表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物对多溴联苯醚污染土壤修复方法技术

本发明专利技术涉及一种表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物对多溴联苯醚污染土壤修复方法，首次应用表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物对电子垃圾场周边PBDEs污染实际土壤进行修复，该新型复合修复方法可将PBDEs总修复效率高达75％，个体BDE修复效率最高达86％。同时，可促进土壤微生物繁殖，较电气石类芬顿辅助微生物对PBDEs降解提高30％。因此，新型表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物新型复合修复方法能有效修复实际土壤中的PBDEs，从而降低农作物吸收风险，保护人类健康，具有重要的科研价值和应用意义。

Surface active agent strengthening tourmaline Fenton combined microorganism method for repairing soil polluted by polybrominated diphenyl ethers

The invention relates to a surfactant enhanced tourmaline Fenton combined with microorganisms on PBDEs pollution soil remediation method, the first application of surfactant enhanced tourmaline Fenton combined microbial to repair electronic garbage dump around the actual soil PBDEs pollution, the new type of composite repair method to PBDEs repair efficiency of up to 75% individuals BDE repair efficiency up to 86%. At the same time, it can promote the propagation of soil microbes, and the degradation rate of PBDEs is increased by 30% compared with tourmaline and Fenton auxiliary microorganisms. Therefore, the new surfactant enhanced composite repair method of tourmaline Fenton combined with microorganisms can effectively repair the actual PBDEs in soil, thereby reducing the risk of crop absorption, the protection of human health, has important research value and application significance.

