本发明涉及一种专门针对被石油污染的土壤的修复方法。
背景技术：
石油污染是指在开采、炼制、贮运、使用的过程中，原油和各种石油制品进入环境而造成的污染。已有研究表明，油田区土壤受到了不同程度的石油污染，土壤中含油率最高达23％,超过环境背景值的500～1000倍。土壤石油组分中烷烃、芳烃等轻质组分占总量的50％以上，为生物修复或与其他修复措施的联合开展提供可靠的物质基础。
石油进入土壤环境后会改变土壤的含水率、有机质等理化性质，一方面影响土壤中的微生物组成和结构，阻碍植物根系呼吸及对营养的吸收，导致植物生长不良甚至死亡；另一方面造成土壤盐碱化、毒化，导致土壤破坏和废毁。而且由于石油粘结力强，受石油污染的土壤中油类物质主要集中于0cm～40cm的耕作土层中，含油率随深度的增加呈减少趋势。且石油烃中很多组分都具有致畸、致癌、致突变等作用，因此其有毒物能通过农作物进入食物链系统，直接危害人体健康。石油污染场地严重影响了我国油田区的经济发展、生态环境和农业生产，成为当地社会、经济和环境协调发展的主要制约因素。
石油污染的主要修复方法有物理法、化学法、生物法三大类。而微生物修复法由于操作简便费用低、对周围环境污染小、基本不产生二次污染等优势已成为土壤石油污染修复的重要技术。目前，很多研究者致力于从石油污染土壤中筛选出石油降解菌，并通过在含不同石油浓度的培养基中对其进行驯化，制备成高效的石油降解微生物菌剂，施撒于石油污染土壤中，进行污染土壤的修复。
如申请号为cn201710405103.x的专利申请公开了一种石油污染土壤修复剂体系的制备方法，其土壤修复剂体系是由土壤调节液、石油烃降解菌剂、固体废料载体、生物聚合物菌剂和营养液构成，通过施加该处理剂后，对于5％或以下的石油污染土壤，在温度5～10℃条件石油降解率达39％～43.7％；在15～20℃条件石油降解率达59.8％，温度在25～30℃条件，石油降解率达87.5％以上。申请号为cn201610442234.0的专利申请公开了一种用于石油污染土壤的微生物土壤改良剂，该改良剂包括了卷边柱蘑菌丝、毛边滑锈伞、醋酸钙不动杆菌、鞘氨醇单胞菌、芘降解菌、幼套球囊霉、粉红头孢霉、出芽短梗霉、腈水解酶、长链烷烃降解酶、整合膜二铁烷烃羟化酶、苯丙氨酸脱氨酶、精氨酸双水解酶、红平红球菌、铜绿假单胞菌、油酸钠、盐酸硫胺素、泛酸钙、牡蛎壳粉、蛭石粉、宽叶雀稗粉、肯塔基兰草粉、五节芒粉、紫花苜蓿粉、猪粪粒、羊粪粒、γ-聚谷氨酸、苹果酸、柠檬酸和念珠藻粉；该改良剂中的各类型微生物相互协同配合，并与其载体原料共同作用，采用该改良剂对胜利油田不同类型原油污染土壤进行了处理，污染土壤中石油烃总量去除率达到77.68％～89.76％。
这些方法能够增加微生物对石油的降解效率，但是降解效率仍然需要进一步提高。此外，现有的这些方法技术复杂，微生物的筛选及驯化时间较长，而且外来微生物的投加会破坏土壤中原有的微生物群落，不适合大面积使用。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种石油烃去除率显著提高且简单的石油污染土壤的修复方法。
本发明为解决上述问题，采取的技术方案如下：
一种石油污染土壤的修复方法，其包括以下步骤：
(1)石油污染土壤翻耕；
(2)向石油污染土壤中喷洒营养液，所述营养液包含酵母浸出物和水，所述的营养液的喷洒量为使得所述酵母浸出物与所述石油污染土壤中石油烃的重量比为0.05～0.5：1；
(3)步骤(2)结束后进行养护。
根据本发明的一个具体方面，在进行所述翻耕的同时喷洒营养液。
进一步地，所述酵母浸出物为酵母浸粉和/或酵母浸膏，所述的营养液为酵母浸粉和/或酵母浸膏溶解在水中形成。进一步地，用以配置酵母浸粉水溶液的水可为自来水或地表水。
优选地，控制所述营养液中水的含量使得喷洒后的土壤含水率为30～60％。
优选地，所述的营养液的喷洒量为使得所述酵母浸出物与所述石油污染土壤中石油烃的重量比为0.08～0.4：1。
