一种利用溶解性有机质提高有机污染土壤电动‑微生物修复方法与流程

本发明涉及污染土壤电动修复技术领域，具体说是一种利用溶解性有机质提高有机污染土壤电动-微生物修复方法。

背景技术：

溶解性有机质是土壤中一种重要的、活跃的化学组分，它不仅影响土壤的酸碱特性，也影响营养物质的有效性、污染物质的吸附解吸特性。溶解性有机质对土壤中有机污染物吸附解吸的影响具有双重作用。一方面，溶解性有机质具有表面活性性质，其含有的疏水性组分能与有机污染物结合，增加其水溶性，使有机污染物在土壤中的吸附容量下降或促进吸附在土壤上的有机污染物解吸使其向溶液中释放。另一方面，溶解性有机质会和某些有机污染物竞争土壤表面的吸附位点，产生竞争吸附，从而减少有机污染物的吸附容量，有利于土壤中有机污染物的解吸，提高其在土壤溶液中的浓度。此外，溶解性有机质可为微生物提供共代谢底物促进难降解有机污染物的去除。

电动-微生物修复作为一种新的有机污染土壤修复技术越来越受到人们的重视，但由于有机污染物尤其是难降解有机污染物生物可利用性差，并且疏水性强、水溶性低，极易与土壤颗粒结合，从而降低土壤电动-微生物修复效率。在电动过程中，向土壤中施加表面活性剂能够有效的促进土壤中污染物的解吸，提高有机污染物的生物可利用性，增强电动修复效率。但是研究发现由于表面活性剂本身价格偏贵且在土壤中的利用率较低，而且有的表面活性剂由于其本身的毒性或者难降解性有可能会对土壤造成二次污染。因此在采用助溶剂增强电动修复效率时应充分考虑其环境友好性以及经济适用性。

溶解性有机质是由多种有机化合物组成的复杂混合物，包括有机酸、多糖、多肽以及氨基酸等。与其他表面活性剂比较，溶解性有机质无毒、可以被生物降解及对环境无污染。因此，利用溶解性有机质提高电动-微生物修复具有广阔的应用前景。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种利用溶解性有机质提高有机污染土壤电动-微生物修复方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用溶解性有机质提高有机污染土壤电动-微生物修复方法，将溶解性有机质施加于待修复有机污染土壤，而后通过电动-微生物的修复方式对土壤进行修复，并在电动-微生物修复过程中再加入溶解性有机质，进而实现对土壤中难降解有机污染物的修复效率提高。

所述溶解性有机质的添加量根据待修复有机污染土壤中污染物在土壤中的解吸附特征曲线而定，以污染物解吸量达到最大值时溶解性有机质含量作为基准向土壤中添加溶解性有机质；向土壤中施加溶解性有机质，土壤中溶解性有机质浓度不低于20mgC/kg，保证污染物解吸需要的最大量。

所述溶解性有机质是通过将有机肥料猪粪或有机肥绿肥处理后获得。

其中，有机肥料猪粪为经过充分腐熟后的猪粪。

有机肥绿肥为新鲜秸秆经堆沤后制成的肥料。

所述溶解性有机质是将有机肥料猪粪或有机肥绿肥按照1:10-40的固液比与水混合(物料干重g；超纯水体积ml)，混合后于室温下180-200r/min的水平恒温振荡机上振荡16-20h，然后于4℃、12000-15000r/min下离心20-30min去除杂质，上清液经0.45μm的滤膜过滤，收集滤液即为溶解性有机质。

所述电动-微生物修复条件：电场采用切换电场，每次切换时间为5-10min，电压为0.5-2v/cm，微生物含量为10⁷-10⁸个/克干土，土壤湿度为20-25％。

其中，微生物可为蜡样芽胞杆菌、地衣芽孢杆菌或荧光假单胞菌。

本发明所具有的优点：

1.本发明修复方法采用溶解性有机质不仅有助于有机污染物从土壤颗粒上解吸，而且可为电动-微生物修复过程中微生物提供有利碳源。

2.本发明修复方法中所用的溶解性有机质无毒、可以被生物降解，对环境无污染，而且成本低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电动-微生物修复装置示意图。