【技术实现步骤摘要】
表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物对多溴联苯醚污染土壤修复方法
本专利技术属于土壤环境持久性有机污染物生物处理
，涉及一种材料电气石发生类芬顿反应，尤其是表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物对多溴联苯醚污染土壤修复方法。
技术介绍
19世纪70年代末，在环境样品中检测出一类新型污染物—多溴联苯醚(PBDEs)，在电器制造，如电视机、计算机线路板和外壳、建筑材料、泡沫、室内装潢、家具、汽车内层、纺织和化工等行业中被大量生产用作阻燃剂。PBDEs由于其在化学结构上与多氯联苯(PCBs)和DDT相似，具有显著的持久性和生物累积性，但它们的污染问题一直到19世纪90年代末才被环境学界高度重视，成为环境学科领域关注的热点问题。通过对天津市周边一些郊区土壤分析测定表明，天津市周边一些郊区土壤已遭受严重PBDE污染，而且有连年加重的趋势。PBDEs危害极大，一旦进入土壤可通过食物链发生传递和转移，不仅直接影响农产品的产量和品质，而且污染物可通过食物链危及生态安全和人类健康。然而，目前对PBDEs研究仅集中在环境及生物样品的时空分布、人体暴露途径、生物富集及它们在水体中的催化降解和微生物降解。微生物对溶液中多溴联苯醚(PBDEs)降解研究表明，微生物不能将PBDEs和它们的代谢产物彻底降解；其次，多溴联苯醚(PBDEs)是一类新型的疏水性有机污染物，它的疏水性应该会使其易吸附到土壤颗粒中。由于土壤系统是一个非常复杂的高度不均一体系，PBDEs进入土壤系统中，大部分PBDEs被土壤的有机质吸附。由于与土壤颗粒的不同微观结构相互作用，PBDEs在土壤中的结合状态会发生高度分化。表现为一部分比较容易解吸，导致污染物在生物修复的开始阶段以快速速率被降解；一部分比较难解吸，甚至一部分形成不可逆残留，被锁定在土壤中，这些均导致生物可降解性降低，使得污染物修复进行到某一阶段，污染物不再下降，形成持久性残留，微生物修复技术仍存在着很大的局限性。因此，急需开发一种修复效率高、适用范围广的物理化学方法，辅助微生物技术进行污染土壤的修复，以便解决上述微生物修复技术的缺陷，不仅符合国家发展需求，且具有实际的需求和科学意义。在现有的众多的非生物修复方法中，原位化学氧化(In－situChemicalOxidation,ISCO)技术，由于对污染物分解能力强，可在原位进行，在国际上引起广泛关注。在ISCO技术中，由过氧化氢和铁催化剂组成的Fenton氧化法在ISCO中具有费用低的优点，尤其受到关注。在废水处理的工艺中就有与微生物降解串联彻底矿化有机物的研究应用；在土壤中有机污染修复中也初步体现出来，已经成为一种被广泛使用的持久性有机污染物污染的土壤修复技术。类Fenton氧化预处理后，进一步串联微生物降解修复技术，是解决持久性有机物污染物污染土壤修复的新型技术，然而，这一复合技术没有广泛研究，寻找具有土壤应用功能且能发生类芬顿反应的材料是该技术的重点。生态功能材料—电气石(Tourmaline)既具备改良土壤特性，又具备自动调节溶液pH值至中性的特点，这些特性与电气石组成和结构有关。电气石是一种典型的高温气成矿物，其化学成分十分复杂，化学通式为XYZSi6O18(BO3)3W4，式中，X＝Na+、Ca2+、K+，或者空位，Y＝Mg2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Fe3+、Mn3+、Mn3+、Cr3+、Ti4+，Li+，Z＝Al3+、Fe3+、Cr3+、Mg2+，W＝OH-、F-、O2-，X，Y，Z三位置的原子和离子种类不同导致电气石成分不同，根据电气石Y占据阳离子种类分类为：铁电气石、镁电气石、锂电气石等。电气石能够自动地、永久地释放负离子，负离子具有较强的氧化性，可以将碳氢键断裂并且能自动将液体pH值调节至中性。研究还表明，电气石可持续发生直流静电，释放矿物质和微量元素。有限的相关研究表明，电气石对一些微生物繁殖起促进作用，而电气石类芬顿联合微生物治理土壤环境污染的应用却为空白。表面活性剂是一种既含亲水基团又含疏水基团的物质。它对土壤中的疏水性有机物具有增溶作用，提高生物有效性，因此可能会促进PBDEs从土壤颗粒中解吸。另一方面，表面活性剂对污染物的生物有效性也可能产生负面影响。比如对微生物有毒害作用，抑制微生物在有机物表面的行为等。所以选择合适的表面活性剂在促进有机物的解吸过程中十分重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，优化技术参数，建立一种新型高效表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物对有机污染物土壤修复方法，将材料电气石发生类芬顿反应与微生物联合在实际土壤污染修复中得到有效应用。