專利名稱：：一種生物質(zhì)強(qiáng)化石油-鹽混合污染土壤的原位生物修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)強(qiáng)化石油-鹽混合污染土壤的原位生物修復(fù)方法，屬于污染土壤的修復(fù)技術(shù)。
背景技術(shù)：
：油田生產(chǎn)造成的土壤污染往往伴隨著比較嚴(yán)重的鹽污染。利用微生物降解來(lái)實(shí)現(xiàn)石油污染土壤的生物修復(fù)是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。但大多數(shù)石油烴降解菌不能耐受較高的鹽濃度，鹽污染的存在使得石油烴降解效率大大下降。因此石油污染土壤的生物修復(fù)往往需要先治理鹽污染。而要恢復(fù)被污染土壤的種植能力，則必須達(dá)到石油一鹽混合污染的共治。水浸洗鹽是治理鹽堿地常用的方法，但隨著地表水分的蒸發(fā)，土壤淺層土容易形成倒虹吸的毛細(xì)現(xiàn)象，使深層土壤中的鹽離子上返到地表。因此在鹽治理過(guò)程中容易發(fā)生反覆，降低了鹽治理的效率。1988年日本公布了[JP024959]利用添加了真菌的麥秸等植物纖維與土壤混合來(lái)改善鹽堿地。2000年LiuX等人[CN10012424]公布了一種"兩相"方法來(lái)實(shí)現(xiàn)鹽堿地的治理，夏季把麥秸埋入鹽堿土中，冬季在上層土壤中進(jìn)行小麥種植。通過(guò)向污染體系種投加高效外源菌種或菌群，從而實(shí)現(xiàn)高效去除目標(biāo)污染物的技術(shù)被稱為生物強(qiáng)化技術(shù)，通過(guò)生物強(qiáng)化的方法是現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)石油污染物去除的主要方法(刑新會(huì)等，化工進(jìn)展，2004，23(6):579-584)。在石油烴的生物修復(fù)過(guò)程中，所用的石油烴降解菌的主要類型有假單胞菌屬(NewcombeDA等，AppliedMicrobiologyandBiotechnology,1999,51:877-82)、紅球菌屬(YuB等,AppliedandEnvironmentalMicrobiology72(3):2235-2238,MAR2006)、微球菌屬(TorresLG等，ProcessBiochemistry40(10):3296-3302OCT2005)、腸桿菌屬(KatsivelaE等，Biodegradation16(2):169-180MAR2005)、棒狀桿菌屬(RahmanKSM等，BioresourceTechnology85(3):257-261DEC2002)、黃質(zhì)菌屬(RahmanKSM等，BioresourceTechnology85(3):257-261DEC2002)和芽孢桿菌屬(DasK等，BioresourceTechnology98(7):1339-1345MAY2007)。石油烴降解菌對(duì)污染土壤的惡劣環(huán)境也有一定的耐受程度。石油污染物組成復(fù)雜，毒性大，施加的微生物菌劑不易在環(huán)境中積累豐富的生物量(沈徳中，污染環(huán)境的生物修復(fù)，化學(xué)工業(yè)出版社，2002)。因此石油烴降解菌的施加一般需要多次，通過(guò)多次施加實(shí)現(xiàn)修復(fù)場(chǎng)地較高的石油烴降解活性。同時(shí)，由于石油烴污染物溶解度低，其在土壤中隨著污染年限的增加，污染物被土壤顆粒吸附，使得外加高效降解菌(群)不易與污染物接觸，攝取污染物(F.Volkering等，Biodegradation，8:401-417，1998)。1998年，KhlestkinR.N.等人[RU119353]公布了一種利用棉花以及植物纖維構(gòu)成的"三層"石油烴吸附劑去除環(huán)境中石油烴污染物的方法。