一种修复有害有机物和/或重金属污染基质的方法技术

本发明专利技术涉及一种修复有害有机物和/或重金属污染基质的方法，用以修复有机污染和/或重金属污染的土壤、沉积物和/或污泥。该方法包含了生物刺激、生物添加、根际修复、植物修复和原始生态堆等过程。该方法的步骤为:a设计包含污染物降解菌、植物促生菌和/或生物表面活性剂产生菌的微生物菌剂；b基质预处理；c生态堆的建设；d在生态堆顶部播种修复植物。该方法在实现降解有机物和去除重金属的生物修复/植物修复作用的同时，实现了目前国际上主导的绿色可持续性的修复。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 专利
本专利技术涉及，特别涉及一种被 动生物堆-植物联合修复有机污染物和/或重金属混合物污染的土壤或沉积物的方法，属 于环境生物修复

技术介绍
生物修复技术可以被定义为，通过使用生态系统（包括微生物、植物和酶）来将环 境中的污染物降解、消耗、分解、转化、代谢和/或移除，这种方法可以是原位进行的修复， 也可以是异位进行的。生态堆是一种针对土壤和沉积物的异位生物修复技术，该方法已经 在石化污染的土壤和沉积物修复领域得到了较为广泛的应用。生态堆的构建包含了将污 染土壤/干沉积物堆砌成堆，以及通过创造最优（或接近最优）生长条件来激发好氧微生 物种群的生物降解活性两部分（Jorgensenetal. 2000)，后者包括通风引入空气、调节pH 值、湿度水平和营养盐添加（氮和磷）。在这些最优的生长条件下，微生物活性得以加强， 从而使得生物可利用的有机污染物被迅速降解（Gomez2013)。许多实验室和场地的修复 实验已经证实了生态堆对修复不同种类有机污染物的有效性（Rojasetal. 2007,Xuet al. 2014) 〇 植物修复是指通过植物和相关的微生物来降解、隔离或生物富集土壤和水中的污 染物。该方法提供了一种环境友好、性价比高和碳中和的方法来清除环境中的有毒污染物 (Khanetal. 2013,SeguraandRamos2013,Germaine,McGuinnessandDowling2012)。 已经有许多研究报道了成功使用植物修复法来清除挥发性或不挥发有机污染物、重金属、 放射性物质和杀虫剂等造成的点污染的范例。 然而，使用生态堆和植物修复技术的局限很多。生态堆的搭建和活性维护需要高 能量消耗和高成本投入。另外，生态堆技术只能处理受到有机污染（如石油烃和多环芳烃） 污染的基质。在很多案例中，有机化合物污染的土壤中常常含有低浓度的重金属污染，这种 情况下，生态堆无法去除重金属，且会/或由于重金属对微生物的毒性而降低其降解效率。 植物修复的限制是由于植物并不能理想化的适用于有机污染物的分解和代谢，因而植物修 复见效非常缓慢。因此，开发一种具有协同功能的修复技术是十分必要的，这种技术能够高效率、低 成本、高能效的降解土壤、沉积物或泥浆中的有机污染或有机污染物和重金属的混合污染。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种修复有害有机物和/或重金属污染的基质 的方法，该方法通过被动生态堆和植物的协同作用实现更高效的环境修复。 根据现有的专利技术，提供了一种低成本、生态友好的生态堆系统，该系统能够修复土 壤、污泥和/或泥浆中的有机污染或有机-重金属混合污染。生态堆系统由以下部分组成： 1.环境特异的微生物菌群组合，由污染基质中的土著污染物降解菌、植物促生菌 和/或能产生生物表面活性剂的微生物组成。这些菌群被包埋在由海藻酸盐、琼脂糖、聚乙 烯醇（PVA)、丙烯酰胺（ACAM)和/或聚乙二醇组成的胶囊内。本专利技术中的污染基质中的土 著污染物降解菌是从需要修复的土壤中分离筛选的土著菌群，包含假单胞菌、红球菌、罗尔 斯通菌、产碱杆菌、链霉菌、气单胞菌、根瘤菌、伯克氏菌、农杆菌、无色杆菌、微球菌、芽孢杆 菌、放线菌、枝孢菌、葡萄球菌、不动杆菌、黄单胞菌、鞘氨醇单胞菌、节杆菌、黄杆菌、棒状杆 菌、枯草芽孢杆菌和诺卡氏菌。污染基质中的土著污染物降解菌根据污染基质的来源不同， 菌种会有差异。本专利技术的中的污染物降解菌也可泛指所有能够降解有害有机物的菌种。 2.预处理基质： (a)将受到有机物或有机物-重金属混合污染的基质挖出； (b)把污染的基质堆放在用防渗膜覆盖的修复场地上； (c)将污染基质和肥料混合，以提供氮和磷营养元素； (d)生态堆的设计：生态堆的长边需垂直于主导风向，总体呈梯形，底与顶的坡度 比为2:1，堆高为lm~3m，堆长为3m~100m。 