CN108480384B - 修复土壤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种修复土壤的方法，包括以下步骤：在土壤中插入管道，所述管道的一端露出于土壤，另一端插入所述土壤中，所述管道上开设有通气孔；将还原性气体与空气的混合气体或者还原性气体通入所述管道内，并使所述还原性气体与空气的混合气体或者还原性气体通过通气孔进入土壤中，对土壤进行气相淋洗。与现有技术相比，本发明采用气相淋洗的方式实现土壤中有机污染物的降解。气相淋洗所采用还原性气体均为价格低廉易得的气体，气相淋洗的操作简单易行，而且对于原位土壤不会产生二次污染和对土壤性质的破坏。

Description

修复土壤的方法
技术领域
本发明涉及生态环境技术领域，具体涉及一种修复土壤的方法。
背景技术
土壤是经济社会可持续发展的物质基础，关系人民群众身体健康，关系美丽中国建设，保护好土壤环境是推进生态文明建设和维护国家生态安全的重要内容。
“土十条”同时提出了未来发展的一系列目标，到2020年，全国土壤污染加重趋势得到初步遏制，土壤环境质量总体保持稳定，农用地和建设用地土壤环境安全得到基本保障，土壤环境风险得到基本管控。到2030年，全国土壤环境质量稳中向好，农用地和建设用地土壤环境安全得到有效保障，土壤环境风险得到全面管控。到本世纪中叶，土壤环境质量全面改善，生态系统实现良性循环。
土壤中有机污染物主要包括挥发性有机污染物和半挥发性有机污染物。我国土壤有机污染物的主要种类包括：石油烃类污染物、卤代烃类污染物，农药类污染物、多环芳烃、多氯联苯、二噁英、邻苯二甲酸酯等有机污染物。
目前虽然我国土壤的有机物污染没有重金属污染普遍，但对农产品和人体健康的影响已经凸显。同时，随着城市化和工业化进程的加快，城市和工业区附近的土壤有机污染日益加剧，多环芳烃、农药、多氯联苯、邻苯二甲酸酯等有机污染物在工业区周围的土壤中超过国家标准多倍。由于土壤有机物污染引起的疾病和环境公害事件屡见不鲜。
现有的土壤有机污染物修复方法主要有物理修复、化学修复、植物修复、微生物修复及电动修复等。但是此类方法大多修复成本高昂、操作复杂或修复时长较长。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种修复土壤的方法，以快速、高效地修复土壤中的有机污染。
基于上述目的，本发明提供的修复土壤的方法包括以下步骤：
在土壤中插入管道，所述管道的一端露出于土壤，另一端插入所述土壤中，所述管道上开设有通气孔；
将还原性气体与空气的混合气体或者还原性气体通入所述管道内，并使所述还原性气体与空气的混合气体或者还原性气体通过通气孔进入土壤中，对土壤进行气相淋洗。
在本发明的一些实施例中，所述还原性气体选自甲烷、氨气和氢气中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述混合气体中还原性气体的体积浓度为1-50％。
在本发明的一些实施例中，通过循环方式反复对土壤进行气相淋洗，依次实现原位微生物的富集、有机污染的降解。
在本发明的一些实施例中，随着气相淋洗过程的进行，所述还原性气体的浓度逐渐降低。
从上面所述可以看出，与现有技术相比，本发明采用气相淋洗的方式实现土壤中有机污染物的降解。气相淋洗所采用还原性气体均为价格低廉易得的气体，气相淋洗的操作简单易行，而且对于原位土壤不会产生二次污染和对土壤性质的破坏。
附图说明
图1为本发明实施例修复土壤的结构示意图；
图2为本发明实施例2中修复前后的土壤中TCE(三氯乙烯)浓度的变化图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，在土壤中插入管道1，所述管道1的一端露出于土壤，另一端插入所述土壤3中，所述管道1上开设有通气孔；
将还原性气体与空气的混合气体通入所述管道1内，并使所述还原性气体与空气的混合气体通过通气孔进入土壤3中，对土壤3进行气相淋洗。
在开始阶段，将混合气体中还原性气体的体积浓度调整为20％，通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，实现原位微生物的富集。在本发明中，污染团是指土壤中污染物质集中分布的区域，以有机污染为例，指的是土壤中有机污染富集的区域。在该步骤中，通过较高浓度的还原性气体的循环通入，使得土壤中能够分泌氧化酶的微生物如甲烷氧化菌分泌的甲烷单加氧酶得到富集。
然后，将混合气体中还原性气体的体积浓度调整为15％，继续通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，实现有机污染的降解。在该步骤中，通过原位微生物的富集，原位污染土壤的相应功能微生物已经得到富集，考虑到充分实现重金属还原以及维持较低成本的目的，以15％的还原性气体浓度实现有机污染的降解。