2007年Rojas-AvelizapaNG等人(Rojas-AvelizapaNG等，Chemosphere,66(9):1595-1600,Jan.2007)發(fā)現(xiàn)秸稈、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及含水量對(duì)于誘導(dǎo)好氧微生物的活性以及石油烴的去除有重要影響。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)石油一鹽混合污染土壤治理中的存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種生物質(zhì)強(qiáng)化石油-鹽混合污染土壤的原位生物修復(fù)方法。該方法可以對(duì)石油-鹽混合污染土壤進(jìn)行原位生物修復(fù)，對(duì)污染土壤的石油烴污染物和鹽堿進(jìn)行綜合治理，并具有降解速度快、降解效率高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種生物質(zhì)強(qiáng)化石油一鹽混合污染土壤的原位生物修復(fù)方法，包括如下步驟.-(1)將生物質(zhì)降解菌劑添加到生物質(zhì)中；(2)按照3~20%生物質(zhì)/土壤的體積百分比(土壤按照耕作層30cm計(jì)算體積，下同)將步驟(1)中得到的生物質(zhì)均勻施加到污染土壤表面上；(3)將施加了生物質(zhì)的污染地塊進(jìn)行機(jī)械翻耕，翻耕深度為2550cm，在污染土壤中構(gòu)建位于淺層土和深層土之間的疏松生物質(zhì)層，疏松生物質(zhì)層厚315cm;(4)在污染場(chǎng)地周圍構(gòu)建高30cm的圍堰，以防止洗鹽水外排對(duì)其他地塊造成污染；(5)對(duì)歩驟(4)的污染場(chǎng)地進(jìn)行人工灌溉或利用自然降水，對(duì)污染地塊進(jìn)行水浸洗鹽；(6)檢測(cè)土壤電導(dǎo)率，待土壤電導(dǎo)率下降到10ms/cm以下時(shí)，機(jī)械翻耕土壤，將疏松生物質(zhì)層與污染土壤充分混勻；(7)將含有細(xì)菌和真菌的石油烴降解菌劑施灑到污染土壤上，每月翻耕12次；以使石油烴降解菌劑與污染土壤充分混勻，且增加土壤的氧含量；可使石油一鹽混合污染土壤得到修復(fù)。上述步驟(1)中所述的生物質(zhì)降解菌劑是指具有降解木質(zhì)素能力的真菌和降解纖維素能力的細(xì)菌組成的菌劑。上述步驟(1)中所述的菌劑含有真菌和細(xì)菌，其中真菌添加量為5150mg/kg生物質(zhì)，細(xì)菌添加量為108101()個(gè)/1^生物質(zhì)。上述真菌可以為白腐真菌、木霉屬、曲霉屬等，如來(lái)自白腐真菌的黃孢原毛平革菌(P/a〃erac/aetec//ysospo〃't;m)，來(lái)自木霉屬的綠色木霉(7yc/70ctermawV7'ote)、里氏木霉(T〃'c^x/ermareeae/')、康氏木霉(77'c/70ctem7a/)/7//^//)等，來(lái)自曲霉屬的灰綠曲霉(/Aspersf/7/wsg/a〃ci7S)、黑曲霉(/Aspe/ig/7/iyswge/")、米曲霉(/AspeAy/〃〃steAre〃s)等(上述菌種均購(gòu)自中國(guó)普通微生物菌種保藏中心)。上述細(xì)菌為具有纖維素降解能力的細(xì)菌，如熱厭氧桿菌屬(Thermoanaerobacter)(胡國(guó)全等，應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，10(2):197-201，2004);生孢噬纖維菌(Sporacytop/)agfa)(于珊珊等，應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，12(6):854-856，2006);假單胞菌屬(JoC等,FOODSCIENCEANDBIOTECHNOLOGY13(6):712-718DEC2004)等(上述菌種均可在中國(guó)普通微生物菌種保藏中心購(gòu)買(mǎi))。上述真菌和細(xì)菌可按照通常的方法分別生產(chǎn)，然后按照施加要求分別施加到生物質(zhì)上即可。上述步驟(1)中所述的生物質(zhì)是指含有木質(zhì)素、纖維素和木質(zhì)纖維素等生物高分子材料。