本发明专利技术公开了一种多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统及模拟试验方法。该系统包括依次连接的供水装置、喷淋系统、植物处理槽、液体缓冲槽和液体回收瓶，喷淋系统由若干喷头和与之相连的供水管网组成，喷头置于植物处理槽中；植物处理槽通过多孔布水隔板与液体缓冲槽连通；植物处理槽内种植高效修复植物，并安装若干药剂投加井和土壤气体监测井；植物处理槽侧壁设有土壤取样孔。该方法包括配制营养液、装填污染土壤介质、稳定系统、种植修复植物、模拟各种措施强化植物修复的过程。本发明专利技术设计灵活、操作简便、可控性强、成本低廉且无二次污染，有助于植物修复多环芳烃污染土壤的强化措施研发及作用机制探讨，具有较高的推广应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污染土壤治理
，具体涉及一种。
技术介绍
多环芳烃是一类在土壤中普遍存在的持久性有机污染物，主要来源于煤和石油等化石燃料的不完全燃烧或高温裂解，其毒性较大，能产生致癌、致畸、致突变作用，会对生态系统和人类健康造成严重的危害。在我国，土壤的多环芳烃污染已相当严重，多环芳烃浓度已从μ g/kg上升到mg/kg，检出率从20%增加到80%，且农产品中的检出率也已达到20%。同时，土壤多环芳烃污染具有长期性、隐蔽性、不可逆性、及不能完全被降解的特点，其危害严重、治理困难，因此，研究有针对性的污染控制手段和修复技术来解决土壤多环芳烃污染问题对当前全球性环境保护具有重要意义。传统的多环芳烃污染土壤修复技术包括客土法、热解吸和焚烧等物理方法及淋洗法、吸附法和氧化法等化学方法，但上述方法的费用高、操作复杂、易造成二次污染。植物修复是指利用植物及其根际圈微生物体系的物理、化学或生物过程来吸收、挥发、转化、降解或固定土壤中的多环芳烃，以达到净化土壤的目的。除了具有传统生物修复的优势之外，植物修复操作简便、成本低、持效长、环境友好、易于被公众接受。因此，近10年来，该技术已成为土壤多环芳烃污染修复领域新的热点和前沿。由于现场污染土壤的大规模植物修复易受各种环境条件和人为因素的影响，有关植物修复机制或强化措施的研究一般在室内模拟环境中开展。目前常用的模拟方法主要为盆栽试验或人工湿地(浮床)试验，但这些方法在试验尺度、污染介质和系统完善性等方面均存在着不足，所得结果无法在实际污染场地中完全重现。因此，有必要建立一种能够较为准确反映实际污染场地条件的室内植物修复模拟系统和方法，为探讨植物修复机制，研发闻效强化措施提供有力的试验保障。
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，提供一种尺度适宜，结构完善，可控性强，能够准确反映实际污染土壤植物修复过程的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统和模拟试验方法，其可用于植物修复多环芳烃污染土壤的作用机制探讨及高效强化措施研发。本专利技术的技术方案如下:—种多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，它包括依次连接的供水装置、喷淋系统、植物处理槽、液体缓冲槽和液体回收瓶，供水装置由无机营养盐储液瓶和有机碳源储液瓶并联后与蠕动泵串连组成；喷淋系统由若干喷头和与之相连的不锈钢供水管网组成，不锈钢供水管网由一根供水总管和若干根供水支管组成，若干根供水支管以并联的方式与供水总管相连；供水总管通过输水软管与供水装置相连，若干根供水支管带有阀门并与各喷头相连，各喷头直接置于植物处理槽中；植物处理槽出水侧面通过多孔布水隔板与液体缓冲槽连通，缓冲槽外侧底部设有一个带阀门的排水孔，通过输水软管和流量计连接到液体回收瓶；植物处理槽内装填搅拌均匀的多环芳烃污染土壤，并按一定间隔种植高效修复植物；每株植物附近设置一口强化药剂投加井和土壤气体监测井，并在处理槽一面侧壁上部和下部开设若干土壤取样孔，各取样孔长度方向位置与植物种植位置一致；各个气体监测井与多参数气体分析仪相连。上述模拟试验系统的优化方案:在无机营养盐储液瓶和有机碳源储液瓶并联之后蠕动泵之前，还连接有微纳米气泡发生器；所述喷头为微纳米气泡喷头。喷头底部位于污染土壤层的中部，投加井管底部位于污染土壤层的下部。