CN101797581A - 一种修复多环芳烃污染农田土壤的生态方法 - Google Patents

Abstract

一种修复多环芳烃污染农田土壤的生态方法为：1、选择具有对多环芳烃污染土壤具有修复功能的植物：玉米、大豆、蓖麻和紫花苜蓿，按植物常规方式进行播种，植物生长期为一个生长季，100～150天。2、将高效微生物菌剂于植物播种前5～10天施于农田中，施加量为40～50公斤/亩，施加24小时内对农田进行翻耕。3、将污泥发酵肥于植物播种前2～3天施于农田中，施加量为100～200公斤/亩，施加后24小时内对土地翻耕与备拢。4、修复现场每4～5垄地间设置一排水渠，用于雨季田间排水；植物生长前三个月每月翻耕2～3次。本发明具有成本低、可操作性强、无二次污染、修复效率高的特点。

Description

一种修复多环芳烃污染农田土壤的生态方法

技术领域：

本发明涉及多环芳烃污染农田土壤的生态修复方法，主要涉及低浓度多环芳烃污染农田土壤的植物修复及相关的生态修复调控措施。

背景技术：

多环芳烃(PAHs)是最常见的有机污染物之一，具有强烈致癌、致畸、致突变作用。由于具有低溶解性和较强的憎水性，能强烈地分配到土壤有机质中，土壤已成为多环芳烃的重要归宿，承担着其90％以上的环境负荷。多环芳烃进入土壤后可通过挥发、迁移以及食物链等进入其它环境介质和生物体，从而给人类健康带来风险，因此对多环芳烃污染土壤的修复非常重要和迫切。

目前，治理局部性、高浓度多坏芳烃污染土壤，传统的客土法，淋溶法、化学氧化法等物理、化学方法可发挥一定作用。但对于大面积、低浓度多环芳烃农田污染，上述物理、化学方法存在着极大的不足，很难应用，主要原因有：1、物理化学方法治理污染土壤，修复费用高，在经济上很难承受，不适应于农田土壤的治理；2、将其应用于农田土壤修复中，技术可操作性也差，修复过程和效果的可控性差；3、物理、化学方法在具体的实施过程中可能存在二次污染，农田周边地下水、下层土壤的安全性得不到有效保证。

发明内容

本发明将提供一种成本低、可操作性强、无二次污染、修复效率高的一种修复多环芳烃污染农田土壤的生态方法。

本发明是通过如下技术方案实现：

一种修复多环芳烃污染农田土壤的生态方法为：

1、修复植物的选择。选择具有对多环芳烃污染土壤具有修复功能的植物：玉米、大豆、蓖麻和紫花苜蓿，按植物常规方式进行播种，植物生长期为一个生长季，100～150天。

2、施加高效微生物菌剂。所谓高效微生物菌剂是一种由多种多环芳烃高效降解菌在以玉米芯、豆糠为原料的基质中扩繁3～10天所得到的现场应用菌剂。高效微生物菌剂于植物播种前5～10天施于农田中，施加量为40～50公斤/亩，施加24小时内对农田进行翻耕。

3、施加污泥发酵肥。所谓污泥发酵肥是一种以城市污水处理厂剩余活性污泥为原料，于燥至含水率为80-85％后，加入秸杆、稻草和玉米芯混合均匀，经过高温好氧堆肥过程制得的有机肥料。污泥发酵肥于植物播种前2～3天施于农田中，施加量为100～200公斤/亩，施加后24小时内对土地翻耕与备拢。

4、特殊田间管理措施。修复现场每4～5垄地间设置一排水渠，用于雨季田间排水；植物生长前三个月每月翻耕2～3次。

本发明的优点如下：

1、本发明修复多环芳烃污染农田土壤，不影响植物正常生长，可以保证农田的正常收益，生态调控措施原料多来自于工农业废物，价格低廉，修复过程成本低，经济效益好。2、本发明修复过程在农民的劳动耕作过程中轻松实现，可以保证农田基本功能和污染修复的同时进行，可操作性强，易于实现。3、本发明的修复原料为植物、污泥发酵肥、高效微生物菌剂，不会给土壤带来新的污染，修复过程不会引起土壤周边环境的破坏，同时修复过程改善了土壤的肥力、空隙结构等，提高多环芳烃可降解微生物的数量，有利于改良土壤和进一步污染物降解，修复过程安全、环保，无二次污染。

