CN105478460A

CN105478460A - 一种石油污染土壤的生物修复方法

Info

Publication number: CN105478460A
Application number: CN201610018597.1A
Authority: CN
Inventors: 车春玲
Original assignee: Shandong Jiaxing Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Jiaxing Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2016-04-13

Abstract

本发明公开了一种石油污染土壤的生物修复方法，涉及石油污染土壤修复技术领域，该修复方法采用微生物修复与农业作物联合修复技术系统，先经过微生物修复，再采用农业作物进行修复处理。本发明结合了微生物修复及植物修复的优点，在短时间内能将石油污染土壤降低到较低的浓度，且处理费用较低，有一定的实际应用价值。

Description

一种石油污染土壤的生物修复方法

技术领域

本发明涉及石油污染土壤修复技术领域，具体涉及一种石油污染土壤的生物修复方法。

背景技术

石油在开采、运输和加工处理过程中造成了大面积的土壤污染。石油烃是石油用于人类不同活动而产生的化学物质，是一类普遍存在于环境中的优先有毒有机污染物，在环境中的持久性很强，危害性较大。其中一些PAHs不仅具有强烈的致癌、致畸和致突变毒性，还能通过食物链在动植物体内逐级富集和放大，进而对人类健康造成严重的威胁。随着石油类污染土壤面积的迅速扩大，如何经济有效地加以修复和控制已成为当今环境保护领域一大技术难点。

石油污染土壤修复方法，主要有物理、化学和生物的三种方法，这些技术是在小面积范围内的理论性研究。物理和化学方法主要是热处理和化学浸出和水洗法，热处理法是通过焚烧或煅烧，可净化土壤中大部分有机污染物，但同时亦破坏土壤结构和组分，且价格昂贵而很难实施；化学浸出和水洗也可以获得较好的除油效果，但所用的化学试剂的二次污染问题限制了其应用。而今，世界各国都开始采用生物修复技术来修复石油污染，尤其是微生物修复和植物修复技术，它们具备处理费用低、无二次污染和处理效果好的优点，被认为是针对石油污染土壤治理具有广阔应用前景的修复技术。其中，微生物修复是指利用土著的或选择性培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术；植物修复是一种技术简单，修复成本低，适用于大面积的表层污染土壤修复的技术，其对有机污染土壤的修复作用主要表现在植物对有机污染物的直接吸收、植物释放的各种分泌物或酶类促进有机污染物生物降解及强化根际微生物的矿化作用等方面，此外，植被也可以有效改善土壤条件、增强土壤透气性，从而提高降解效率。

但是，到目前为止，现有技术中大多采用单一的微生物修复或植物修复技术来处理石油污染土壤，其处理效果受到了限制。因此，开发微生物修复与农业作物联合修复技术具有广阔的前景。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种石油污染土壤的生物修复方法，该方法采用微生物修复与农业作物联合修复技术系统，先经过微生物修复，再采用农业作物进行修复处理，能稳定高效的去除石油污染土壤中的石油烃。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种石油污染土壤的生物修复方法，该修复方法采用微生物修复与农业作物联合修复技术系统，先经过微生物修复，再采用农业作物进行修复处理。

优选的，所述微生物修复包括如下步骤：

(1)在受石油污染的土壤中加入0.1～1kg/m²的液体混合微生物制剂、占土壤质量百分比为1～5％的表面活性剂、占土壤质量百分比为1～3％的生物碳源、占土壤质量百分比为2～8％的有机复合肥料，使土壤中元素比例为C：N：P：K＝90～120：8～12：1～2：2～4；

(2)采用保水保温措施覆盖多孔地膜，并采用灌溉和翻耕措施，保持土壤水份含量为20～30％，翻耕操作周期为1～4周1次；

优选的，所述的农业作物选自紫花苜蓿、披碱草或棉花中的一种或多种。

优选的，所述的液体混合微生物制剂由真菌液体培养物和细菌液体培养物组成，真菌液体培养物与细菌液体培养物的混合比例为1：0.1～1；所述的真菌液体培养物为刺孢小克银汉菌或白腐真菌黄孢原毛平革菌的单株液体培养物，真菌培养物中的真菌含量为10～80mg干重/mL；所述的细菌液体培养物是具有石油烃降解能力的假单胞菌属、红球菌属、微球菌属或芽孢杆菌属中的一种或几种组成的液体培养物，细菌含量为10⁶～10¹²个/mL。