利用上述多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统进行的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验方法如下:(一)分别配制C:N:P为100:10:1?200:2:1(质量比)的无机营养液和15?300mgC/L的有机碳源(如葡萄糖、乳酸钠等)溶液于无机营养盐储液瓶和有机碳源储液瓶中；(二)将搅拌均匀的多环芳烃污染土壤装入植物处理槽中，每装填3?6cm高度进行铺平、夯实；之后在污染土壤层上填一层2?IOcm厚干净土壤；在装填土壤的同时，将药剂投加井、气体监测井和喷头按一定排列埋入槽体土壤中；投加井管按一定间距纵向均匀分布，各管位于横向中点；监测井和喷头埋于投加井附近，两者的数量和分布方式与投加井相同；喷头底部位于污染土壤层的中部，投加井管底部位于污染土壤层的下部；(三)装填完毕后，利用蠕动泵将无机营养液和有机碳源通过喷淋系统加入污染土壤中，并通过供水支管阀门对流量进行控制，使土壤绝对含水量保持在10?30%左右；运行上述系统I?2周，使土壤中无机元素、有机质和含水率等参数达到稳定；(四)系统稳定后，分别在每口投加井前方附近种植高效修复植物幼苗(可选择黑麦草、三叶草、芹菜、玉米等)，并在系统运行条件下培养幼苗I?2周，使其适应污染土壤环境;(五)植物正常生长后，根据具体实验目的(如研究根际微生物的生理生态变化、判断修复药剂和微纳米气泡的强化效果等)，开始利用上述系统模拟植物修复多环芳烃污染土壤的过程；模拟系统运行期间，维持土壤含水率稳定，温度15?30°C，运行时间42?90天；每隔3?15天用小型土壤取样杆从各取样孔中采集土壤10?30g，分析其中多环芳烃浓度、C:N:P (质量比)、总有机碳含量以及微生物数量和群落多样性，并用多参数气体分析仪测定监测井中C02、02和CH4含量；系统运行结束后，分别测定植物地上和地下部分生物量(干重)及其中多环芳烃含量；系统运行过程中，若缓冲槽中土壤渗滤液过多，则及时排入液体回收瓶中进行回收处理；(六)利用上述数据，并与不使用强化措施的对照处理比较，以分析各种方法对植物修复多环芳烃污染土壤的强化效果，筛选高效强化措施，并探讨其作用机制。本专利技术的有益效果:与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是:(I)本专利技术借鉴人工湿地修复技术，以实际污染土壤作为试验介质，在合适的试验尺度下，通过控制相关运行参数，构建了一种能够准确实际污染场地条件的室内植物修复模拟系统。(2)本专利技术在上述模拟系统的基础上，可考察添加表面活性剂、注入微纳米氧气泡、混合种植高效修复植物等多种方法对植物修复多环芳烃污染土壤的强化效果，从而有助于植物修复多环芳烃污染土壤的高效强化措施研发及其作用机制探讨。(3)本专利技术设计灵活，操作简便，过程可控性强，维护管理容易，运行成本低廉且无二次污染，具有较高的推广使用价值。(4)本专利技术的模拟试验装置和方法并不只局限于模拟多环芳烃污染土壤的植物修复过程，也可用于其它土壤有机污染物(多氯联苯、五氯苯酚、三硝基甲苯等)的植物修复强化治理措施和作用机制研究。【附图说明】图1是本专利技术多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统的正面结构示意图；图2是图1模拟试验系统的俯视图；图3是本专利技术中多孔布水隔板的结构示意图；图4是本专利技术中药剂投加井的结构示意图；附图中的标号分别为:1、无机营养盐储液瓶，2、有机碳源储液瓶，3、微纳米气泡发生器，4、蠕动泵，5、供水总管，6、供水支管，7、土壤取样孔，8、药剂投加井，9、高效修复植物，10、气体监测井，11、微纳米气泡喷头，12、污染土壤介质，13、植物处理槽，14、多孔布水隔板，15、液体缓冲槽，16、带阀门的排水孔，17、液体流量计，18、液体回收瓶，19、多参数气体分析仪，20、带橡胶塞的螺口盖。