实施例

实施例1：

生态修复区域：位于辽宁省抚顺市郊区，由于位于城乡交界地带，周边小工厂较多，土壤受到多环芳烃的污染，多环芳烃平均含量为4622微克/公斤。

1、修复植物的选择。生态修复植物选用玉米，玉米是当地农民广泛种植的农作物，为主要农业经济来源，种植面积占当地农田的70％以上。玉米生长期为5月10至9月30日，共计140天。

2、施加高效微生物菌剂。所谓高效微生物菌剂是一种由多种多环芳烃高效降解菌在以玉米芯、豆糠为原料的基质中扩繁5天所得到的现场应用菌剂。高效微生物菌剂于玉米播种前5天，即5月5日施于农田中，施加量为45公斤/亩，施加后立即对农田进行翻耕。

3、施加污泥发酵肥。所谓污泥发酵肥是一种以城市污水处理厂剩余活性污泥为基本原料，干燥至含水率为80％后，加入秸杆、稻草、玉米芯混合均匀，经过高温好氧堆肥过程制得的有机肥料。污泥发酵肥于玉米播种前2天，即5月8日施于农田中，施加量为120公斤/亩，施加后立即对土地翻耕与备拢。

4、特殊田间管理措施。修复现场每5垄地间设置一排水渠，用于雨季田间排水；玉米生长前三个月每月翻耕2次。

9月30日对玉米进行收获，同时获取土壤样品、玉米果实样品进行多环芳烃的分析。

研究结果表明，经玉米为修复植物的生态修复方法对多环芳烃的修复率为37.9％，对5环以上多环芳烃的修复率为23.8％，比不采取生态调控措施的农田分别提高了1.13倍和2.78倍。尤其对于5～6环多环芳烃，生态修复效果显著，其中五环芳烃苯并[a]芘(B[a]P)由修复前的119微克/公斤降低生态修复后的73微克/公斤；六环芳烃苯并[g，h，i]苝(B[g，h，i]P)由修复前的499微克/公斤降低到408微克/公斤。玉米果实中多环芳烃的含量为0～15微克/公斤，符合植物多环芳烃含量背景值，属于安全食品。

实施例2：

生态修复区域：位于辽宁省沈阳市东陵区，此地属于沈抚污灌渠区域范围，多环芳烃平均含量为3522微克/公斤。

1、修复植物的选择。生态修复植物选用大豆，植物生长期为5月15至10月5日，共计140天。

2、施加高效微生物菌剂。所谓高效微生物菌剂是一种由多种多环芳烃高效降解菌在以玉米芯、豆糠为原料的基质中扩繁3天所得到的现场应用菌剂。高效微生物菌剂于大豆播种前10天，即5月5日施于农田中，施加量为50公斤/亩，5月6日采用翻耕机对农田进行翻耕。

3、施加污泥发酵肥。所谓污泥发酵肥是一种以城市污水处理厂剩余活性污泥为基本原料，干燥至含水率为85％后，加入秸杆、稻草、玉米芯混合均匀，经过高温好氧堆肥过程制得的有机肥料。污泥发酵肥于大豆播种前5天，即5月10日施于农田中，施加量为150公斤/亩，施加后立即对土地翻耕与备拢。

4、特殊田间管理措施。修复现场每4垄地间设置一排水渠，用于雨季田间排水；大豆生长前三个月每月翻耕3次。

10月5日收获大豆籽实，同时获取土壤进行多环芳烃的分析。分析结果表明，生态修复后对总多环芳烃的修复率为49.3％，对5环以上多环芳烃的修复率为30.7％，分别提高近1倍和3倍。其中五环芳烃苯并[a]芘(B[a]P)由修复前的124微克/公斤降低到58微克/公斤；六环芳烃苯并[g，h，i]苝(B[g，h，i]P)由修复前的484微克/公斤降低到388微克/公斤。大豆果实中多环芳烃的含量为20～68微克/公斤，符合大豆多环芳烃含量背景值，不存在食品安全隐患。

实施例3：

生态修复区域：位于辽宁省抚顺市望花区，此地为典型的城乡结合地带，多环芳烃含量为4897微克/公斤。

1、修复植物的选择。生态修复植物选用蓖麻，植物生长期为5月10至9月30日，共计140天。

2、施加高效微生物菌剂。所谓高效微生物菌剂是一种由多种多环芳烃高效降解菌在以玉米芯、豆糠为原料的基质中扩繁7天所得到的现场应用菌剂。高效微生物菌剂于蓖麻播种前5天，即5月5日施于农田中，施加量为50公斤/亩，施加后立即用翻耕机对农田进行翻耕。