优选的，所述的表面活性剂为SDS表面活性剂，浓度为50～100mg/L；所述的生物碳源为多聚糖、油脂或浓缩香料中的一种或几种。

优选的，所述有机复合肥料的制备步骤为：将生物碳、秸秆、稻壳、蚕沙、膨化鸡粪、草木灰和酒槽分别破碎至80目以下，加入发酵容器中搅拌均匀，随后加入发酵菌剂枯草芽孢杆菌，发酵10-20天，待有大量气体产生后，检测铵态氮重量百分比浓度小于2％后，向其中加入磷酸二氢钾，混合均匀后制成固体有机肥料。

(三)有益效果

本发明提供了一种石油污染土壤的生物修复方法，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明结合了微生物修复及植物修复的优点，在短时间内能将石油污染土壤降低到较低的浓度，且处理费用较低，有一定的实际应用价值。

2、本发明采用真菌-细菌液体混合微生物制剂，充分综合利用了细菌对低分子量烃类降解能力强、产生生物表面活性剂提高石油烃的生物可利用度、对真菌的可溶性中间代谢产物能够继续降解等优点，以及真菌产生降解能力强的胞外酶、能够降解结构复杂分子量较大的污染物、在土壤体系中延伸性好等优点，实现了真菌和细菌之间在土壤中的生态合作与代谢途径的互补，能够提高对石油烃的降解能力。

3、本发明采用的SDS表面活性剂可以减小石油物质与水溶液间的界面张力，增加石油的溶解性，使微生物和石油更有效的接触，加速石油的生物降解；加入的生物碳能有效提高有机复合肥料的利用率，增加了植物的养分摄取量，提高了其对石油的降解。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例石油污染土壤的生物修复方法该采用微生物修复与农业作物联合修复技术系统，先经过微生物修复，再采用农业作物进行修复处理。微生物修复包括如下步骤：

其中，液体混合微生物制剂由真菌液体培养物和细菌液体培养物组成，真菌液体培养物与细菌液体培养物的混合比例为1：0.1～1；真菌液体培养物为刺孢小克银汉菌或白腐真菌黄孢原毛平革菌的单株液体培养物，真菌培养物中的真菌含量为10～80mg干重/mL；细菌液体培养物是具有石油烃降解能力的假单胞菌属、红球菌属、微球菌属或芽孢杆菌属中的一种或几种组成的液体培养物，细菌含量为10⁶～10¹²个/mL。

表面活性剂为SDS表面活性剂，浓度为50～100mg/L；所述的生物碳源为多聚糖、油脂或浓缩香料中的一种或几种。

有机复合肥料的制备步骤为：将生物碳、秸秆、稻壳、蚕沙、膨化鸡粪、草木灰和酒槽分别破碎至80目以下，加入发酵容器中搅拌均匀，随后加入发酵菌剂枯草芽孢杆菌，发酵10-20天，待有大量气体产生后，检测铵态氮重量百分比浓度小于2％后，向其中加入磷酸二氢钾，混合均匀后制成固体有机肥料。

实施例1：

本实施例石油污染土壤的生物修复方法中使用刺孢小克银汉菌1株和假单胞菌1株制备液体混合微生物制剂，制备方法如下：

在装有100mL液体马铃薯培养基的容积为300mL三角瓶中接种刺孢小克银汉菌，在28℃，160rpm条件下培养3天，收集培养物，真菌含量为20mg干重/mL；在装有100mLLB液体培养基的容积为300mL三角瓶中接种假单胞菌，在30℃，160rpm条件下培养1天，收集培养物，细菌含量为10⁸个/mL；将得到的真菌培养物和细菌培养物按照混合比例为10：1进行混合得到实施例中使用的液体混合微生物制剂。

随后在受石油污染的土壤中加入0.51kg/m²液体混合微生物制剂、占土壤质量百分比为3％的SDS表面活性剂、占土壤质量百分比为3％的多聚糖、占土壤质量百分比为5％的有机复合肥料，使土壤中元素比例为C：N：P：K＝120：10：1：2；采用保水保温措施覆盖多孔地膜，并采用灌溉和翻耕措施，保持土壤水份含量为20％，翻耕操作周期为2周1次；2个月后在石油污染土壤上种植紫花苜蓿。

同时进行一对照实验。在同一污染区域划分一块用于对照实验，差别在于不添加液体混合微生物制剂、不种植紫花苜蓿。

经过147天的生物修复，实施组中土壤中的总石油烃含量降解率达到72.32％，而对照组为25.10％。由此可以看出，在本实施例中，采用微生物修复与紫花苜蓿联合修复技术，能将石油污染土壤降低到较低的浓度。

