表面活性劑增溶洗脫-強(qiáng)化微生物修復(fù)OCPs污染土壤的方法
【專利說明】
法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)污染土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用單一或混合表面活性劑增溶洗脫-強(qiáng)化土著微生物降解一體化技術(shù)修復(fù)有機(jī)農(nóng)藥污染場(chǎng)地/土壤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化進(jìn)程的加速，城市用地功能調(diào)整，大量工業(yè)污染企業(yè)外迀，留下大約30個(gè)農(nóng)藥、化工等高風(fēng)險(xiǎn)工業(yè)污染場(chǎng)地，若直接用作居住、學(xué)?；蚬苍O(shè)施用地，必將影響人群健康。我國是農(nóng)藥生產(chǎn)和使用大國，同時(shí)我國農(nóng)藥生產(chǎn)技術(shù)水平相對(duì)落后，生產(chǎn)過程中滴漏現(xiàn)象比較嚴(yán)重，有機(jī)農(nóng)藥生產(chǎn)廠區(qū)土壤污染嚴(yán)重。因此，為實(shí)現(xiàn)土地資源的持續(xù)利用，保障土壤環(huán)境安全，亟需修復(fù)有機(jī)農(nóng)藥污染等高風(fēng)險(xiǎn)工業(yè)污染場(chǎng)地/ 土壤。
[0003]目前，國內(nèi)外常見的土壤污染修復(fù)方法主要有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)法等技術(shù)。有機(jī)農(nóng)藥污染場(chǎng)地中殘留大量生產(chǎn)過程中滲漏的中間體及成品，其中很多成份具有揮發(fā)性、半揮發(fā)性和疏水性，因此通常應(yīng)用較為成熟的熱脫附、氣相抽提等方法修復(fù)有機(jī)農(nóng)藥污染場(chǎng)地/ 土壤。但這些方法修復(fù)成本較高，易產(chǎn)生二次污染，難揮發(fā)有機(jī)污染物的去除效率較低，限制了其在有機(jī)污染場(chǎng)地/ 土壤修復(fù)中的應(yīng)用。[文獻(xiàn)l:Gao，Y.F.，Yang,H., Zhanj X.H., Zhou, LX.Scavenging of BHCs and DDTs from soil by thermaldesorpt1n and solvent washing.Environmental Science and Pollut1n Research,2013，20，1482-1492.文獻(xiàn) 2:Zheng，G.，Selvamj A.，Wong, J.W.Enhancedsolubilizat1n and desorpt1n of organochlorine pesticides (OCPs) from soil byoil-swollen micelles formed with a non1nic surfactant.Environmental Science& Technology, 2012，46， 12062-12068]。
[0004]表面活性劑增效修復(fù)技術(shù)是利用表面活性劑增溶洗脫土壤中的有機(jī)污染物，具有修復(fù)效果好、周期短等優(yōu)點(diǎn)[文獻(xiàn)3:Zhou W Jj Zhu L Z.Enhanced desorpt1n ofphenanthrene from contaminated soil using an1nic—non1nic mixed surfactant.Environmental Pollut1n, 2007, 147(2): 350-357]。然而，常見有機(jī)農(nóng)藥污染場(chǎng)地 / 土壤修復(fù)工程中，用表面活性劑增溶洗脫3-4次才能達(dá)到環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。多次淋洗不僅耗水、耗能，還增加表面活性劑用量，增加修復(fù)成本。因此，亟需開發(fā)一種經(jīng)濟(jì)高效、綠色安全的有機(jī)農(nóng)藥污染場(chǎng)地/ 土壤的修復(fù)技術(shù)[文獻(xiàn):4:Mao, X.，Jiang, R.，Xiao, W.，Yuj J.，Use of surfactants for the remediat1n of contaminated soils: A review.Journalof Hazardous Materials, 2015,285，419-435]。
[0005]研究發(fā)現(xiàn)，表面活性劑可增溶洗脫土壤中的疏水性有機(jī)污染物HOCs，還可強(qiáng)化微生物降解HOCs [文獻(xiàn)5: Zhang, D.;Zhu，L Z.; Li, F.1nfluences and mechanisms ofsurfactants on pyrene b1degradat1n based on interact1ns of surfactant witha Klebsiella oxytoca strain.B1resource Technolj 2013，142，454-461] 0 另一方面，在實(shí)際場(chǎng)地/ 土壤中，直接噴灑表面活性劑，可增溶洗脫吸附在土壤固相上的有機(jī)污染物，增加土著微生物群落中細(xì)菌的含量，提高降解菌群的活性，從而強(qiáng)化土壤微生物原位修復(fù)有機(jī)污染土壤。然而，直接噴灑表面活性劑只能修復(fù)表層1cm的土壤，需要多次重復(fù)噴灑表面活性劑，不僅增大表面活性劑的用量，還容易造成微生物群落的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出一種表面活性劑增溶洗脫-強(qiáng)化微生物修復(fù)OCPs污染土壤的方法。該方法是表面活性劑增溶洗脫-強(qiáng)化微生物降解的一體化技術(shù)，充分發(fā)揮了有機(jī)農(nóng)藥污染場(chǎng)地/ 土壤修復(fù)過程中表面活性劑的重要作用，是一種經(jīng)濟(jì)高效、綠色安全的有機(jī)農(nóng)藥污染場(chǎng)地/ 土壤修復(fù)技術(shù)。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種表面活性劑增溶洗脫-強(qiáng)化微生物修復(fù)OCPs污染土壤的方法，該方法通過表面活性劑的增溶洗脫作用，一次清洗去除土壤中85%以上的OCPs ;清洗之后的土壤直接堆放，利用殘留的表面活性劑改善土著微生物的種群結(jié)構(gòu)和活性，強(qiáng)化土著微生物降解土壤中殘留的OCPs，最終使土壤達(dá)到環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)，該方法包括以下步驟:
步驟1:將待修復(fù)的有機(jī)氯農(nóng)藥污染場(chǎng)地中取出一批土壤，利用機(jī)械裝置將土壤破碎，通過濕式篩分，去除粒徑大于2_的石塊及粗砂；
步驟2:將步驟I中去除石塊及粗砂的污染土壤倒入淋洗池進(jìn)行清洗，向淋洗池按土水比1:5 (kg/L)加入濃度為0.4-1.0 g/L的表面活性劑溶液(即每千克污染土壤加入5L的表面活性劑溶液)，機(jī)械攪拌30分鐘后，分離沉淀，將上清液回收利用；所述的表面活性劑為生物表面活性劑鼠李糖脂(rhamnolipid)、或陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、或非離子表面活性劑失水山梨醇單油酸酯聚氧乙烯醚(Tween 80)、或SDBS和Tween 80按照質(zhì)量比1:2組成的混合表面活性劑；
步驟3:用水洗滌步驟2分離得到的土壤，使土壤中的表面活性劑濃度維持在10-50mg/kg(即每kg的土壤中，表面活性劑的質(zhì)量為10-50 mg)，將洗滌后的土壤堆放至通風(fēng)的工棚內(nèi)，每隔1~2周翻動(dòng)土壤，并保持土壤含水率25%~35% (含水率是水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比，以百分率表示)，經(jīng)洗脫后土壤中殘留的表面活性劑影響微生物的群落結(jié)構(gòu)，使得土壤中微生物總量增加，微生物降解有機(jī)氯農(nóng)藥的活性提高；每周檢測(cè)土壤中OCPs含量，直至達(dá)到環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，完成該土壤的中有機(jī)氯農(nóng)藥的降解修復(fù)。
[0008]步驟4:重復(fù)步驟1~步驟3，修復(fù)下一批土壤，直至完成污染場(chǎng)地中所有土壤的修復(fù)。
[0009]步驟3中所述的微生物為土著微生物。環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是指《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15628-1995)或國家發(fā)布的相關(guān)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):表面活性劑溶液清洗一次，去除有機(jī)污染土壤中85%以上的OCPs ;清洗過后固相分離得到的土壤中含微量表面活性劑，通過直接通風(fēng)堆放，這部分表面活性劑改善了土壤土著微生物的群落結(jié)構(gòu)，提高了降解菌群的數(shù)量和活性，最終促進(jìn)了 OCPs等有機(jī)污染物的微生物降解，使土壤OCPs等有機(jī)污染物達(dá)到環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)；由此，整個(gè)修復(fù)過程中充分發(fā)揮了表面活性劑的增溶洗脫-強(qiáng)化微生物降解的雙重作用。該方法成本低廉、綠色安全，可大規(guī)模應(yīng)用于OCPs污染場(chǎng)地/ 土壤的修復(fù)。
【附圖說明】
[0011]圖1為表面活性劑增溶洗脫-強(qiáng)化微生物修復(fù)OCPs 土壤一體化工藝流程圖；
圖2為殘留表面活性劑強(qiáng)化土著微生物降解OCPs的效果；
圖3為殘留表面活性劑存在下土著微生物生長過程中微生物總量的變化；
圖4為表面活性劑增溶洗脫-強(qiáng)化微生物修復(fù)OCPs污染土壤的效果；
圖5為表面活性劑增溶洗脫與強(qiáng)化微生物降解OCPs各組份的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面列舉實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解實(shí)施例，并非用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明一種表面活性劑增溶洗脫-強(qiáng)化微生物修復(fù)OCPs污染土壤的方法，包括以下步驟:1、稱取1000 g自然風(fēng)干的有機(jī)農(nóng)藥污染土樣，去除枯枝及粒徑大于2mm的石塊、粗砂；2、用配制好的表面活性劑溶液按照1:5 (g/L)的土水比加入土樣中，置于六聯(lián)攪拌器下攪拌30分鐘；3、離心分離土壤及表面活性劑溶液，用水洗滌土壤使其中的表面活性劑濃度維持在10-50 mg/kg ;4、將土壤堆放在上方有遮擋的空地上，防止雨水直接沖刷土壤導(dǎo)致表面活性劑的流失，每隔1~2周翻動(dòng)土壤；5、每隔一周檢測(cè)土壤OCPs含量，約過45天，土壤OCPs完全達(dá)到環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
[0014]實(shí)施例1
配制好400 mg/L鼠李糖脂-無機(jī)鹽溶液，調(diào)節(jié)其離子強(qiáng)度為5.0 mg/L，pHS7.0，121°C高溫滅菌30分鐘，冷卻后，量取5L鼠李糖脂溶液裝入盛有待洗脫土壤的燒杯內(nèi)，置于六聯(lián)攪拌器下攪拌；其中，1000 g 土樣所需鼠李糖脂的量為2 go
[0015]攪拌30min，離心分離洗脫后的土壤，均勻選取5 g 一次洗脫后的土樣，冷凍干燥后，測(cè)得OCPs洗脫效率為89.0% (如圖4所示)，其中OCPs中DDE和DDT均未達(dá)到土壤環(huán)境質(zhì)