表面活性剂增溶洗脱-强化微生物修复OCPs污染土壤的方法
【专利说明】
法
技术领域
[0001]本发明涉及有机污染土壤修复技术领域，特别涉及一种利用单一或混合表面活性剂增溶洗脱-强化土著微生物降解一体化技术修复有机农药污染场地/土壤的方法。
【背景技术】
[0002]随着城市化进程的加速，城市用地功能调整，大量工业污染企业外迀，留下大约30个农药、化工等高风险工业污染场地，若直接用作居住、学校或公共设施用地，必将影响人群健康。我国是农药生产和使用大国，同时我国农药生产技术水平相对落后，生产过程中滴漏现象比较严重，有机农药生产厂区土壤污染严重。因此，为实现土地资源的持续利用，保障土壤环境安全，亟需修复有机农药污染等高风险工业污染场地/ 土壤。
[0003]目前，国内外常见的土壤污染修复方法主要有物理修复、化学修复、生物修复法等技术。有机农药污染场地中残留大量生产过程中渗漏的中间体及成品，其中很多成份具有挥发性、半挥发性和疏水性，因此通常应用较为成熟的热脱附、气相抽提等方法修复有机农药污染场地/ 土壤。但这些方法修复成本较高，易产生二次污染，难挥发有机污染物的去除效率较低，限制了其在有机污染场地/ 土壤修复中的应用。[文献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.文献 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]表面活性剂增效修复技术是利用表面活性剂增溶洗脱土壤中的有机污染物，具有修复效果好、周期短等优点[文献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，常见有机农药污染场地 / 土壤修复工程中，用表面活性剂增溶洗脱3-4次才能达到环境质量标准。多次淋洗不仅耗水、耗能，还增加表面活性剂用量，增加修复成本。因此，亟需开发一种经济高效、绿色安全的有机农药污染场地/ 土壤的修复技术[文献: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]研究发现，表面活性剂可增溶洗脱土壤中的疏水性有机污染物HOCs，还可强化微生物降解HOCs [文献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，在实际场地/ 土壤中，直接喷洒表面活性剂，可增溶洗脱吸附在土壤固相上的有机污染物，增加土著微生物群落中细菌的含量，提高降解菌群的活性，从而强化土壤微生物原位修复有机污染土壤。然而，直接喷洒表面活性剂只能修复表层1cm的土壤，需要多次重复喷洒表面活性剂，不仅增大表面活性剂的用量，还容易造成微生物群落的生态风险等。
【发明内容】
[0006]本发明提出一种表面活性剂增溶洗脱-强化微生物修复OCPs污染土壤的方法。该方法是表面活性剂增溶洗脱-强化微生物降解的一体化技术，充分发挥了有机农药污染场地/ 土壤修复过程中表面活性剂的重要作用，是一种经济高效、绿色安全的有机农药污染场地/ 土壤修复技术。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种表面活性剂增溶洗脱-强化微生物修复OCPs污染土壤的方法，该方法通过表面活性剂的增溶洗脱作用，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，利用残留的表面活性剂改善土著微生物的种群结构和活性，强化土著微生物降解土壤中残留的OCPs，最终使土壤达到环境安全标准，该方法包括以下步骤:
步骤1:将待修复的有机氯农药污染场地中取出一批土壤，利用机械装置将土壤破碎，通过湿式筛分，去除粒径大于2_的石块及粗砂；
步骤2:将步骤I中去除石块及粗砂的污染土壤倒入淋洗池进行清洗，向淋洗池按土水比1:5 (kg/L)加入浓度为0.4-1.0 g/L的表面活性剂溶液(即每千克污染土壤加入5L的表面活性剂溶液)，机械搅拌30分钟后，分离沉淀，将上清液回收利用；所述的表面活性剂为生物表面活性剂鼠李糖脂(rhamnolipid)、或阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、或非离子表面活性剂失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(Tween 80)、或SDBS和Tween 80按照质量比1:2组成的混合表面活性剂；
步骤3:用水洗涤步骤2分离得到的土壤，使土壤中的表面活性剂浓度维持在10-50mg/kg(即每kg的土壤中，表面活性剂的质量为10-50 mg)，将洗涤后的土壤堆放至通风的工棚内，每隔1~2周翻动土壤，并保持土壤含水率25%~35% (含水率是水的质量与固体颗粒质量之比，以百分率表示)，经洗脱后土壤中残留的表面活性剂影响微生物的群落结构，使得土壤中微生物总量增加，微生物降解有机氯农药的活性提高；每周检测土壤中OCPs含量，直至达到环境质量标准，完成该土壤的中有机氯农药的降解修复。
[0008]步骤4:重复步骤1~步骤3，修复下一批土壤，直至完成污染场地中所有土壤的修复。
[0009]步骤3中所述的微生物为土著微生物。环境质量标准是指《土壤环境质量标准》(GB15628-1995)或国家发布的相关土壤环境质量标准。
[0010]与现有技术相比，本发明具有如下优点:表面活性剂溶液清洗一次，去除有机污染土壤中85%以上的OCPs ;清洗过后固相分离得到的土壤中含微量表面活性剂，通过直接通风堆放，这部分表面活性剂改善了土壤土著微生物的群落结构，提高了降解菌群的数量和活性，最终促进了 OCPs等有机污染物的微生物降解，使土壤OCPs等有机污染物达到环境安全标准；由此，整个修复过程中充分发挥了表面活性剂的增溶洗脱-强化微生物降解的双重作用。该方法成本低廉、绿色安全，可大规模应用于OCPs污染场地/ 土壤的修复。
【附图说明】
[0011]图1为表面活性剂增溶洗脱-强化微生物修复OCPs 土壤一体化工艺流程图；
图2为残留表面活性剂强化土著微生物降解OCPs的效果；
图3为残留表面活性剂存在下土著微生物生长过程中微生物总量的变化；
图4为表面活性剂增溶洗脱-强化微生物修复OCPs污染土壤的效果；
图5为表面活性剂增溶洗脱与强化微生物降解OCPs各组份的效果。
【具体实施方式】
[0012]下面列举实施例进一步阐述本发明，应理解实施例，并非用于限制本发明的保护范围。
[0013]如图1所示，本发明一种表面活性剂增溶洗脱-强化微生物修复OCPs污染土壤的方法，包括以下步骤:1、称取1000 g自然风干的有机农药污染土样，去除枯枝及粒径大于2mm的石块、粗砂；2、用配制好的表面活性剂溶液按照1:5 (g/L)的土水比加入土样中，置于六联搅拌器下搅拌30分钟；3、离心分离土壤及表面活性剂溶液，用水洗涤土壤使其中的表面活性剂浓度维持在10-50 mg/kg ;4、将土壤堆放在上方有遮挡的空地上，防止雨水直接冲刷土壤导致表面活性剂的流失，每隔1~2周翻动土壤；5、每隔一周检测土壤OCPs含量，约过45天，土壤OCPs完全达到环境质量标准。
[0014]实施例1
配制好400 mg/L鼠李糖脂-无机盐溶液，调节其离子强度为5.0 mg/L，pHS7.0，121°C高温灭菌30分钟，冷却后，量取5L鼠李糖脂溶液装入盛有待洗脱土壤的烧杯内，置于六联搅拌器下搅拌；其中，1000 g 土样所需鼠李糖脂的量为2 go
[0015]搅拌30min，离心分离洗脱后的土壤，均匀选取5 g 一次洗脱后的土样，冷冻干燥后，测得OCPs洗脱效率为89.0% (如图4所示)，其中OCPs中DDE和DDT均未达到土壤环境质