3、施加污泥发酵肥。所谓污泥发酵肥是一种以城市污水处理厂剩余活性污泥为基本原料，干燥至含水率为80％后，加入秸杆、稻草、玉米芯混合均匀，经过高温好氧堆肥过程制得的有机肥料。污泥发酵肥于蓖麻播种前2天，即5月8日施于农田中，施加量为150公斤/亩，施加后立即对土地翻耕与备拢。

4、特殊田间管理措施。修复现场每4垄地间设置一排水渠，用于雨季田间排水；蓖麻生长前三个月每月翻耕3次。

9月30日，实验结束时采集土壤、蓖麻果实样品进行多环芳烃的分析。

研究结果表明，采用蓖麻作为修复植物对多环芳烃的修复率为45.7％，对5环以上多环芳烃的修复率为28.8％，与不采用生态方法的植物修复相比，分别提高2.5倍和2.6倍。六环芳烃苯并[g，h，i]苝(B[g，h，i]P)由修复前的592微克/公斤分别降低到402微克/公斤。蓖麻果实中多环芳烃的含量为75～96微克/公斤。

实施例4：

生态修复区域：位于辽宁省沈阳市东陵区，此地为城乡结合地带，多环芳烃含量为3932微克/公斤。

1、修复植物的选择。生态修复植物选用多年生牧草紫花苜蓿，植物生长期为5月15至9月15日，共计120天。

2、施加高效微生物菌剂。所谓高效微生物菌剂是一种由多种多环芳烃高效降解菌在以玉米芯、豆糠为原料的基质中扩繁6天所得到的现场应用菌剂。高效微生物菌剂于紫花苜蓿播种前8天，即5月7日施于农田中，施加量为48公斤/亩，5月8日采用翻耕机进行翻耕。

3、施加污泥发酵肥。所谓污泥发酵肥是一种以城市污水处理厂剩余活性污泥为基本原料，干燥至含水率为83％后，加入秸杆、稻草、玉米芯混合均匀，经过高温好氧堆肥过程制得的有机肥料。污泥发酵肥于紫花苜蓿播种前5天，即5月10日施于农田中，施加量为180公斤/亩，5月11日对土地翻耕与备拢。

4、特殊田间管理措施。修复现场每4垄地间设置一排水渠，用于雨季田间排水；紫花苜蓿生长前三个月每月翻耕3次。8月15日对紫花苜蓿进行刈割一次，防止苜蓿倒伏。

9月15日，实验结束时采集土壤、苜蓿样品进行多环芳烃的分析。

研究结果表明，采用苜蓿作为修复植物对多环芳烃的修复率为61.3％，对5环以上多环芳烃的修复率为41.2％，与不采用生态调控措施的植物修复农田相比，分别提高近1倍和2.5倍。六环芳烃苯并[g，h，i]苝(B[g，h，i]P)由修复前的445微克/公斤分别降低到311微克/公斤。苜蓿草中多环芳烃的含量为90～148微克/公斤。

Claims (1)

1.一种修复多环芳烃污染农田土壤的生态方法，其特征是：

(1)、修复植物的选择；选择具有对多环芳烃污染土壤具有修复功能的植物：玉米、大豆、蓖麻和紫花苜蓿，按植物常规方式进行播种，植物生长期为一个生长季，100～150天；

(2)、施加高效微生物菌剂；所谓高效微生物菌剂是一种由多种多环芳烃高效降解菌在以玉米芯、豆糠为原料的基质中扩繁3～10天所得到的现场应用菌剂；高效微生物菌剂于春季植物播种前5～10天施于农田中，施加量为40～50公斤/亩，施加24小时内对农田进行翻耕；

(3)、施加污泥发酵肥；所谓污泥发酵肥是一种以城市污水处理厂剩余活性污泥为原料，干燥至含水率为80-85％后，加入秸杆、稻草和玉米芯混合均匀，经过高温好氧堆肥过程制得的有机肥料；污泥发酵肥于植物播种前2～3天施于农田中，施加量为100～200公斤/亩，施加后24小时内对土地翻耕与备拢；

(4)、特殊田间管理措施；修复现场每4～5垄地间设置一排水渠，用于雨季田间排水；植物生长前三个月每月翻耕2～3次。