如農(nóng)作物秸桿、廢紙、木屑等。上述步驟(7)中所述的石油烴降解菌劑主要包括具有石油烴降解能力的細(xì)菌和真菌。其中所述具有石油烴降解能力細(xì)菌選自下列菌屬假單胞菌屬、紅球菌屬、微球菌屬、腸桿菌屬、棒狀桿菌屬、黃質(zhì)菌屬和芽孢桿菌屬；其中所述具有石油烴降解能力的真菌可以為白腐真菌的黃孢原毛平革菌以及刺孢小克銀漢霉菌。上述具有石油烴降解能力的細(xì)菌添加量為101G—1012個(gè)/m2耕地；具有石油烴降解能力的真菌添加量為20150mg/r^耕地。上述具有石油烴降解能力的白腐真菌黃孢原毛平革菌的添加量?jī)?yōu)選為20100mg/n^耕地，剌孢小克銀漢霉菌添加量?jī)?yōu)選為50150mg/m2。所述石油烴降解復(fù)合菌劑至少含有一種可以高效產(chǎn)生生物表面活性劑的微生物，該微生物來(lái)源于假單胞菌屬(RazaZA等,PROCESSBIOCHEMISTRY42(4):686-692APR2007;DasK等,BIORESOURCETECHNOLOGY98(7):1339-1345MAY2007〉、紅球菌屬(PizzulL等,WORLDJOURNALOFMICROBIOLOGY&BIOTECHNOLOGY22(7):745-752JUL2006)、微球菌屬(DasM等，BIORESOURCETECHNOLOGY63(3):231-235MAR1998)、黃質(zhì)菌屬(BodourAA等，APPLIEDANDENVIRONMENTALMICROBIOLOGY70(1):114-120JAN2004)、腸桿菌屬(HabaE等，BIOTECHNOLOGYANDBIOENGINEERING81(3):316-322FEB2003)、棒狀桿菌屬(CrosmanJT等，JOURNALOFTHEAMERICANOILCHEMISTSSOCIETY79(5):467-472MAY2002)和芽孢桿菌(DasK等，BIORESOURCETECHNOLOGY98(7):1339-1345MAY2007)。上述具有石油烴降解能力的真菌和細(xì)菌均可從中國(guó)普通微生物菌種保藏中心購(gòu)買(mǎi)。上述石油烴降解菌劑可按照專利申請(qǐng)"一種用于石油污染物降解的液體微生物制劑"(申請(qǐng)?zhí)?00510130676.3)所述方法生產(chǎn)。生物質(zhì)在施加之前按照一定的比例施加生物質(zhì)降解菌劑。通過(guò)翻耕，在距地表2550cm的區(qū)域形成厚度約為315cm的疏松生物質(zhì)層。生物質(zhì)層可以提高洗鹽效率。水浸洗鹽過(guò)程中，生物質(zhì)通過(guò)微生物進(jìn)行發(fā)酵實(shí)現(xiàn)其在土壤中的轉(zhuǎn)化，為石油烴降解菌提供有限的優(yōu)先碳源，保證石油烴降解菌在惡劣環(huán)境中的生物積累，同時(shí)產(chǎn)生生物表面活性劑活化土壤顆粒表面的污染物，保證了后續(xù)石油烴降解效率。本發(fā)明所述原位生物修復(fù)方法，在水浸洗鹽結(jié)束之后，需要進(jìn)行機(jī)械翻耕，以保證腐熟發(fā)酵的生物質(zhì)與淺層土的充分混合，以便為后續(xù)加入的石油烴降解菌提供必要的優(yōu)先碳源，達(dá)到后續(xù)石油烴生物降解的高效率。本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)、本發(fā)明通過(guò)生物質(zhì)類物質(zhì)的添加實(shí)現(xiàn)石油一鹽混合污染土壤的共治，提高了污染土壤的修復(fù)效率。(2)、本發(fā)明疏松生物質(zhì)層的存在阻斷了易于返鹽的毛細(xì)現(xiàn)象的發(fā)生，提高了水浸洗鹽的效率，降低了洗鹽所需的水量；(3)、本發(fā)明通過(guò)生物質(zhì)在土壤中的腐熟以及發(fā)酵，可為后續(xù)的石油烴降解菌劑提供優(yōu)先碳源，保證石油烴降解菌的生物積累，提高了土壤中石油烴的生物修復(fù)效率；(4)、本發(fā)明方法中所形成的有機(jī)質(zhì)類物質(zhì)，可以富集土壤中的石油烴污染物；(5)本發(fā)明方法中形成的有機(jī)質(zhì)類物質(zhì)，對(duì)于改善污染區(qū)域土壤的生理生化特征，提高土壤的肥力也具有重要的作用。