图2为本发明实施例1处理前污染土壤中PAHs解吸率随溶解性有机质浓度变化曲线。

图3为本发明实施例1处理过程中PAHs去除率变化曲线。

图4为本发明实施例1处理70天时施加溶解性有机质后PAHs去除率变化曲线。

具体实施方式

以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例所用的电动-微生物修复装置如图1。图中，不锈钢电极1，土壤室及污染土壤2，电源/自动监控系统3，采样点4。

在容置待修复污染土壤的土壤室或待修复污染土壤2两端分别插入不锈钢电极1，两端插入的不锈钢电极通过导线与电源/自动监控系统3相连，并在待修复污染土壤上设有多个采样点4。

本发明方法利用溶解性有机质的表面活性性质及可为微生物提供共代谢碳源的特性来强化难降解有机污染土壤电动-微生物修复。

该方法以修复过程土壤中污染物解吸量达到最大值时所需的溶解性有机质含量为基础，向土壤中施加溶解性有机质，土壤中溶解性有机质浓度不低于20mgC/kg，保证污染物解吸需要的最大量，同时也可满足微生物共代谢所需的碳源，提高污染土壤的电动-微生物整体修复效率。

实施例1

本实施例所用的土壤为焦化场地PAHs污染土壤。将采回的土壤去除杂质、风干，磨细过20目筛备用。土壤中溶解性有机质含量为35mg C/kg，多环芳烃含量为280.3mg/kg，三环以上PAHs含量为85.2％。将污染土壤逐层装入土壤室，压实备用。

本实施例设置2个处理，其中：处理1作为对照，在处理前和处理过程中不添加溶解性有机质；处理2在实验前添加溶解性有机质，并在处理过程中根据PAHs去除率变化进行溶解性有机质添加，添加量根据污染物在土壤中的解吸附特征曲线而定，以污染物解吸量达到最大值时溶解性有机质含量作为基准向土壤中添加溶解性有机质。

溶解性有机质提取自有机绿肥猪粪，将有机绿肥猪粪与水按照1:20的固液比(物料干重g；超纯水体积ml)混合，在25℃下200r/min的水平恒温振荡机上振荡16h，然后于4℃、12000r/min下离心20min进行浓缩，上清液过0.45μm的滤膜，滤液中的有机质即为溶解性有机质，采用TOC仪测定其浓度2630mg C/L。

2个处理均接种多环芳烃降解菌(多环芳烃降解菌为蜡样芽胞杆菌、地衣芽孢杆菌或荧光假单胞菌)和施加直流电场，接种量为3.6×10⁷cfu/g干土，电场强度为1.0V/cm，采用电极极性切换的运行方式，极性切换时间间隔为5min，土壤湿度为25％。定期采样，跟踪监测土壤中PAHs去除率变化，当PAHs去除率达到最大且变化不大时向土壤中补充溶解性有机质，溶解性有机质补充量根据当时土壤中PAHs的最大解吸量而定。

由测定结果可以看出，在溶解性有机质浓度为210mg C/kg时，处理前污染土壤中PAHs的解吸率可达到最大值，继续添加溶解性有机质，PAHs解吸率变化不大(图2)。因此，为了保证污染土壤PAHs的最大解吸率，在实验前向处理2污染土壤中添加可溶性有机质，使土壤中可溶性有机质的浓度为210mg C/kg。由图3显示了2个处理中PAHs去除率变化，处理2中添加溶解性有机碳后PAHs的去除率明显高于未添加溶解性有机碳的处理1的PAHs去除率。在60天时处理1的去除率达到最大值，而处理2在70天时达到最大值，且PAHs去除率比处理1高11％。在70天时根据土壤中PAHs解吸时需要的最大溶解性有机质的量，向土壤中继续添加溶解性有机质，使土壤中溶解性有机质含量为175mg C/kg，定期测定土壤中PAHs浓度。结果显示，添加溶解性有机质后PAHs的去除率继续增大，PAHs去除率提高了15.4％，与处理1相比，PAHs去除率提高了26.7％。