【具体实施方式】以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术实施例一种多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，主要包括供水装置、喷淋系统、植物处理槽、液体缓冲槽和液体回本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，它包括依次连接的供水装置、喷淋系统、植物处理槽、液体缓冲槽和液体回收瓶，供水装置由无机营养盐储液瓶和有机碳源储液瓶并联后与蠕动泵串连组成；喷淋系统由若干喷头和与之相连的供水管网组成，供水管网由一根供水总管和若干根供水支管组成，若干根供水支管以并联的方式与供水总管相连；供水总管通过输水软管与供水装置相连，若干根供水支管带有阀门并与各喷头相连，各喷头直接置于植物处理槽中；植物处理槽出水侧面通过多孔布水隔板与液体缓冲槽连通，缓冲槽外侧底部设有一个带阀门的排水孔，通过输水软管和流量计连接到液体回收瓶；植物处理槽内装填搅拌均匀的多环芳烃污染土壤，并按一定间隔种植高效修复植物；每株植物附近设置一口药剂投加井和气体监测井，并在植物处理槽一面侧壁上部和下部开设若干土壤取样孔，各取样孔长度方向位置与植物种植位置一致；各个气体监测井与多参数气体分析仪相连。
【技术特征摘要】
1.一种多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，它包括依次连接的供水装置、喷淋系统、植物处理槽、液体缓冲槽和液体回收瓶，供水装置由无机营养盐储液瓶和有机碳源储液瓶并联后与蠕动泵串连组成；喷淋系统由若干喷头和与之相连的供水管网组成，供水管网由一根供水总管和若干根供水支管组成，若干根供水支管以并联的方式与供水总管相连；供水总管通过输水软管与供水装置相连，若干根供水支管带有阀门并与各喷头相连，各喷头直接置于植物处理槽中；植物处理槽出水侧面通过多孔布水隔板与液体缓冲槽连通，缓冲槽外侧底部设有一个带阀门的排水孔，通过输水软管和流量计连接到液体回收瓶；植物处理槽内装填搅拌均匀的多环芳烃污染土壤，并按一定间隔种植高效修复植物；每株植物附近设置一口药剂投加井和气体监测井，并在植物处理槽一面侧壁上部和下部开设若干土壤取样孔，各取样孔长度方向位置与植物种植位置一致；各个气体监测井与多参数气体分析仪相连。2.如权利要求1所述的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，在无机营养盐储液瓶和有机碳源储液瓶并联之后蠕动泵之前，还连接有微纳米气泡发生器；所述嗔头为微纳米气泡嗔头。3.如权利要求1或2所述的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，喷头底部位于污染土壤层的中部，投加井管底部位于污染土壤层的下部。4.如权利要求3所述的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，药剂投加井为多孔管，其底部密封，顶部设有带橡胶塞的螺口盖。5.如权利要求4所述的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，多孔布水隔板两侧包裹有不锈钢丝网； 药剂投加井和监测井开孔部分包裹有不锈钢丝网。6.如权利要求5所述的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，气体监测井底部开有一圈小孔，顶部通过软管与带有循环泵的多参数气体分析仪相连。7.如权利要求6所述的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统，其特征在于，药剂投加井为多孔不锈钢管，气体监测井为不锈钢管，供水管网均采用不锈钢管。8.一种利用如权利要求1-7任一所述的模拟试验装置进行的多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验方法，其特征在于，按如下步骤进行: (一)分别配制C:N:P质量比为100:10...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟梁，郭琳，李炳智，高洁，杨洁，朱江，朱杰，喻恺，
申请(专利权)人：上海市环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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