具體實(shí)施例方式以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限制本發(fā)明。實(shí)施例1本試驗(yàn)于2006年在河南濮陽(yáng)中原油田油鹽伴生污染土壤11畝實(shí)施。濮陽(yáng)位于河南省北部，年平均降水量在500mm600mm，屬于河南比較干旱的地區(qū)；試驗(yàn)所用的污染土壤中鹽含量為正常耕地的410倍，石油烴含量局部區(qū)域超過(guò)1%，試驗(yàn)場(chǎng)地土壤鹽堿化嚴(yán)重，pH局部區(qū)域達(dá)到9.5。以收割后的小麥麥秸作為油鹽混合污染土壤治理添加的生物質(zhì)。具體實(shí)施步驟如下.-(1)首先按照20mg/kg麥秸比例添加黃孢原毛平革菌，101。個(gè)/kg麥秸比例添加能降解纖維素的銅綠假單胞菌(菌種來(lái)自中國(guó)普通微生物菌種保藏中心)；混合均勻后，均勻施加到污染土壤上；(2)進(jìn)行機(jī)械翻耕；翻耕深度為30cm;(3)在污染場(chǎng)地周圍構(gòu)建30cm高的圍堰；(4)水浸洗鹽自7月下旬開(kāi)始，7月下旬利用井水澆灌一次，水量為0.3mS/n^耕地。其余皆為中原油田8月9月的正常降水(降水量為130mm);(5)8月底，場(chǎng)地機(jī)械翻耕，將腐熟后的生物質(zhì)與污染土壤充分混勻；(6)9月初施加石油烴降解菌劑，為刺孢小克銀漢霉菌和陰溝腸桿菌以及銅綠假單胞菌組成(菌種來(lái)自中國(guó)普通微生物菌種保藏中心)。菌劑發(fā)酵后，將刺孢小克銀漢霉菌發(fā)酵液、陰溝腸桿菌發(fā)酵液以及銅綠假單胞菌發(fā)酵液按照1:2:1的比例混合，制得石油烴降解菌劑?，F(xiàn)場(chǎng)以水稀釋菌劑，稀釋倍數(shù)為10倍，將菌劑以1.5L/rr^均勻施灑到污染土壤上；(7)9月中旬，場(chǎng)地再次機(jī)械翻耕。石油-鹽混合污染土壤治理效果評(píng)估通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量土壤的電導(dǎo)率評(píng)估污染土壤鹽污染的治理效果，結(jié)果如下(見(jiàn)表1)，至9月中旬，實(shí)施例中的污染土壤的鹽含量已經(jīng)達(dá)到正常耕地的要求。_表1水浸洗鹽效率_<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>利用微波萃取法(美國(guó)環(huán)保署3546推薦方法，USEPA3546MicrovaveExtraction[S].www.epa.gov/sw畫(huà)846/pdfs/3546.pdf)觀!]量土壤中的總石油烴含量，截止至10月8號(hào)小麥種植前，實(shí)施例中的污染耕地石油烴降解率達(dá)到80%，場(chǎng)地石油烴含量均降至0.3%以下，滿足小麥種植的要求。實(shí)施例中，油鹽伴生污染綜合治理后，種植當(dāng)?shù)仄毡榈霓r(nóng)作物小麥來(lái)檢驗(yàn)添加麥秸實(shí)現(xiàn)油鹽伴生污染土壤綜合治理的效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明小麥出苗率達(dá)到80%，小麥生長(zhǎng)正常。權(quán)利要求1、一種生物質(zhì)強(qiáng)化石油-鹽混合污染土壤的原位生物修復(fù)方法，包括如下步驟(1)將生物質(zhì)降解菌劑均勻添加到生物質(zhì)中；(2)按照3～20％生物質(zhì)/土壤的體積百分比將步驟(1)中得到的生物質(zhì)均勻施加到污染土壤表面上；(3)將施加了生物質(zhì)的污染土壤進(jìn)行機(jī)械翻耕，翻耕深度為25～50cm，在污染土壤中構(gòu)建位于淺層土和深層土之間的疏松生物質(zhì)層，疏松生物質(zhì)層厚度為3～15cm；(4)在污染場(chǎng)地周圍構(gòu)建高30cm的圍堰，以防止洗鹽水外排對(duì)其他地塊造成污染；(5)對(duì)步驟(4)的污染場(chǎng)地進(jìn)行人工灌溉或利用自然降水，對(duì)污染地塊進(jìn)行水浸洗鹽；(6)檢測(cè)土壤電導(dǎo)率，待土壤電導(dǎo)率下降到10ms/cm以下時(shí)，機(jī)械翻耕土壤，將疏松生物質(zhì)層與污染土壤充分混勻；(7)將含有細(xì)菌和真菌的石油烴降解菌劑施灑到污染土壤上，每月翻耕1～2次，以使石油烴降解菌劑與污染土壤充分混勻，且增加土壤的氧含量；可使石油-鹽混合污染土壤得到修復(fù)。