高浓度多环芳烃污染场地土壤的纳米生物修复方法技术

高浓度多环芳烃污染场地土壤的纳米生物修复方法，向高浓度多环芳烃污染场地土壤中加入碳纳米材料和基肥，将紫花苜蓿种子均匀撒播于污染土壤中，保持土壤含水率在田间持水量的60%，待紫花苜蓿长至开花或成熟期时，将植物收获并从污染土壤中移走。该方法可以克服生物修复技术去除效率偏低和修复周期长等问题，充分发挥纳米技术与植物根际降解多环芳烃污染物的优势，提高修复效率，缩短修复周期，操作简单，修复过程中不会造成二次污染，对土壤扰动小，经济成本低，从而实现场地污染土壤高效、绿色、经济的可持续修复，在高浓度多环芳烃污染土壤修复领域展现出广阔的应用前景。

Nano bioremediation of soil contaminated by high concentration PAHs

【技术实现步骤摘要】
高浓度多环芳烃污染场地土壤的纳米生物修复方法
本专利技术属于纳米技术在土壤污染修复
的应用开发，具体涉及高浓度多环芳烃污染场地土壤的纳米生物修复方法。
技术介绍
多环芳烃（PolycyclicAromaticHydrocarbons，PAHs）是一类由两个或两个以上苯环构成的持久性有机污染物，在环境中普遍存在。由于具有致癌、致畸和致突变的“三致”效应，PAHs已被美国、欧盟等列为优先控制污染物，其中苯并[a]芘等7种多环芳烃也被我国列入“中国环境优先污染物黑名单”。近年来，随着工业化和城市化的快速发展，我国土壤中PAHs日趋积累，2014年环保部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，PAHs污染土壤的点位超标率为1.4%，其中重度污染土壤点位占比为0.2%，重污染企业用地、工业废弃地、化工类园区、采油区、污水灌溉区及周边土壤已成为PAHs的主要聚集地，而且在这些场地土壤中PAHs污染呈现类型复杂、污染浓度高、污染范围广等特点，给土壤生态系统健康和人居环境安全造成了极大威胁。此外，政府或场地业主对这些土地进行开发再利用时，必须对污染场地土壤进行风险评估和修复，通常要求在短时间内达到修复目标值。因此，针对高浓度PAHs污染场地土壤，开发高效、低成本和绿色可持续的土壤修复技术已成为我国亟待解决的重要环境科学技术问题。目前针对PAHs污染土壤的修复技术主要包括淋洗修复、化学氧化修复、热解吸修复、生物修复等，但以上技术均存在一定的适用范围与缺陷，有待进一步改进。如淋洗修复会产生大量有机污染淋洗废液，技术操作复杂，对设备要求高，易造成二次污染（孙明明等,2013）；化学氧化技术向土壤中添加大量氧化剂，增加了土壤中盐基离子含量，进而改变土壤本身的理化性质，造成土壤通透性及质地下降（Tsitonakietal.,2010）；热解吸修复技术对设备要求高，修复成本高，修复周期比较长（陈宝梁,2004）；生物修复主要包括植物修复和微生物修复，这类技术具有操作简单方便、修复成本低、绿色环保、不会造成二次污染等优点，在有机污染土壤修复领域展现出良好的研究和应用前景。如中国专利201010547623.2通过向土壤中添加生物表面活性剂鼠李糖脂，同时种植紫花苜蓿、接种丛枝菌根和芽孢杆菌等组成的菌剂，实现了土壤中PAHs的降解；中国专利201610438092.0报道了以甲壳素、沸石粉等复配的微生物菌剂能够有效降解或吸附土壤中的PAHs，但目前的生物修复技术去除效率偏低、修复周期较长，只适合于低浓度PAHs污染农田土壤的修复，不适合高浓度PAHs污染场地土壤的绿色快速修复。纳米材料是一类在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料。纳米科技被多个国家列为21世纪最优先研究开发的重点领域（肖强等，2009）。由于其具有表面界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等独有的特性，纳米材料在环境、农业等多个领域显示出巨大的应用潜力（Adeleyeetal.,2016;Prasadetal.,2017）。研究表明，碳纳米材料被广泛报道用于污水处理中有机污染物和重金属离子的吸附材料（Santhoshetal.,2016），磁性碳纳米材料可以实现对水环境中多环芳烃和抗生素药物的吸附去除（施丝,2013），但关于碳纳米材料在污染土壤修复领域的应用还鲜见报道；某些碳纳米材料可以促进植物发芽生长、增强植物抗逆性（Renetal.,2016），改变土壤微生物群落结构，但目前关于其在高浓度PAHs污染土壤生物修复方面的应用还未见报道。
技术实现思路
