一种促进中温好氧微生物降解的综合调理剂及其制备和使用方法技术

本发明专利技术涉及有机污染土壤微生物修复领域，具体涉及一种促进中温好氧微生物降解(石油污染物)的综合调理剂及其制备和使用方法。干制剂为可溶性有机碳含量(DOC)比例达2％～4％(w/w)的碳化的水稻稻壳；湿制剂为KNO

Comprehensive conditioner for promoting mesophilic aerobic microorganism degradation and preparation and use method thereof

The invention relates to the field of microbial bioremediation of organic contaminated soil, in particular to a comprehensive conditioner for promoting the degradation of intermediate temperature aerobic microorganisms (petroleum pollutants), and a method for making and using the same. The dry preparation is a carbonized rice husk having a soluble organic carbon content (DOC) ratio of 2% to 4% (w/w); the wet preparation is KNO

【技术实现步骤摘要】
一种促进中温好氧微生物降解的综合调理剂及其制备和使用方法
本专利技术涉及有机污染土壤微生物修复领域，具体涉及一种促进中温好氧微生物降解(石油污染物)的综合调理剂及其制备和使用方法。
技术介绍
微生物修复技术作为一种廉价环保型修复技术在石油污染土壤修复过程已得到广泛应用。针对于该技术修复效率低、修复速率慢等缺陷，围绕生物放大及生物刺激等多种调控方法已展开研究和尝试。制约微生物修复效率的主要因素来源于土壤理化性质的动态变化，随着修复过程的持续，土壤营养物质逐渐匮乏。其中，土壤有机质，特别是可溶性有机碳(DOC)含量不断减少，土壤内C:N:P比例随着微生物可利用碳源的消耗而失衡，导致微生物生理状态逐渐下降，微生物丰度降低，细胞内外的代谢酶活性减弱，从而对石油烃的代谢矿化能力下降，修复速率减慢。此外，随着微生物呼吸代谢作用的进行，土壤孔隙内氧含量逐渐下降，土壤氧化还原电位逐渐降低，从而导致石油烃矿化所需的电子受体不足，微生物降解能力减弱。再有，土壤对石油烃分子的吸附作用是制约其生物可接触性及生物可利用性的重要因素，由此限制了微生物代谢能力的发挥。因此，对于上述的不利因素，已有较多调节对策得到尝试，包括外源碳源的添加，土壤翻耕通气等多种方法，但过量的易代谢碳源的施用可导致其与石油烃碳代谢的竞争作用的产生，反而阻碍修复过程，且短时间内的大量外源有机碳的加入也不利于微生物修复效率的长时间维持，而土壤翻耕等操作过程繁琐费时费力，这些潜在的不利因素仍然制约了微生物修复效率的进一步提升。对此，通过开发并添加一种具有碳源缓释及土壤孔隙和营养配比调节能力的综合调理剂可有效实现优化土壤营养、改善土壤孔隙环境及污染物接触效率，从而提高并延长微生物修复的效率及其高效修复过程。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种促进中温好氧微生物降解(石油污染物)的综合调理剂及其制备和使用方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种促进中温好氧微生物降解的综合调理剂，综合调理剂为干制剂和湿制剂；其中，干制剂为可溶性有机碳含量(DOC)比例达2％～4％(w/w)的碳化的水稻稻壳；加入量为待修复有机污染土壤重量的5％～7％(w/w，g/g)，且添加后使待修复有机污染土壤孔隙度达65％～75％；湿制剂为KNO3、KH2PO4和K2HPO4中的一种或几种的水溶液；添加量为使待修复有机污染土壤中非石油来源有机碳参与的C:N:P比例达100:5～10:1～2。通常待修复土壤的有机碳由土壤石油污染物来源有机碳、土壤天然来源有机碳(SOC)及干制剂添加的外源碳组成。其中，土壤天然来源有机碳(SOC)为石油污染土壤总的有机碳与石油污染物来源有机碳之差；石油污染物来源有机碳的用固相萃取法提取后用元素分析仪测定，石油污染土壤总的有机碳用元素分析仪测定。所述干制剂可溶性有机碳含量(DOC)比例达2％～4％(w/w)的碳化的水稻稻壳制备方法为：向待碳化处理稻壳中分批次缓慢加入浓度为40％～50％(w/v)的硫酸，使硫酸与稻壳的添加比例达到1:2～1:2.5(v/w，mL/g)，待混匀后，放置碳化2～5h使稻壳中可溶性有机碳含量(DOC)比例达2％～4％(w/w)，而后采用氨水调节稻壳酸碱度至pH达7.5～8.5，自然风干后收集制得干制剂。所述向待碳化处理稻壳中分批次缓慢加入硫酸时要不断的快速搅拌使硫酸与稻壳充分混匀；所述碳化过程中每隔15～30min搅拌一次稻壳。一种促进中温好氧微生物降解的综合调理剂的制备方法，其特征在于：1)干制剂的制备：向待碳化处理稻壳中分批次缓慢加入浓度为40％～50％(w/v)的硫酸，使硫酸与稻壳的添加比例达到1:2～1:2.5(v/w，mL/g)，待混匀后，放置碳化2～5h使稻壳中可溶性有机碳含量(DOC)比例达2％～4％(w/w)，而后采用氨水调节稻壳酸碱度至pH达7.5～8.5，自然风干后收集制得干制剂；2)湿制剂的制备：将KNO3、KH2PO4、K2HPO4中的一种或几种经水制成水溶液，得湿制剂。所述调理机中干制剂加入量为待修复有机污染土壤重量的5％～7％(w/w，g/g)，且添加后使待修复有机污染土壤孔隙度达65％～75％；湿制剂添加量为使待修复有机污染土壤中非石油来源有机碳参与的C:N:P比例达100:5～10:1～2。所述步骤1)向待碳化处理稻壳中分批次缓慢加入硫酸时要不断快速搅拌使硫酸与稻壳充分混匀；所述碳化过程中每隔15～30min搅拌一次稻壳。一种促进中温好氧微生物降解的综合调理剂的使用方法，先将综合调理剂中干制剂混入有机污染土壤中，加入量为待修复有机污染土壤重量的5％～7％(w/w，g/g)，且添加后使待修复有机污染土壤孔隙度达65％～75％；而后在补给湿制剂，使待修复有机污染土壤中非石油来源有机碳参与的C:N:P比例达100:5～10:1～2。其中，湿制剂的选择根据土壤湿度及所需N、P元素的含量要求确定湿制剂中营养盐的种类以及具体用量。上述利用本专利技术综合调理剂促进中温好氧微生物降解(石油污染物)中的中温好氧微生物为可在30～40℃的好氧条件下进行繁殖代谢的微生物，例如蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)、铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)、缺陷假单胞菌(B.diminuta)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonaspaucimobilis)、诺卡氏菌(Nocardiarhamnosiphila)等。本专利技术具有以下优点及有益效果：1.本专利技术所制备的干制剂由部分碳化稻壳组成，碳化过程由40％～50％浓度的硫酸对稻壳的腐蚀实现，中浓度硫酸不仅降低了应用浓硫酸时潜在的安全风险，且相对温和的腐蚀过程有利于对稻壳的适度碳化，从何实现既破坏稻壳表面蜡质层，释放有机碳源，又避免因过度碳化而导致稻壳有机碳的过量消耗。2.本专利技术综合调理剂中部分碳化过程既利于增加外源碳库中可溶性有机碳(DOC)的产生，增加土壤中微生物易于利用的速效碳的含量，又有效提高潜在碳源的储备。3.本专利技术综合调理剂中部分碳化的稻壳还具有更强的吸附能力，不仅同时吸附石油烃分子和微生物，增强石油烃的生物可接触性及生物可利用性，又可吸附一定量的微生物易利用碳源，并随着微生物修复过程的进行再将其缓慢释放，达到提供缓释碳源的目的，以延长微生物的高效代谢过程。4.本专利技术综合调理剂中干制剂在土壤中的混入可有效提高石油污染土壤的孔隙度，从而增加了土壤空气含氧量，保障足量的石油烃分子代谢所需的电子受体，利于中温好氧微生物降解功能的发挥。5.本专利技术综合调理剂在使用时先将干制剂施用后补给湿制剂，有效调节非石油烃来源碳参与的C:N:P的比例，实现微生物的营养供给的优化。6.本专利技术综合调理剂中干制剂pH调节至7.5～8.5的偏碱性状态，有利于为微生物提供适宜的生存代谢环境，且偏碱性环境下有利于增强土壤双电层厚度，增加zeta电位绝对值，从而利于维持土壤团粒的稳定性，防止凝聚现象发生，保持土壤已有孔隙度水平。附图说明图1为本专利技术实施例提供的石油烃降解率的曲线，其中，CK为对照，Bio为中温好氧微生物修复对照，Bio-R为施加综合调理剂的中温好氧微生物修复处理。图2为本专利技术实施例提供的石油烃降解速率的曲线，其中，Bio为中温好氧微生物修复对照，Bio-R为施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进中温好氧微生物降解的综合调理剂，其特征在于：综合调理剂为干制剂和湿制剂；其中，干制剂为可溶性有机碳含量(DOC)比例达2％～4％(w/w)的碳化的水稻稻壳；加入量为待修复有机污染土壤重量的5％～7％(w/w，g/g)，且添加后使待修复有机污染土壤孔隙度达65％～75％；湿制剂为KNO

