一种能够促进生物修复石油污染土壤的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境治理领域，涉及石油污染土壤的修复，具体涉及一种能够促进生物修复石油污染土壤的方法。
【背景技术】
[0002]原位生物修复(ISB)是治理石油污染土壤主要方法之一，与原位化学氧化相比，具有费用低，无二次污染等优点。
[0003]但是，生物修复技术需要时间较长而且微生物对于污染环境有一定的选择性。目前，提高生物修复能力的方法主要是通过提高生物活性和污染物的可生物降解能力两个方面。
[0004]在提高生物活性方面，目前主要是通过外加营养(如施肥)、生物通风等来改变土壤环境以提高土著菌的生物活性，或者接种培养好的功能菌直接提高环境中的生物数量和活性。
[0005]而在改变污染物的可生物降解能力方面目前主要的技术是通过添加表面活性剂来改变石油污染物吸附状态或者通过化学氧化来改变石油污染物的链烃结构来提高污染物本身的可生物降解能力。但是这些技术都存在着费用高，操作困难，易引起二次污染等弊端。
【发明内容】
[0006]基于现有技术中存在的问题，本发明提供一种能够促进生物修复石油污染土壤的方法，解决现有技术中的石油污染土壤修复过程中存在着费用高，操作困难，易引起二次污染等弊端的技术问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现:
[0008]—种能够促进生物修复石油污染土壤的方法，对于污染土壤，首先通过氧化修复，然后通过生物修复，在氧化修复过程中，氧化试剂为H202溶液，通过Η 202溶液氧化修复来促进后期生物修复，氧化修复后的生物修复过程中，不另外加入微生物的营养，直接通过污染土壤中自身的微生物进行生物修复。
[0009]本发明还具有如下区别技术特征:
[0010]所述的污染土壤的石油烃含量为23.44g/kg。
[0011 ] 每5g石油污染土壤中，加入的双氧水的量为0.3mL?5.4mL，H202溶液的浓度控制在 200mM ?900mM。
[0012]优选的，每5g石油污染土壤中，加入的双氧水的量为1.35mL，H202溶液的浓度控制在 225mM。
[0013]氧化试剂中还加入有溶解性铁，形成Fenton试剂。
[0014]所述的Fenton试剂中溶解性铁的浓度控制在2.9mM。
[0015]所述的溶解性铁为硫酸亚铁。
[0016]本发明与现有技术相比，有益的技术效果是:
[0017]本发明的方法能够通过化学氧化使得污染土壤自身释放大量的溶解性营养供微生物使用，不另外加入营养物质，降低了修复成本，操作简单，工序少，不会引起二次污染等弊端。
[0018]外加溶解性铁条件下，可以释放大量的溶解性营养，进一步促进后续的生物修复。化学氧化促进了后期的生物降解，尤其是C25_C3。的生物降解量明显提高。但是并不是化学氧化量越高，生物降解量越大。化学氧化过程影响了土壤中的营养释放和微生物活性，而营养利用和微生物活性是影响后期的生物降解过程的关键因素。
【附图说明】
[0019]图1是污染土样石油各组分浓度。
[0020]图2是H202浓度与生物数量、溶解性营养的关系(a组，外加溶解性铁2.9mM，pH =7.2，柠檬酸 15mM)。
[0021]图3H202浓度与生物数量、溶解性营养的关系(b组，不外加溶解性铁，pH = 7.2，梓檬酸15mM)。
[0022]图4.不同H202投加浓度下石油各组分的变化情况(a.外加2.9mM溶解性铁；b.不外加溶解性铁)。
[0023]图5化学氧化联合生物修复的石油去除效果(土壤油浓度23440mg/kg，pH =7.2)。
[0024]图6化学氧化对生物去除石油的影响(土壤油浓度25.00g/kg, pH = 7.2，H202—次投加，a外加2.9mM的溶解性铁，b不外加溶解性铁)。
[0025]图7化学氧化释放的营养及生物修复消耗的营养情况(土壤油浓度25000mg/kg, pH = 7.2，a外加2.9mM的溶解性铁实验组，b不外加溶解性铁实验组)。
[0026]图8.化学氧化后石油各组分的去除量以及80天的生物降解量(a外加2.9mM的溶解性铁实验组，b不外加溶解性铁实验组)。
[0027]以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细地说明。
【具体实施方式】
[0028]经过大量研究发现，在Fenton氧化后土壤中的溶解性营养(溶解性氮和T0C)会明显升高，在后续生物降解过程中为微生物提供营养，可以达到与外加营养相同的效果。但是，与此同时，Fenton氧化会使微生物的数量和活性急剧降低，微生物需要一定时间的恢复期。且H202浓度越高，存活的微生物数量越少，恢复期越长。而当H 202的投加浓度低于200mM时，微生物的损失量很少，只有10L5cfu/g 土，活性恢复时间只需要8小时，本申请通过投加不同浓度的H202，以找出适宜的H202投加浓度使微生物数量和营养产生达到最佳状态，以促进后期的生物修复。