根据本发明，所述的养护是指使土壤维持在某一状态下一段时间。通常除必要的条件(温度、水含量、氧气含量)控制外，不进行其他操作。
根据本发明的一个方面，使养护在环境温度下进行养护。
根据本发明的又一方面，控制养护时土壤含水率为30～60％。含水率可通过喷洒适量的水来控制。
优选地，步骤(3)养护期间，间隔3～7天对土壤进行一次翻耕，有利于使土壤中有充足的氧气。
根据本发明的一个具体且优选方面，在所述养护期间保持土壤含水率为30～60％，养护时间为20天以上。当养护温度在20℃以下时，养护时间为45天以上，更优选50天以上，进一步优选60天以上。养护温度大于20℃时，养护时间为30天以上。优选30～45天。
根据本发明，如果石油污染土壤深度超过30cm，优选进行分层翻耕，每层翻耕深度约为15～25cm，每翻耕一层，喷洒一次营养液或者边翻耕边喷洒营养液。
本发明所述的石油污染土壤中所述石油烃的含量为500～10000mg/kg。
本发明所述的“含水率”是指水在含有其的物质中的质量百分比。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
在大量实验研究中发明人意外发现，酵母浸粉在促进微生物生长繁殖的同时，还能够促进微生物产生表面活性剂。通过向石油污染土壤中添加一定量的酵母浸粉，可为微生物提供氮源、生长因子、各种氨基酸和微量元素，刺激微生物快速生长繁殖，增强微生物的活性，促进微生物对石油的分解代谢，达到修复的目的。同时，通过对土壤的翻耕增加土壤中的氧含量，进一步增强修复效果。
本发明方法可用于修复各种污染程度的石油污染土壤，石油烃去除率可达97％。此外，本发明相比现有技术，减少了筛菌、驯化等过程，在提高处理效果的同时降低技术成本。而且本修复方法施工技术简单，成本低廉，可以大范围使用，修复后的土壤中的有机质含量高，微生物活性强，可以作为绿化用土。
具体实施方式
已知，酵母浸出物(酵母浸膏和酵母浸粉)富含蛋白质、氨基酸、肽、多肽、核酸、维生素及微量元素等营养成分，现有技术中被广泛的应用于微生物培养行业。在土壤污染处理领域，酵母浸出物常常是作为微量元素添加在培养基中来使用。
本发明人经研究发现，酵母浸粉除可作为营养物质促进微生物生长外，还能够促进微生物产生表面活性剂。实验证明，利用酵母浸粉的这一特性，将其作为营养液按照一定的量添加至石油污染土壤中，极大地促进了石油的降解，显著增加石油污染土壤的修复效果。
以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，实施例中未注明的条件为本领域常规的条件。在述及物质的用量、添加量时，除非特别说明，均指重量。
本发明中土壤含油量根据epa3546所述的微波溶剂萃取标准方法进行测定。
实施例1
首先将土壤进行翻耕，在翻耕过程中喷洒酵母浸粉水溶液。控制酵母浸粉水溶液喷洒量，使酵母浸粉的重量为石油污染土壤中石油烃总量的8％。喷洒之后土壤的含水率为40％，翻耕混匀。在环境温度为25～30℃下，养护30d(天)。养护期间每隔5d翻混一次。实验同时以不添加酵母浸粉的土壤作为空白对照ck，ck与实验组在同等含水率、温度条件下进行养护。修复前后对土壤中石油含量进行测定，检测结果如下表1。
表1土壤修复前后检测数据
添加酵母浸粉修复后石油烃含量降至168mg/kg，降解率为92.7％。处理后空白对照ck的石油烃含量降至2105mg/kg，降解率为9.2％，远低于添加酵母浸粉的降解率。
实施例2
本例的石油污染土壤修复方法基本同实施例1，不同的是养护时间为20d。修复前后对土壤中石油含量进行测定，检测结果如下表2。
表2土壤修复前后检测数据
养护20d后，添加酵母浸粉修复后石油烃含量降至622mg/kg，降解率为73.2％。处理后空白对照ck的石油烃含量降至2168mg/kg，降解率为6.5％。与养护30d相比添加酵母浸粉修复与空白对照ck的石油降解率均较低。主要是养护时间较短，微生物降解不完全。