2、按照權(quán)利要求1所述的原位生物修復(fù)方法，其特征在于步驟(1)中所述的生物質(zhì)降解菌劑含有真菌和細(xì)菌，其中真菌添加量為5150mg/kg生物質(zhì)，細(xì)菌添加量為1C)S10"個(gè)/kg生物質(zhì)。3、按照權(quán)利要求2所述的原位生物修復(fù)方法，其特征在于所述的真菌為白腐真菌、木霉屬、曲霉屬等真菌之一種。4、按照權(quán)利要求2所述的原位生物修復(fù)方法，其特征在于所述細(xì)菌為熱厭氧桿菌屬、生孢噬纖維菌或假單胞菌屬等細(xì)菌之一種。5、按照權(quán)利要求14所述的原位生物修復(fù)方法，其特征在于所述的生物質(zhì)是農(nóng)作物秸稈、廢紙、木屑等13種。6、按照權(quán)利要求1所述的原位生物修復(fù)方法，其特征在于步驟(7)所述的石油烴降解菌劑含有具有石油烴降解能力的細(xì)菌和真菌，且至少含有一種能夠高效產(chǎn)生生物表面活性劑的微生物。7、按照權(quán)利要求6所述的原位生物修復(fù)方法，其特征在于所述的細(xì)菌為假單胞菌屬、紅球菌屬、微球菌屬、腸桿菌屬、棒狀桿菌屬、黃質(zhì)菌屬和芽孢桿菌屬等至少之一種。8、按照權(quán)利要求6所述的原位生物修復(fù)方法，其特征在于所述的真菌為白腐真菌的黃孢原毛平革菌或刺孢小克銀漢霉菌。9、按照權(quán)力要求6所述的原位生物修復(fù)方法，其特征在于所述的能夠高效產(chǎn)生生物表面活性劑的細(xì)菌來(lái)源于以下菌屬假單胞菌屬、紅球菌屬、微球菌屬、黃質(zhì)菌屬、腸桿菌屬、棒狀桿菌屬和芽孢桿菌。10、按照權(quán)利要求6或7所述的原位生物修復(fù)方法，其特征在于所述的細(xì)菌添加量為101()—1012個(gè)^2耕地。11、按照權(quán)利要求6或8所述的原位生物修復(fù)方法，其特征在于所述的真菌添加量為20150mg/nf^耕地。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種生物質(zhì)強(qiáng)化石油-鹽混合污染土壤的原位生物修復(fù)方法，就是將生物質(zhì)降解菌劑添加進(jìn)生物質(zhì)中，然后翻耕填埋在土壤耕作層下，利用水浸洗鹽降低土壤鹽含量，再添加石油烴降解菌劑來(lái)降解石油烴。本發(fā)明利用生物質(zhì)阻斷了可能產(chǎn)生的毛細(xì)返鹽現(xiàn)象；生物質(zhì)降解所產(chǎn)生的糖類物質(zhì)可作為石油烴降解菌的優(yōu)質(zhì)碳源，促進(jìn)石油烴降解菌的生長(zhǎng)；生物質(zhì)降解所產(chǎn)生的木質(zhì)素可以吸附石油烴污染物，防止其在水浸洗鹽中擴(kuò)散，石油烴降解菌劑中能夠產(chǎn)生生物表面活性劑的微生物產(chǎn)生的生物表面活性劑可促進(jìn)污染土壤中石油烴污染物的溶出并進(jìn)而被石油烴降解菌劑生物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。本發(fā)明方法降解石油烴污染物的效率高、速度快。文檔編號(hào)B09C1/00GK101172286SQ20071011987公開(kāi)日2008年5月7日申請(qǐng)日期2007年8月2日優(yōu)先權(quán)日2007年8月2日發(fā)明者錚劉,坤張,張敏蓮,徐圓圓,花秀夫申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司;清華大學(xué)