葉草冬季枯萎后將枯萎的干枝清除，繼續(xù)不定期澆水，使紅三葉草在自然狀態(tài)下生長(zhǎng)，直至土壤中的石油烴污染物含量達(dá)到環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)后連根移除紅三葉草。本發(fā)明的方法具有費(fèi)用低廉、可操作性強(qiáng)、不破壞土壤物理化學(xué)性質(zhì)等特點(diǎn)，該方法不會(huì)引起二次污染、且對(duì)防治污染土壤風(fēng)蝕、水蝕均有良好效果。
文檔編號(hào)B09C1/00GK102744247SQ201110350860
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者關(guān)笑坤, 李春榮, 梁志毅, 王博, 王周峰, 王文科, 申圓圓, 鄭萬(wàn)珍 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)