解决的技术问题：面向高浓度PAHs污染场地土壤修复的重大需求，针对上述现有技术的不足，本专利技术提出一种高浓度多环芳烃污染场地土壤的纳米生物修复方法，该方法可以克服生物修复技术去除效率偏低和修复周期长等问题，实现场地污染土壤高效、绿色、经济的可持续修复。技术方案：高浓度PAHs污染场地土壤的纳米生物修复方法，包括以下步骤：向高浓度PAHs污染场地土壤中加入碳纳米材料和基肥，将紫花苜蓿种子均匀撒播于污染土壤中，定期浇水，保持土壤含水率在田间持水量的60%，待紫花苜蓿长至开花或成熟期时，将植物收获并从污染土壤中移走。优选的，上述碳纳米材料为单臂碳纳米管或多臂碳纳米管或磺化石墨烯中的至少一种。优选的，上述碳纳米材料的添加量如下：单臂碳纳米管添加量为0.05mg/g，多臂碳纳米管添加量为0.05mg/g，磺化石墨烯添加量为0.2mg/g。优选的，上述基肥为尿素、Ca(H2PO4)2·H2O和K2SO4。优选的，上述基肥添加量如下：每千克土壤中施加尿素0.215g、Ca(H2PO4)2·H2O0.285g和K2SO40.188g。有益效果：（1）本专利技术通过向污染土壤中添加碳纳米材料，增强了紫花苜蓿根际降解PAHs的能力，提高了修复效率，缩短了修复周期，在60-90天内就可以将场地土壤中高浓度PAHs降低到风险筛选值以下；（2）本专利技术基于碳纳米材料强化紫花苜蓿根际降解PAHs的修复原理，高浓度PAHs污染土壤来源于某焦化厂污染场地，其种类约有12种，包括：芴（1.68mg/kg）、菲（34.13mg/kg）、蒽（1.88mg/kg）、荧蒽（61.51mg/kg）、芘（89.99mg/kg）、苯并[a]蒽（29.82mg/kg）、䓛（23.44mg/kg）、苯并[b]荧蒽（25.86mg/kg）、苯并[k]荧蒽（13.64mg/kg）、苯并[a]芘（33.32mg/kg）、二苯并[a,h]蒽（2.12mg/kg）、苯并[g,h,i]芘（27.09mg/kg），PAHs总浓度为344.48mg/kg，更具有环境意义和实用价值，所述条件均和土壤实际条件类似；（3）本专利技术方法中碳纳米材料用量较低，对土壤环境影响小，该方法与传统的物理化学修复技术相比具有成本低、修复过程中不会造成二次污染、对土壤扰动小，与植物单独修复相比，具有修复效果显著提高、修复周期缩短等优点；（2）本专利技术操作简单，对环境扰动小，经济成本低，修复效率高，适用于各类PAHs污染场地的修复。附图说明图1为磺化石墨烯添加量对紫花苜蓿修复污染土壤中PAHs去除率的影响；图2为单臂碳纳米管添加量对紫花苜蓿修复污染土壤中PAHs去除率的影响；图3为多臂碳纳米管添加量对紫花苜蓿修复污染土壤中PAHs去除率的影响。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步说明，阐明本专利技术的突出特点和显著进步，仅在于说明本专利技术而绝不局限于以下实例。采用本专利技术的方法对高浓度PAHs污染场地土壤进行修复。实施例1：不同磺化石墨烯添加量对紫花苜蓿去除土壤中PAHs的强化效应以南京某焦化厂污染场地采集的土壤为供试土壤，开展室内盆栽实验。采集的土壤进行自然风干，去除其中的砾石和动植物残体，过4mm筛并充分混匀，土壤中PAHs含量为344.48mg/kg。盆栽用土0.6kg，每kg土壤中施加尿素0.215g，Ca(H2PO4)2·H2O本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高浓度多环芳烃污染场地土壤的纳米生物修复方法，其特征在于包括以下步骤：向高浓度多环芳烃污染场地土壤中加入碳纳米材料和基肥，将紫花苜蓿种子均匀撒播于污染土壤中，保持土壤含水率在田间持水量的60%，待紫花苜蓿长至开花或成熟期时，将植物收获并从污染土壤中移走。/n

【技术特征摘要】
1.高浓度多环芳烃污染场地土壤的纳米生物修复方法，其特征在于包括以下步骤：向高浓度多环芳烃污染场地土壤中加入碳纳米材料和基肥，将紫花苜蓿种子均匀撒播于污染土壤中，保持土壤含水率在田间持水量的60%，待紫花苜蓿长至开花或成熟期时，将植物收获并从污染土壤中移走。


2.根据权利要求1所述的高浓度多环芳烃污染场地土壤的纳米生物修复方法，其特征在于所述碳纳米材料为单臂碳纳米管、多臂碳纳米管或磺化石墨烯中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的高浓度多环芳烃污染场地土壤的纳米生物修...

【专利技术属性】
技术研发人员：任文杰，滕应，王慧敏，
申请(专利权)人：中国科学院南京土壤研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32