一種利用野生觀賞植物萱草修復(fù)石油烴污染土壤的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)污染土壤的環(huán)境修復(fù)技術(shù)，具體地說是一種利用野生觀賞植物萱草修復(fù)石油污染土壤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油經(jīng)(total petroleum hydrocarbons,TPHs)是世界范圍內(nèi)最重要的化石燃料之一，也已成為當(dāng)今世界性公害之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅石油污染一項(xiàng)每年全世界就有800萬噸進(jìn)入環(huán)境，土壤和地下水的石油污染已成為世界范圍的環(huán)境問題，參見文獻(xiàn)I):程國玲，李培軍，王鳳友，等.多環(huán)芳烴污染土壤的植物與微生物修復(fù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003,4(6): 30-36。在過去的30年里，石油工業(yè)的勘探、開采和煉油活動已隨著工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)和我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而迅速飆升，參見文獻(xiàn)2):Du WD1Wan YY1Zhong N N,etal.Status quo of soil petroleum contaminat1n and evolut1n ofb1remediat1n[J],Petroleum Science，2011，8(4): 502-514。盡管石油是維持一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要能源，但由于石油開采、加工、維護(hù)、運(yùn)輸、貯藏和泄露事故而引起大面積的土壤污染，參見文南犬3):Basumatary B,Bordoloi S,Sarma H P.Crude oil-contaminated soilphytoremediat1n by using cyperus brevifolius(rottb.)hassk[J].Water Air andSoil Pollut1n，2012，223(6):3373-3383;文獻(xiàn) 4):Cai Z1Zhang Z N1Liu ff T，etal.Ecological remediat1n of hydrocarbon contaminated soils with weed plant[J].Journal ofResources and Ecology,2011,2:2097-2105。石油經(jīng)作為常見的有機(jī)污染物，由于粘連性、疏水性、親脂性，生命體很難直接利用或代謝它們，不僅會造成土壤鹽堿化、毒化，導(dǎo)致土壤破壞和廢毀，而且其有毒物能通過農(nóng)作物進(jìn)入食物鏈系統(tǒng)，對人類具有毒性、誘變性和致癌性，而且也會抑制植物的生長，破壞土壤結(jié)構(gòu)，損害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，并且可向下淋溶進(jìn)入地下水，破壞地下水質(zhì)量，是一種危險(xiǎn)的環(huán)境污染物，參見文獻(xiàn)5):Peng S ff,Zhou Q X,Cai Z,et al.Phytoremediat1n of petroleum contaminated soils byMirabilis jalapa L.1n a greenhouse plot experiment[J].Journal of HazardousMaterials, 2009,168:1490-1496;文獻(xiàn) 6)Zhang Z N1Zhou Q X1Peng S ff, etal.Remediat1n of petroleum contaminated soils by joint act1n of Pharbitisnil L.and its microbial community!! J].Science of the Total Environment, 2010,408(22): 5600-5605 ;文獻(xiàn) 7): Cai Z , Zhou Q X1Peng S ff ,et al.Promotedb1degradat1n and microb1logical effects of petroleum hydrocarbons byImpatiens balsamina L.with strong endurance[J].Journal ofHazardous Materials,2010，183(183):731-737。石油烴污染問題已廣泛引起公眾的關(guān)注，修復(fù)方法和技術(shù)正逐步成為該領(lǐng)域研究人員研究的熱點(diǎn)問題。
[0003]20世紀(jì)80年代以前，石油烴污染土壤的修復(fù)技術(shù)還主要是一些傳統(tǒng)的技術(shù)，主要包括物理和化學(xué)技術(shù)，最常用的是熱處理和化學(xué)浸出法，參見文獻(xiàn)8):Huang X D1El-AlawiY,Gurska J,et al.A mult1-process phytoremediat1n system for decontaminat1nof persistent total petroleum hydrocarbons(TPHs)from soils[J].MicrochemicalJournal，20 05 ,81(1):13 9-147;文獻(xiàn)9): Habe H，Omori T.Genetics of polycyclicaromatic hydrocarbon metabolism in diverse aerobic bacteria[J].B1scienceB1technology and B1chemistry，2003，67(2): 225-243。