一种人工强化土壤中多环芳烃自然衰减的方法技术

本发明专利技术公开了一种人工强化土壤中多环芳烃自然衰减的方法，该方法将高效降解菌群与无机盐培养液混合，加入到受多环芳烃污染的土壤中，所述高效厌氧降解菌群为以硝基还原假单胞菌为优势菌种的混合菌群；然后向土壤中添加一定浓度的硝酸钾溶液，与上述土壤搅拌混合均匀；将土壤表面密封，使其保持缺氧或厌氧环境，进行生物刺激和生物强化自然降解；定期向土壤中补充上述相同浓度的硝酸钾溶液，待土壤中多环芳烃菲和芘的降解率分别达到要求即停止降解。该方法添加外源的高效降解菌群，同时多次添加土壤中微生物降解所利用的电子受体的方式来强化土壤中多环芳烃的自然衰减过程，即生物刺激和生物强化相结合的促进方式，土壤中多环芳烃的自然衰减速率得到了很大的提升。环芳烃的自然衰减速率得到了很大的提升。环芳烃的自然衰减速率得到了很大的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种人工强化土壤中多环芳烃自然衰减的方法


[0001]本专利技术涉及多环芳烃污染土壤治理
，具体涉及一种人工强化土壤中多环芳烃自然衰减的方法。

技术介绍

[0002]多环芳烃是指由2个或2个以上的芳香稠环以直接、弯曲连接或聚集方式构成的系列有机物，主要产生与有机物质不完全燃烧等过程。多环芳烃是一种广泛存在于环境中的具有“三致”作用的持久性有机物，其毒性随着苯环数的增加而增强,其化学性质稳定，很难被降解，同时大多数以沉降和迁移的方式进入土壤和水体，并可通过直接接触和食物链进入人体而危害公共健康，因此治理多环芳烃污染土壤是难点和热点的研究问题。
[0003]多环芳烃在土壤中广泛存在，由于其具有较强的疏水性，同时难溶于水，进入土壤后大部分会被土壤中的有机质吸附并进行富集，随后土壤中的多环芳烃会随着时间的推移，持续缓慢地向周围的环境介质中释放，对周边的水和空气造成长期的二次污染。因此，土壤是多环芳烃的一个重要枢纽或汇集站，承担了90％以上的环境负荷
[1]。土壤中多环芳烃的自然衰减过程包括吸收吸附、挥发、化学降解、光解、水解和生物降解等多种途径。其中，土壤中多环芳烃的自然衰减主要是通过微生物的降解作用，在阻碍多环芳烃进一步向地下水迁移，降低污染浓度等方面发挥着重要的作用
[2]。微生物降解多环芳烃可分为好氧降解和厌氧降解两种方式，国内外研究学者对好氧条件下微生物降解多环芳烃的研究较为详细，相应的生物转化机制也得到了阐明。尽管研究表明大多数的多环芳烃均能被微生物降解，但在实际环境中其自然衰减速率较慢。主要有两方面原因：
[0004]1)大多数多环芳烃残留在土壤的亚表层和海洋沉积物等氧气浓度较低的环境中，并且随着时间推移慢慢积累，在缺氧或者厌氧条件下，好氧微生物的活性较低，其降解效率也随之下降。
[0005]2)现有环境因子无法为微生物降解多环芳烃提供适宜的外部条件。
[0006]有研究表明可通过添加表面活性剂改善多环芳烃的水溶性，使其生物利用率增大，进而提高微生物对多环芳烃的降解效率。同时其他影响多环芳烃自然衰减的环境因子(如温度、pH、营养盐、含氧量、湿度)均已被广泛研究和总结。目前大多数研究都是通过人工措施强化好氧微生物降解土壤中的多环芳烃，并且这些强化措施大部分属于异地修复技术，不仅增加了修复成本，而且对周边环境造成了很大的扰动和危害。由于土壤颗粒对多环芳烃具有强烈的吸附性，从而导致绝大部分能够在土壤中积累，尤其是在深层土壤中。深层土壤中的含氧量极低，使土壤环境一直处于缺氧状态，甚至达到了严格厌氧状态。因此好氧微生物在深层土壤(缺氧或厌氧环境)中很难发挥其降解多环芳烃的能力。
[0007]有研究表明，电子受体的浓度是影响土壤中微生物厌氧降解效率的主要因素之一，然而，从电子受体角度出发研究厌氧微生物对多环芳烃的降解的大部分研究还处于起步阶段。
[0008][1]田华,刘哲,赵璐,李焕妮.土壤中多环芳烃菲的自然降解特性[J].环境工程学
报,2015,9(08):4055
‑
4060.
[0009][2]郑蕾,谭文捷,丁爱中,程莉蓉,刘玉兰,陈程.微生物作用下多环芳烃在土壤中的迁移特征[J].化工学报,2010,61(01):200
‑
207.