[0029]材料:
[0030]石油污染土壤采自陕北某油井，污染土壤的石油烃(TPH)含量为23.44g/kg，各组分浓度及比例如图1所示，其中易被降解的柴油部分(cn-c24)占63.38%，难降解的重油组分(C25-C30)占 36.62%o 土壤有机质(S0M)含量为 14.97%，含水率为 19.14%，pH为 7.93。土壤试验前均经过碎散、除杂、过筛(2mm)及混匀处理后密闭保存于冰箱中待用。
[0031]实验用试剂主要包括硫酸亚铁(FeS04.7H20，分析纯)，柠檬酸(C6Hs07.H20，分析纯)，无水氯化钙(CaCl2，分析纯)，双氧水(H202，质量分数30%，分析纯)，二氯甲烷(CH2C12，色谱纯)。
[0032]遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
[0033]实施例1出202浓度对生物数量、溶解性营养的影响实验。
[0034]实验分为a、b两组，均在250mL反应瓶中进行，先加入5g石油污染土样，然后在a组实验的反应瓶中加入5mL柠檬酸_FeS04溶液(2.9mM)，b组实验的反应瓶中加入5mL蒸馏水。随后在反应瓶中分别加入浓度为30%的H2020.3mL、0.6mL、l.35mL、2.7mL、5.4mL、7.2mL、10.8mL。并同时加入蒸馏水使反应体系的溶液总体积为60mL，此时反应瓶中H202的浓度分别为 50mM、100mM、225mM、450mM、900mM、1200mM、1800mM。同时做不投加 H202的反应瓶做对照实验。测定氧化前后上清液中的T0C、NH4+-N的浓度以及微生物数量。本实验中柠檬酸-FeS04S液配制方法为:称取硫酸亚铁(FeS04.7Η20)9.7g，柠檬酸(C6Hs07.Η20) 17.4g，无水氯化钙加入(CaCl2) 1.llg，加水溶解后用5M的NaOH调pH，使体系中的pH值为中性，定容为1L备用。
[0035]实施例2:Fenton处理后的生物修复的效果试验。
[0036]实验同样分为a、b两组，实验在250mL的盐水瓶中进行。a组加入5mL的柠檬酸_FeS04S液(2.9mM)，b组加入5mL蒸馏水。在实施例1的基础上选取225Mm (F J、450mM(F2)、900mM(F3)三个浓度的双氧水进行Fenton处理后，将反应瓶置于摇床上进行为期80天的生物修复实验(125rmp，25°C ) (Tim, 2014)，反应瓶用橡胶塞密封，每隔6小时向反应瓶充氧，保证反应瓶中的氧浓度不低于10%。在分别第10天、第20天、第40天、第60天和第80天萃取反应瓶中的石油以测定TPH，并且测定其上清液中的TOC、NH/-N、N02 -N、N03 -N的浓度以及微生物数量，考察氧化后产生的营养能否促进生物的生长。
[0037]测试及分析方法:
[0038]土壤的pH采用pHS-3C型pH计测定，TPH采用二氯甲烷进行萃取(US EPA testmethods 3550B)，萃取液采用GC (安捷气相6890N-单检)进行分析测定。反应瓶中的上清液经过0.45 μ m的滤膜过滤，上清液经中的NH4+-N、N02 _N、N03 -N采用紫外分光光度法进行测定，T0C采用T0C分析仪分析测定(日本岛津)，微生物数量采用流式细胞仪测定。
[0039]结果与分析:
[0040]1、H202浓度与生物数量、溶解性营养释放的关系
[0041]图2表示在外加溶解性铁(浓度为2.9mM)的条件下H202浓度与生物数量、溶解性营养的关系。如图2所示，经过Fenton氧化后，土壤中溶解性T0C和氨氮的浓度明显提高，且T0C和氨氮的浓度随着H202浓度的增加而增加。当投加的Η 202浓度为900mM时，土壤中T0C的浓度达到最大，为151mg/kg，是未处理土壤的15倍(10.2mg/kg),当继续提高H202的投加浓度，土壤中T0C的浓度反而下降。而对于溶解性氨氮，当投加的H202浓度在900mM以内时，氨氮浓度随着H202投加量的增加而剧烈增加，当H 202浓度为900mM时，溶解性氨氮的浓度为763mg/kg，是未处理土壤的50倍(15mg/kg)，继续提高H202的投加浓度时，溶解性氨氮的浓度会继续升高，但是比较缓慢。除此之外，经过Fenton氧化后，土壤中的微生物数量明显减少，且H202投加浓度越高，土壤中剩余的微生物数量越少。当H202的