本专利技术解决上述技术问题是采取以下技术方法实现的：一种表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物对多溴联苯醚污染土壤修复方法，方法步骤如下：(1)土壤前处理及土壤多溴联苯醚(PBDEs)测定：取0-20cmPBDEs污染表层土，自然风干，用1-3mm的筛子筛除杂质均一化，贮存在阴凉干燥处备用；所述土壤pH为7.2，呈弱碱性，土壤中测定出7种PBDEs，其总含量为18.70±0.08ng/g，其中BDE-47、BDE-99是主要的同类物，两者含量和为11.05±0.09ng/g，其次是BDE-153、BDE-183，浓度为4.76±0.35ng/g，这四种同类物的含量大约占PBDEs总含量的85％；(2)多溴联苯醚(PBDEs)电气石类芬顿修复体系的建立：取500g步骤(1)的污染土壤，置于1000mL的三角瓶中，依次加入土壤干重2-5％的电气石，5-15wt％过氧化氢100mL；(3)多溴联苯醚(PBDEs)表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物修复体系的建立：在(2)体系中，分别加入土壤湿重0.5-1.5％白腐真菌(P.chrysosporium)及2—10g/kg的表面活性剂；(4)培养：加入无菌蒸馏水，使步骤(3)中的土壤含水量为55-65％，隔一天搅拌一次，在25℃恒温箱中培养,分别在0，10，20，30，50，70天取样待测。而且，所述的表面活性剂为吐温-80或曲拉通-100中的一种。而且，所述的电气石为1000目工业级铁电气石，在碱性条件下能发生类芬顿氧化PBDEs。而且，步骤(1)中的土壤为电子垃圾场附近的实际PBDEs污染土壤，而非实验室染毒模拟PBDE污染土壤。本专利技术的优点和有益效果为：1、本专利技术通过实际土壤PBDEs中含量分析，以提高土壤污染修复效率为目的，在电气石类芬顿可氧化PBDEs降解基础上，联合微生物提高PBDEs修复效率，进而利用不同类型表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物修复技术，建立高效新型修复复合技术。2.本专利技术首先验证电气石类芬顿能促进白腐真菌(P.chrysosporium)去除土壤中的PBDEs。2％电气石和5％电气石类芬顿联合微生物、2％TCFR和5％TCFR组中PBDEs降解率分别比对照组中PBDEs降解率分别高33.0％、32.9％、42.9％和41.5％，电气石类芬顿反应可以显著促进土壤中PBDEs总量的降解。低溴代联苯醚更容易被电气石类芬顿催化氧化降解，而电气石类芬顿联合微生物对高溴代联苯醚降解效果更好。有效说明电气石类芬顿氧化反应可以有效促进BDE单体降解，在实际应用中需要根据污本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物对多溴联苯醚污染土壤修复方法，其特征在于：方法步骤如下：(1)土壤前处理及土壤多溴联苯醚(PBDEs)测定：取0‑20cm PBDEs污染表层土，自然风干，用1‑3mm的筛子筛除杂质均一化，贮存在阴凉干燥处备用；所述土壤pH为7.2，呈弱碱性，土壤中测定出7种PBDEs，其总含量为18.70±0.08ng/g，其中BDE‑47、BDE‑99是主要的同类物，两者含量和为11.05±0.09ng/g，其次是BDE‑153、BDE‑183，浓度为4.76±0.35ng/g，这四种同类物的含量大约占PBDEs总含量的85％；(2)多溴联苯醚(PBDEs)电气石类芬顿修复体系的建立：取500g步骤(1)的污染土壤，置于1000mL的三角瓶中，依次加入土壤干重2‑5％的电气石，5‑15wt％过氧化氢100mL；(3)多溴联苯醚(PBDEs)表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物修复体系的建立：在(2)体系中，分别加入土壤湿重0.5‑1.5％白腐真菌(P.chrysosporium)及2—10g/kg的表面活性剂；(4)培养：加入无菌蒸馏水，使步骤(3)中的土壤含水量为55‑65％，隔一天搅拌一次，在25℃恒温箱中培养,分别在0，10，20，30，50，70天取样待测。...

【技术特征摘要】
1.一种表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物对多溴联苯醚污染土壤修复方法，其特征在于：方法步骤如下：(1)土壤前处理及土壤多溴联苯醚(PBDEs)测定：取0-20cmPBDEs污染表层土，自然风干，用1-3mm的筛子筛除杂质均一化，贮存在阴凉干燥处备用；所述土壤pH为7.2，呈弱碱性，土壤中测定出7种PBDEs，其总含量为18.70±0.08ng/g，其中BDE-47、BDE-99是主要的同类物，两者含量和为11.05±0.09ng/g，其次是BDE-153、BDE-183，浓度为4.76±0.35ng/g，这四种同类物的含量大约占PBDEs总含量的85％；(2)多溴联苯醚(PBDEs)电气石类芬顿修复体系的建立：取500g步骤(1)的污染土壤，置于1000mL的三角瓶中，依次加入土壤干重2-5％的电气石，5-15wt％过氧化氢100mL；(3)多溴联苯醚(PBDEs)表面活性剂强化电气石类芬顿联合微生物修复体系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王翠苹，贾伟丽，李静，殷梦菲，孙红文，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津,12