实施例3
首先将石油污染土壤进行翻耕，在翻耕过程中喷洒酵母浸粉水溶液。控制酵母浸粉水溶液喷洒量，使酵母浸粉的重量为石油污染土壤中石油烃总量的15％，喷洒后土壤含水率为50％，翻耕混匀。环境温度为28～37℃，养护35d。养护期间每隔3d翻混一次。实验同时以不添加酵母浸粉的土壤作为空白对照ck，ck与实验组在同等含水率、温度条件下进行养护。修复前后对土壤中石油含量进行测定，检测结果如下表3。
表3土壤修复前后检测数据
添加酵母浸粉修复后石油烃含量降至258mg/kg，降解率为96.9％。处理后空白对照ck的石油烃含量为7254mg/kg，降解率为13.4％，远低于添加酵母浸粉的降解率。
对比例1
本例的石油污染土壤修复方法基本同实施例2，不同的是酵母浸粉的量为油污染土壤中石油的量的3％。修复前后对土壤中石油含量进行测定，检测结果如下表4。
表4土壤修复前后检测数据
添加酵母浸粉修复后石油烃含量降至2152mg/kg，降解率为74.3％。处理后空白对照ck的石油烃含量为7241mg/kg，降解率为13.6％。酵母浸粉添加量为3％的石油降解率远低于添加量为15％的降解率。主要是由于酵母浸粉添加量较低，不能快速促进微生物的生长代谢，导致修复效果较差。
实施例4
首先将土壤进行翻耕，在翻耕过程中喷洒酵母浸粉水溶液。控制酵母浸粉水溶液喷洒量，使酵母浸粉的重量为土壤中石油总量的20％，喷洒后土壤含水率为40％，翻耕混匀。环境温度为15～20℃，养护75d。养护期间每隔6d翻混一次。实验同时以不添加酵母浸粉的土壤作为空白对照ck，ck与实验组在同等含水率、温度条件下进行养护。修复前后对土壤中石油含量进行测定，检测结果如下表5。
表5土壤修复前后检测数据
添加酵母浸粉修复后石油烃含量降至193mg/kg，降解率为95.3％。处理后空白对照ck的石油烃含量为3784mg/kg，降解率为9.3％，远低于添加酵母浸粉的降解率。
实施例5
本例的石油污染土壤修复方法基本同实施例4，不同的是养护期间隔15d翻混一次。修复前后对土壤中石油含量进行测定，检测结果如下表6。
表6土壤修复前后检测数据
添加酵母浸粉修复后石油烃含量降至740mg/kg，降解率为82.2％。处理后空白对照ck的石油烃含量为3872mg/kg，降解率为7.2％。与间隔6d翻混一次相比，间隔15d天翻混一次的添加酵母浸粉修复与空白对照ck的石油降解率均较低。主要是翻混时间间隔太长，土壤中氧气含量不充足，不利于微生物的生长代谢，导致修复效果较差。
实施例6
首先将土壤进行翻耕，在翻耕过程中喷洒酵母浸粉水溶液。控制酵母浸粉水溶液喷洒量，使酵母浸粉的重量为土壤中石油总量的25％，喷洒后土壤的含水率为35％，翻耕混匀。环境温度为20～25℃，养护60d。养护期间每隔4d翻混一次。实验同时以不添加酵母浸粉的土壤作为空白对照ck，ck与实验组在同等含水率、温度条件下进行养护。修复前后对土壤中石油含量进行测定，检测结果如下表7。
表7土壤修复前后检测数据
添加酵母浸粉修复后石油烃含量降至179mg/kg，降解率为94.3％。处理后空白对照ck的石油烃含量为2831mg/kg，降解率为10.0％，远低于添加酵母浸粉的降解率。
实施例7
本例的石油污染土壤修复方法基本同实施例6，不同的是养护温度降低为10～15℃。修复前后对土壤中石油含量进行测定，检测结果如下表8。
表8土壤修复前后检测数据
添加酵母浸粉修复后石油烃含量降至892mg/kg，降解率为71.6％。处理后空白对照ck的石油烃含量为2978mg/kg，降解率为5.3％。与养护温度为20～25℃相比，添加酵母浸粉修复与空白对照ck的石油降解率均较低。主要原因是养护温度较低，微生物活性较差，不利于其降解石油烃，导致修复效果较差。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。