最后，将混合气体中还原性气体的体积浓度调整为5％，继续通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，继续降解土壤中的有机污染，直至土壤中的有机污染含量达标。经过前述步骤的降解，相应土壤的有机污染物大部分已经实现降解，剩余少量的有机污染物无需继续通入15％浓度的还原性气体，因此，换成较低浓度的还原性气体继续还原。
有机污染物的降解是通过还原性气体对于土壤中相应氧化微生物的富集，是微生物与有机污染物之间的代谢平衡的过程。
重金属的还原与还原性气体直接相关，通过微生物的生物酶催化反应实现，是一个得失电子的平衡过程。
实施例2
如图1所示，在土壤中插入管道1，所述管道1的一端露出于土壤，另一端插入所述土壤3中，所述管道1上开设有通气孔；
将还原性气体通入所述管道1内，并使所述还原性气体通过通气孔进入土壤3中，对土壤3进行气相淋洗。
在开始阶段，将还原性气体(甲烷和氢气的混合还原性气体)的体积浓度调整为20％，通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，实现原位微生物的富集。在本发明中，污染团是指土壤中污染物质集中分布的区域，以有机污染为例，指的是土壤中有机污染富集的区域。在该步骤中，通过较高浓度的还原性气体的循环通入，使得土壤中能够分泌氧化酶的微生物如甲烷氧化菌分泌的甲烷单加氧酶和能够分泌氢化酶的微生物如氢气氧化菌得到富集。
然后，将还原性气体(甲烷和氢气的混合还原性气体)的体积浓度调整为15％，继续通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，实现有机污染的降解。在该步骤中，通过原位微生物的富集，原位污染土壤的相应功能微生物已经得到富集，考虑到充分实现重金属还原以及维持较低成本的目的，以15％的还原性气体浓度实现有机污染的降解。
最后，将还原性气体(甲烷和氢气的混合还原性气体)的体积浓度调整为5％，继续通过循环方式反复对土壤2中的污染团3进行气相淋洗，继续降解土壤中的有机污染，直至土壤中的有机污染含量达标。经过前述步骤的降解，相应土壤的有机污染物大部分已经实现降解，剩余少量的有机污染物无需继续通入15％浓度的还原性气体，因此，换成较低浓度的还原性气体继续还原。
有机污染物的降解是通过还原性气体对于土壤中相应氧化微生物的富集，是微生物与有机污染物之间的代谢平衡的过程。
重金属的还原与还原性气体直接相关，通过微生物的生物酶催化反应实现，是一个得失电子的平衡过程。
采用实施例2的方法对土壤进行修复的结果见图2。由图2可以看出，土壤中初始TCE(三氯乙烯)浓度为160mg/kg土壤，经过开始阶段(12h)的还原性气体对土壤中的污染团的气相淋洗，土壤中TCE浓度为80mg/kg土壤，即土壤中TCE浓度降低了50％，然后继续通过循环方式反复对土壤中的污染团进行气相淋洗，经过24h的气相淋洗，土壤中TCE浓度从80mg/kg土壤降至60mg/kg土壤，经过最后阶段(48h)的还原性气体对土壤中的污染团的气相淋洗，土壤中TCE浓度最终降至0mg/kg土壤。采用本发明的方法对土壤进行84h的修复，土壤中TCE的降解率为100％，而对照组(仅通入空气)经过84h的土壤修复，土壤中TCE的降解率仅为6.25％，相较于对照组，本发明的方法对TCE的处理有更好的显著处理效果。
与现有技术相比，本发明采用气相淋洗的方式实现土壤中有机污染物的降解。气相淋洗所采用还原性气体均为价格低廉易得的气体，气相淋洗的操作简单易行，而且对于原位土壤不会产生二次污染和对土壤性质的破坏。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种修复土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在土壤中插入管道，所述管道的一端露出于土壤，另一端插入所述土壤中，所述管道上开设有通气孔；
将还原性气体与空气的混合气体通入所述管道内，并使所述还原性气体与空气的混合气体通过通气孔进入土壤中，对土壤进行气相淋洗；所述还原性气体选自甲烷和氢气的混合还原性气体；
通过循环方式反复对土壤进行气相淋洗，依次实现原位微生物的富集、有机污染的降解，所述原位微生物为甲烷氧化菌和氢气氧化菌，所述有机污染为三氯乙烯；
随着气相淋洗过程的进行，所述还原性气体的浓度逐渐降低；
在开始阶段，还原性气体的体积浓度为20％；然后，将还原性气体的体积浓度调整为15％；最后，将还原性气体的体积浓度调整为5％。
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