实施例2：

本实施例石油污染土壤的生物修复方法中使用黄孢原毛平革菌1株和红球菌1株制备液体混合微生物制剂，制备方法如下：

在装有100mL液体马铃薯培养基的容积为300mL三角瓶中接种黄孢原毛平革菌，在30℃，170rpm条件下培养3天，收集培养物，真菌含量为60mg干重/mL；在装有100mLLB液体培养基的容积为300mL三角瓶中接种假单胞菌，在30℃，200rpm条件下培养2天，收集培养物，细菌含量为10¹²个/mL；将得到的真菌培养物和细菌培养物按照混合比例为1:1进行混合得到实施例中使用的液体混合微生物制剂。

随后在受石油污染的土壤中加入1kg/m²液体混合微生物制剂、占土壤质量百分比为5％的SDS表面活性剂、占土壤质量百分比为3％的多聚糖、占土壤质量百分比为6％的有机复合肥料，使土壤中元素比例为C：N：P：K＝120：12：1：3；采用保水保温措施覆盖多孔地膜，并采用灌溉和翻耕措施，保持土壤水份含量为30％，翻耕操作周期为1周1次；2个月后在石油污染土壤上种植棉花。

同时进行一对照实验。在同一污染区域划分一块用于对照实验，差别在于不添加液体混合微生物制剂、不种植棉花。

经过161天的生物修复，实施组中土壤中的总石油烃含量降解率达到82.12％，而对照组为28.10％。由此可以看出，在本实施例中，采用微生物修复与棉花联合修复技术，能将石油污染土壤降低到较低的浓度。

综上，本发明具有以下有益效果：

本发明实施例提供一种石油污染土壤的生物修复方法，结合了微生物修复及植物修复的优点，在短时间内能将石油污染土壤降低到较低的浓度，且处理费用较低，有一定的实际应用价值。采用真菌-细菌液体混合微生物制剂，充分综合利用了细菌对低分子量烃类降解能力强、产生生物表面活性剂提高石油烃的生物可利用度、对真菌的可溶性中间代谢产物能够继续降解等优点，以及真菌产生降解能力强的胞外酶、能够降解结构复杂分子量较大的污染物、在土壤体系中延伸性好等优点，实现了真菌和细菌之间在土壤中的生态合作与代谢途径的互补，能够提高对石油烃的降解能力。采用的SDS表面活性剂可以减小石油物质与水溶液间的界面张力，增加石油的溶解性，使微生物和石油更有效的接触，加速石油的生物降解；加入的生物碳能有效提高有机复合肥料的利用率，增加了植物的养分摄取量，提高了其对石油的降解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种石油污染土壤的生物修复方法，其特征在于，该修复方法采用微生物修复与农业作物联合修复技术系统，先经过微生物修复，再采用农业作物进行修复处理。

2.根据权利要求1所述的石油污染土壤的生物修复方法，其特征在于，所述微生物修复包括如下步骤：

(2)采用保水保温措施覆盖多孔地膜，并采用灌溉和翻耕措施，保持土壤水份含量为20～30％，翻耕操作周期为1～4周1次。

3.根据权利要求1所述的石油污染土壤的生物修复方法，其特征在于，所述的农业作物选自紫花苜蓿、披碱草或棉花中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的石油污染土壤的生物修复方法，其特征在于，所述的液体混合微生物制剂由真菌液体培养物和细菌液体培养物组成，真菌液体培养物与细菌液体培养物的混合比例为1：0.1～1；所述的真菌液体培养物为刺孢小克银汉菌或白腐真菌黄孢原毛平革菌的单株液体培养物，真菌培养物中的真菌含量为10～80mg干重/mL；所述的细菌液体培养物是具有石油烃降解能力的假单胞菌属、红球菌属、微球菌属或芽孢杆菌属中的一种或几种组成的液体培养物，细菌含量为10⁶～10¹²个/mL。

5.根据权利要求1或2所述的石油污染土壤的生物修复方法，其特征在于，所述的表面活性剂为SDS表面活性剂，浓度为50～100mg/L；所述的生物碳源为多聚糖、油脂或浓缩香料中的一种或几种。

6.根据权利要求1或2所述的石油污染土壤的生物修复方法，其特征在于，所述有机复合肥料的制备步骤为：将生物碳、秸秆、稻壳、蚕沙、膨化鸡粪、草木灰和酒槽分别破碎至80目以下，加入发酵容器中搅拌均匀，随后加入发酵菌剂枯草芽孢杆菌，发酵10-20天，待有大量气体产生后，检测铵态氮重量百分比浓度小于2％后，向其中加入磷酸二氢钾，混合均匀后制成固体有机复合肥料。