技术实现思路

[0010]针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种人工强化土壤中多环芳烃自然衰减的方法，添加外源高效降解菌群，同时多次添加土壤中微生物降解所利用的电子受体的方式来强化土壤中多环芳烃的自然衰减过程，即生物刺激和生物强化相结合的促进方式，提升土壤中多环芳烃的自然衰减速率。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0012]本专利技术提供一种人工强化土壤中多环芳烃自然衰减的方法，包括以下步骤：
[0013]S1：将高效降解菌群与无机盐培养液混合，加入到受多环芳烃污染的土壤中，土壤中高效降解菌群的添加浓度范围为40mg/kg
‑
60mg/kg；
[0014]S2：向土壤中添加硝酸钾溶液，与上述土壤搅拌混合均匀，土壤中硝酸钾添加浓度为1500mg/kg
‑
2000mg/kg；
[0015]S3：使土壤保持缺氧或厌氧环境，进行生物刺激和生物强化自然降解；
[0016]S4：定期向土壤中补充与步骤S2相同浓度的硝酸钾溶液，每次硝酸钾的补充添加量与步骤S2相同，待土壤中多环芳烃菲和芘的降解率分别达到99％和85％以上，即停止降解。
[0017]优选地，所述无机盐培养基的组成包括NaNO
3 4.0g、NH4Cl
2 2.0g、KH2PO
4 1.5g、Na2HPO
4 0.5g、CaCl
2 0.01g、MgCl
2 0.2g、微量元素溶液1ml、去离子水1L，调pH＝7.0，121℃灭菌20min。
[0018]优选地，所述微量元素溶液的组成：FeSO4·
7H2O 2g、ZnSO4·
7H2O 0.03g、H3BO
3 0.3g、CoCl3·
6H2O 0.3g、NiCl2·
6H2O 0.02g、Na2MoO4·
2H2O 0.03g、去离子水1L，调pH＝7.0。
[0019]优选地，所述高效厌氧降解菌群的驯化方法为：
[0020]将活性污泥样本静止分离上清液和下层活性污泥，取下层活性污泥，加入以菲和芘作为碳源的无机盐培养基，转移至厌氧瓶中，向其中通入氮气，密闭置于恒温振荡箱中培养，培养温度控制在30℃，振荡速率为180rmp；驯化周期为10天。
[0021]优选地，所述驯化方法得到的高效降解菌群中硝基还原假单胞菌占比77.0％。
[0022]优选地，根据权利要求4所述的一种人工强化土壤中多环芳烃自然衰减的方法，其特征在于，设置多组驯化菌群，无机盐培养基中菲的浓度梯度依次为50mg/L、100mg/L、200mg/L，芘的浓度依次为25mg/L、50mg/L、100mg/L；根据菌群的生长情况和多环芳烃的降解率，选取降解效果最优的驯化菌群进行富集培养。
[0023]优选地，在步骤S1之前，预先测定污染土壤中多环芳烃的含量，所述高效降解菌群和硝酸盐的添加浓度根据测定的菲和芘的含量进行确定，关系如下表所示：
[0024][0025]优选地，所述硝酸钾溶液配制浓度为24g/L。
[0026]本专利技术的有益效果在于：
[0027]1、本专利技术采用多次添加土壤中微生物降解所利用的电子受体的方式，同时通过添加外源的高效降解菌群来强化土壤中多环芳烃的自然衰减过程，在强化条件下，即生物刺激和生物强化相结合的促进方式，土壤中多环芳烃的自然衰减速率得到了很大的提升；
[0028]2、相比于三价铁和高价锰等重金属离子，硝酸盐是一种更加安全环保的电子受体添加剂，同时补充电子受体强化土壤中多环芳烃的厌氧降解可作为一种经济本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工强化土壤中多环芳烃自然衰减的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将高效降解菌群与无机盐培养液混合，加入到受多环芳烃污染的土壤中，土壤中高效降解菌群的添加浓度范围为40mg/kg
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60mg/kg；S2：向土壤中添加硝酸钾溶液，与上述土壤搅拌混合均匀，土壤中硝酸钾添加浓度为1500mg/kg
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2000mg/kg；S3：使土壤保持缺氧或厌氧环境，进行生物刺激和生物强化自然降解；S4：定期向土壤中补充与步骤S2相同浓度的硝酸钾溶液，每次硝酸钾的补充添加量与步骤S2相同，待土壤中多环芳烃菲和芘的降解率分别达到要求后停止降解。2.根据权利要求1所述的一种人工强化土壤中多环芳烃自然衰减的方法，其特征在于，所述无机盐培养基的组成包括NaNO
3 4.0g、NH4Cl
2 2.0g、KH2PO41.5g、Na2HPO
4 0.5g、CaCl
2 0.01g、MgCl
2 0.2g、微量元素溶液1ml、去离子水1L，调pH＝7.0，121℃灭菌20min。3.根据权利要求2所述的一种人工强化土壤中多环芳烃自然衰减的方法，其特征在于，所述微量元素溶液的组成：FeSO4·
7H2O 2g、ZnSO4·
7H2O 0.03g、H3BO
3 0.3g、CoCl3·
6H2O 0.3g、NiCl2·
6H2O 0.02g、Na2MoO4·
2H2O 0.03g、去离子水1L，调pH＝7.0。4.根据权利要求1所述的一种人工强化土壤中多环芳烃自然衰减的方法，其特征在于，所述高效降解菌群与所述无机盐培养液以1...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛缜，蒋绪洋，钟礼存，汤研，于金标，冯博，鹿东强，徐亮，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：