3.生态堆的建设： (a)在防渗膜上每隔1米放置打孔管，方向垂直于生态堆的长边，间隔为大约lm ; (b)先铺设打底的一层污染土壤，按间隔lm放置穿孔管，然后放置一层含有专门 定制的场地特异性的包埋的菌剂； (c)通过继续铺设一层接一层的污染土壤、穿孔管和微生物菌群来抬高生态堆的 高度，每层大约50~300cm，直到生态堆高度到达lm~3m; (d)在生态堆顶部铺设一层洁净的土壤。 4.在生态堆顶部播种修复植物： (a)在生态堆的表面播种植物种子或种苗。修复植物可以是各种适宜生长的物种。 所筛选的植物需要有植物修复和污染物耐受能力。首选适宜污染场地地理条件的土著植 物。比如，修复植物可以是高羊茅、黑麦草、草地早熟禾、瑞士草、紫花苜蓿、油菜、芸薹属植 物、遏蓝菜属、东南景天、拟南芥、向日葵、蕨类、柳树、白杨和美洲红桑等，但不局限于这些 植物。植物的种子可以与微生物菌群一起包埋，或者单独包埋。例如，植物种子可以浸在含 有微生物菌群的溶液中与菌群一起包埋在海藻酸盐或其他包埋材料内。 有益效果 本专利技术所述方法采用了生物刺激、生物强化、自然衰减、植物修复的多种生物-植 物修复的原理，包括通过添加营养物生物刺激土著有机物降解菌群的生长和通过加入有机 物降解菌群来强化修复，同时通过植物根部的生长对土壤起到疏松通气的作用和实现植物 根际修复的作用。此生态堆修复系统在实现降解有机物和去除重金属的生物修复/植物修 复作用的同时，实现了目前国际上主导的绿色可持续性的修复概念，主要体现在以下几个 方面： 1)由于生态型生物堆建成后，很少或根本没有运行和维护的成本，实现了低碳的 功能； 2)植物的根系对生态堆结构起到稳固作用和保持水分的作用； 3)很少或不产生渗滤液； 4)由于植物的生长，使修复场地赏心悦目； 5)修复后的土壤比较肥沃，可以作为路边等绿化用土，实现了资源重新利用。【附图说明】 图1生态堆剖面图； 图中：1.植物覆盖层；2.清洁土壤层；3.穿孔管；4.固定化微生物菌群；5.防渗 膜；6.渗滤液收集渠。 图2包埋在胶体内的植物种子和微生物菌群； 图3 -个两年期生态堆的平均pH和湿度百分比水平； 图4 一个两年期生态堆的平均可溶性氮和磷浓度水平； 图5 -个两年期生态堆的平均TVC和TPH降解菌数； 图6 -个两年期生态堆的索式提取油脂水平； 图7生态堆土壤索提-气相色谱分析图谱； 图中1、标准总石油烃，2、3个月后生态堆土壤，3、24个月后的生态堆土壤； 图8生态堆土壤气相色谱图； 图中 1、0 天，2、56 天； 图9生态堆和对照堆土壤的气相色谱图； 谱中1、对照堆，2、生态堆； 图10生态堆结构示意图。【具体实施方式】 本专利提供一种用于环境修复的成本低廉、环境友好的生态堆修复系统。本专利技术 是通过添加固定化微生物菌群的强化修复，种植植物实现绿色宜当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
生态堆修复有机物和/或重金属污染的基质的方法，包括：a.环境特异的微生物菌群组合，由污染基质中的土著污染物降解菌、植物促生菌和/或能产生生物表面活性剂的微生物组成；用于包埋微生物菌群的材料有但不局限于：海藻酸盐、聚乙烯醇(PVA)、丙烯酰胺(ACAM)和聚乙二醇(PEG)；b.基质预处理：1)从污染场地中挖掘出受有机物污染或有机‑重金属复合污染的基质；2)将污染基质堆放、储存，并用防渗膜覆盖；3)将污染的基质与氮磷营养盐混合，肥土重量比为0.001～1％；4)将污染的基质与包埋的菌剂混合，菌剂占0.04～20kg/m3；c.生态堆的建设：1)在防渗膜上构建生态堆，并以约1m的间隔铺设穿孔管横跨生态堆；2)每隔0.2～1m铺设一层含有穿孔管的污染基质层；3)铺设含有包埋微生物菌剂的基质，菌剂比例为0.04～20kg/m3；4)通过连续铺设厚度为0.3～0.5m的由污染基质、穿孔管和包埋的微生物菌剂组成的土层，提升生态堆高度至1～3m；5)在生态堆顶部铺设一层厚度为0.01～0.05m的洁净土壤；d.在生态堆顶部播种修复植物：1)在整个生态堆顶播种或种植植物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪梅，柯瑞安·杰曼，戴维·瑞恩，戴维·道林，
申请(专利权)人：迈科珍生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰;IE