CN103894411B - 小麦秸秆生物炭修复石油污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

小麦秸秆生物炭对石油污染土壤的修复方法，本发明属于环境修复技术领域涉及生物炭修复污染土壤的方法。先进行生物炭的制备，将生物炭和石油污染的土壤按一定比例混合，放于培养箱内在一定培养条件下培养，定期补充水分和氧气。生物炭的多孔结构和大的比表面积可提高其对污染物的吸附效果，同时能使土壤变得疏松，有利于污染物的降解。另外，生物炭的多孔结构为微生物提供生长和繁殖的场所，增强微生物多样性和活性，有利于有机污染物的微生物降解。生物炭除了能达到污染物修复的目的外，还能为农业废弃物的有效处理找到出路，使大量的小麦秸秆变废为宝。小麦秸秆生物炭对石油污染土壤具有很好的修复作用，经过28天的培养，总石油烃降解率达到46.88％。

Description

小麦秸秆生物炭修复石油污染土壤的方法

技术领域

本发明属于环境修复技术领域，涉及生物炭修复土壤的方法。

背景技术

土壤石油污染的问题在我国普遍存在，石油烃中的很多成分(如多环芳烃、苯系物等)对土壤生态系统和人体健康有很大危害，因此修复石油污染土壤具有重要意义。利用农业废弃物来处理石油污染的土壤，一方面可以达到石油烃降解的效果，另一方面还可以使农业废弃物发挥其价值，为废弃物处理找到合适的出路。本研究以小麦秸秆为原料制备生物炭，研究了其对石油污染土壤的修复作用，对土壤修复和废弃物处理具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物炭修复石油污染土壤的方法。本发明生物炭修复石油污染土壤的方法，包括以下步骤：

1)将小麦秸秆清洗干净后烘干，剪成1cm左右的小段，放于带盖的坩埚中，盖盖以隔绝氧气。打开马弗炉开关使温度升高到300℃，将坩埚放入马弗炉中缺氧裂解6h。关掉马弗炉电源，待坩埚冷却后将其取出。将准备好的生物炭磨碎、过60目筛，待用。

2)将土壤破碎过筛，放于培养皿中。

3)将制备好的生物炭按照5％的重量比加入到土壤中，搅拌均匀，放于培养箱内培养，定时浇水以保持一定湿度，定时翻耕以充氧。

技术特点

选取300℃下缺氧裂解6h制备的小麦秸秆生物炭作为修复材料，其特点为疏松多孔，具有管状的通道，比表面积大，具有很大的吸附能力，并且能改善土壤质地，有益于微生物生长繁殖，同时设置合适的温度、光照、水分等培养条件，这些都有利于污染物的降解。经28天的培养后，土壤中的总石油烃降解率达到46.88％。

有益效果

1.小麦秸秆生物炭具有管状的通道，具有很大的比表面积，对污染物的吸附能力大大增强。

2.小麦秸秆生物炭的相互连通的孔隙可以增大土壤的持水率，使其变得疏松，使土壤形成有利于污染物降解的环境。

3.小麦秸秆生物炭可以为微生物提供生存繁殖的场所，增加微生物多样性和活性，有利于污染物的降解。

4.小麦秸秆生物炭除具有促进石油烃降解的作用外，还能达到对农业废弃物小麦秸秆的处理，使其变废为宝。

5.利用小麦秸秆生物炭修复技术，可以提高石油烃降解的效果，经28天的修复时间，石油烃降解率达46.88％(二氯甲烷超声萃取，重量法测定)。

具体实施方式

实施例1：在南开大学进行的生物炭-石油污染土壤的培养试验。

(1)对采自天津大港油田的污染土壤一部分风干后磨碎，过2mm筛，取样测定土壤的pH、总石油烃等物理化学指标。另一部分新鲜土壤直接过20目筛，4℃冰箱储存以留作生物炭-石油污染土壤的培养用。经测定，土壤的pH为7.8，总石油烃含量为5.03％，其中烷烃含量为1.78％，芳香烃含量为1.25％。有机碳含量为4.214％。

(2)将小麦秸秆清洗干净后烘干，剪成1cm左右的小段，放于带盖的坩埚中，盖盖以隔绝氧气。打开马弗炉开关使温度升高到300℃，将坩埚放入马弗炉中缺氧裂解6h。关掉马弗炉电源，待坩埚冷却后将其取出。将准备好的生物炭磨碎、过60目筛，待用。

表1为300℃裂解6h制备的生物炭的产率、pH、灰分及CHN含量。

表1小麦秸秆生物炭的产率、pH、灰分及CHN元素含量

(3)将制备好的生物炭按照5％的重量比加入到过筛后的新鲜石油污染的土壤中，搅拌均匀，放于培养箱内培养。培养温度为25℃，光照时间为每天12h，定期补充水分以保持一定湿度，定期翻耕以补充养分。分别在培养的第14天和第28天取样，风干磨碎后测定其总石油烃及其组分的含量。表2为培养14天和培养28天时土壤中石油烃及组分的降解效果。

表2土壤中总石油烃及其组分的降解率

由表2看出，添加和不添加生物炭，石油烃及其组分都有很好的降解效果，说明此培养条件有利于石油烃的降解。培养14天时，总石油烃降解率生物炭组＞对照组，饱和烃降解率也是生物炭组＞对照组，而芳香烃相反。培养28天后，总石油烃降解率仍然是生物炭组＞对照组。这说明添加生物炭有利于土壤中总石油烃的降解。14天和28天相比，CK组的总石油烃降解率基本没有变化，而生物炭修复组的总石油烃降解率有所增加，说明添加生物炭后，石油烃降解率能随时间延长而升高。但是饱和烃和芳香烃的降解情况与总石油烃不同。

表3土壤中几种PAH的含量(ug/g)

表3给出了经生物炭修复后土壤中几种PAH的含量变化。由表3看出，培养14天后，生物炭修复的土壤中萘、苊、苯并[a]葸、屈、苯并[b]荧葸、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1，2，3-cd]芘的含量都比修复前有了很大的下降，其中含量下降最多的是苯并[a]芘，其含量比修复前下降了98.18％。而对照组的这几种PAH含量的下降幅度都不及生物炭修复组。培养28天后，生物炭修复组的这几种PAH含量都比14天时有所升高，这与表2所显示的芳香烃的28天修复效果一致，可能是生物炭吸附的PAH又释放出来所致。

Claims (1)

1.一种生物炭在修复石油污染土壤中的应用,其特征在于，包括如下步骤：

1)将小麦秸秆清洗干净后烘干，剪成1cm左右的小段，放于带盖的坩埚中，盖盖以隔绝氧气，打开马弗炉开关使温度升高到300℃，将坩埚放入马弗炉中缺氧裂解6h，关掉马弗炉电源，待坩埚冷却后将其取出，将准备好的生物炭磨碎、过60目筛，待用；

2)将新鲜的石油污染土壤破碎过筛，在培养皿中放入石油污染的土壤，土壤的pH为7.8；

3)将制备好的生物炭按照5％的重量比加入到培养皿中与土壤混合，搅拌均匀，放于培养箱中培养，培养温度为25℃，光照时间为12h/d，定时浇水以保持一定湿度，定时翻耕以充氧；经28天的修复时间，石油烃降解率达46.88％。