熱處理是指通過焚燒或鍛燒，來凈化土壤中的石油烴類污染物。但由于該方法會嚴(yán)重破壞場地土壤的結(jié)構(gòu)和成分，造成大氣污染，經(jīng)濟(jì)方面不實(shí)惠，工程實(shí)施難等原因，很難被人們所接受?；瘜W(xué)浸出和水洗法也可以獲得較好的除油效果，但由于會對污染場地造成嚴(yán)重的二次污染問題而限制了其應(yīng)用，該方法對于污染面積大且污染程度較輕的土壤基本上難以應(yīng)用和奏效，參見文獻(xiàn)10):周啟星，魏樹和，習(xí)春燕.污染土壤生態(tài)修復(fù)基本原理及研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26(2):419-42七因此在各種修復(fù)技術(shù)中，植物修復(fù)成為一個(gè)亮點(diǎn)，近來得到公眾的廣泛認(rèn)可。
[0004]植物修復(fù)是一種原位修復(fù)方法，利用自然植物和土著微生物降解和轉(zhuǎn)化土壤、沉積物和地表水中的污染物，參見文獻(xiàn)11):Massari J ,Tokikawa R ,Medinas D B , etal.Generat1n of singlet oxygen by the glyoxal-peroxynitrite system[J].Journal of the American Chemical Society，2011，133(51): 20761-20768，已廣泛應(yīng)用于石油烴污染土壤的修復(fù)。土壤中的石油烴主要是在微生物的作用下被降解的，參見文獻(xiàn)12):Bell T HjJoly SjPitre F E,et al.1ncreasing phytoremediat1n efficiencyand reliability using novel omics approaches[J].Trends in B1technology，2014，32(5):271-280,然而研究發(fā)現(xiàn)修復(fù)植物的存在明顯的增加了土壤石油烴的去除率，參見文獻(xiàn)13):Sun T RjCang L,Wang Q Y，et al.Roles ofab1tic losses,microbes，plantroots ,and root exudates on phytoremediat1n ofPAHs in a barren soiI[J].Journal ofHazard Mater，2010，176( 1-3): 919-925。迄今為止，國內(nèi)外已經(jīng)有不少關(guān)于植物修復(fù)污染土壤的相關(guān)報(bào)道。植物對污染修復(fù)的貢獻(xiàn)可分為兩大方面:①植物自身對污染物的吸收、轉(zhuǎn)化和富集作用，參見文獻(xiàn)14):Mulligan C NjRosa G C.B1remediat1n ofmetal contaminat1n[J].Environmental Monitoring and Assessment，2003，84(1-2):45-60;②為微生物的生存提供有利的生態(tài)條件，促進(jìn)微生物對污染物的生物降解作用，參見文南犬 15):Alleman B CjAndrea L.Phytoremediat1n and innovative strategies forspecialized remedial applicat1ns[M].San Diego:Battell Press，19990對于有機(jī)污染物來說，微生物降解作用是其主要的去除方式，然而許多研究發(fā)現(xiàn)一些難降解的污染物，在有植物存在的情況下更易被降解，參見文獻(xiàn)16):Lefevre G HjHozalski R MjNovak PJ.Root exudate enhanced contaminant desorpt1n:An ab1tic contribut1n to therhizosphere effect[J].Environmental Science&Technology，2013，47(20):11545-11553。植物的引入，可以在根系周圍形成一個(gè)特殊的修復(fù)圈層一根際，不僅可以為微生物提良好的棲息環(huán)境，而且可以通過釋放根系分泌物，為微生物提供可利用的碳源或共代謝物質(zhì)，參見文南犬 17):Corgie S C，Joner E JjLeyval C.Rhizospheric degradat1n ofphenanthrene is a funct1n of proximity to roots[J].Plant and Soil,2003,257(I): 143-150 ;文獻(xiàn) 18): Joner E J , Corgie S CjAmellal N, et al.Nutrit1nalconstraints to degradat1n of polycyclic aromatic hydrocarbons in a simulatedrhizosphere [J].Soil B1logy&B1chemis try，2002，34(6): 859-864;文獻(xiàn) 19): Harsh PB , Tiffany L ff, Laura G P,et al.The role ofroot exudates in rhizosphereinteract1ns with plants and other organisms[J].Annual Review ofPlantB1logy，2006，57:233-266，促進(jìn)根際微生物的生長和代謝活性，還可以增加污染物的生物有效性，參見文獻(xiàn) 16):Lefevre G H,Hozalski R M1Novak P J.Root exudate enhancedcontaminant desorpt1n:An ab1tic contribut