【技术特征摘要】
1.一种促进中温好氧微生物降解的综合调理剂，其特征在于：综合调理剂为干制剂和湿制剂；其中，干制剂为可溶性有机碳含量(DOC)比例达2％～4％(w/w)的碳化的水稻稻壳；加入量为待修复有机污染土壤重量的5％～7％(w/w，g/g)，且添加后使待修复有机污染土壤孔隙度达65％～75％；湿制剂为KNO3、KH2PO4和K2HPO4中的一种或几种的水溶液；添加量为使待修复有机污染土壤中非石油来源有机碳参与的C:N:P比例达100:5～10:1～2。2.按权利要求1所述的促进中温好氧微生物降解的综合调理剂，其特征在于：所述干制剂可溶性有机碳含量(DOC)比例达2％～4％(w/w)的碳化的水稻稻壳制备方法为：向待碳化处理稻壳中分批次缓慢加入浓度为40％～50％(w/v)的硫酸，使硫酸与稻壳的添加比例达到1:2～1:2.5(v/w，mL/g)，待混匀后，放置碳化2～5h使稻壳中可溶性有机碳含量(DOC)比例达2％～4％(w/w)，而后采用氨水调节稻壳酸碱度至pH达7.5～8.5，自然风干后收集制得干制剂。3.按权利要求2所述的促进中温好氧微生物降解的综合调理剂，其特征在于：所述向待碳化处理稻壳中分批次缓慢加入硫酸时要不断的快速搅拌使硫酸与稻壳充分混匀；所述碳化过程中每隔15～30min搅拌一次稻壳。4.一种权利要求1所述的促进中温好氧微生物降解的综合调理剂的制备方法，其特征在于：1)干制剂的制备：向待碳化处理稻壳中分批次缓慢加...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭书海，王卅，李凤梅，王加宁，吴波，李刚，张凯，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21