CN109317511A - 交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置和方法，本发明在石油降解菌剂修复过程中施加交流电场，利用交流电场作用下的电化学氧化作用和电动效应强化石油降解菌剂对石油烃类有机物的降解效果。在交流电场作用下，电极表面发生的电化学氧化反应可协同石油降解菌剂降解石油烃。交流电场诱导的电动效应可促进土壤中物质的往复移动，强化营养物质、污染物与石油降解菌剂之间的接触和传质，最终提高石油降解菌剂对石油烃的降解效果，提高修复效率。本发明通过交流电场与石油降解菌剂修复相耦合，不会造成土壤理化性质的分化，相比于基于直流电场的电动修复具有显著的优势。
Description
技术领域
本发明属于石油烃污染土壤修复的技术领域，具体涉及一种交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置和方法，其中微生物为石油降解菌剂。
背景技术
石油化工行业是我国国民经济的基础性行业。石油化工行业产生了大量的污染物，造成严重的水体，空气和土壤污染。这些污染物主要来源于原料的“跑冒滴漏”，废水的排放，废渣的堆放以及废气中污染物的沉降，从而产生了大量石油类有机物污染土壤。这些石油类有机污染物中含有大量的石油烃，主要分为烷烃和芳烃(单环芳烃和多环芳烃)，进入土壤后将改变土壤的性状，肥力以及对该土壤上生长的作物以及食物链相关的人畜造成严重危害。因此，有必要寻找经济高效的修复技术处理石油烃类有机物污染土壤。
微生物修复技术是目前常见的石油烃污染土壤修复技术之一，是指利用微生物将土壤中的污染物降解为无害的无机物(二氧化碳和水)或其他无害物质的过程。微生物修复技术具有适用范围广、成本低、无二次污染的特点，已在国内外广泛应用。但由于土壤中营养物质、污染物等传质限制，微生物修复技术也存在降解周期长，修复效率低的问题。
有研究表明，通过电动修复技术与微生物修复技术相耦合，即通过向污染土壤内施加外源直流低压电场，利用电场的电动效应和电化学氧化作用可以强化微生物对石油烃类有机物的降解效果，提高修复效率。但在直流电场的长期作用下，土壤的理化性质会发生改变，特别是电极附近的土壤pH会发生显著变化，对电极材料造成腐蚀并对微生物生长造成影响。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置和方法，将交流电场与石油降解菌剂修复相耦合。交流电场的作用不会造成土壤理化性质的分化，电极表面发生的电化学氧化反应可协同石油降解菌剂降解石油烃，交流电场诱导的电动效应可促进土壤中物质的往复移动，强化营养物质、污染物与石油降解菌剂之间的接触和传质，最终提高石油降解菌剂对石油烃的降解效果，提高修复效率。
本发明所采用的具体技术方案如下：
一种交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置，包括电源控制系统、电极装置、喷淋系统及搅拌装置；所述电极装置包括至少一对电极对；所有所述电极对以并联的方式连接到电源控制系统；所述喷淋系统用于向土壤喷淋土壤添加剂和石油降解菌剂；喷淋系统包括储罐、喷淋泵及喷淋头；所述的储罐、喷淋泵及喷淋头顺次相连；所述储罐用于储放土壤添加剂及石油降解菌剂，并通过喷淋泵喷淋；所述的搅拌装置用于土壤翻搅；所述电源控制系统及电极装置用于向土壤施加电场。各电极对放置位置并非随机的，需保证施加电压后，土壤中的电场强度分布均匀。
作为优选，所述的电源控制系统包括变压器、交流稳压器、电流电压监测器和电源保护器，用于输出稳定的正弦交流电；变压器、交流稳压器、电流电压监测器和电源保护器顺次相连；所述的电极对为DSA电极对或BDD电极对，且采取直插式设计，即直接插入土壤就可使用。电源控制系统所输出的周期性变化的正弦交流电可显著降低对土壤pH值得影响。DSA电极或BDD电极具有一定的电催化氧化作用，可协同石油降解菌剂降解污染物。
作为优选，所述的喷淋系统包括两套喷淋管线，分别用于喷淋土壤添加剂及石油降解菌剂；每套喷淋管线包括依次相连的储罐、喷淋泵及喷淋头。双管线设计可有效地增加喷淋效率。
作为优选，所述的土壤添加剂用于调节土壤理化性质；土壤添加剂包括水、硝酸钠、硫酸铵、磷酸氢二钾和β-环糊精。
作为优选，所述的土壤添加剂中β-环糊精的浓度为1.2-1.6g/L，可最大程度的促进石油污染物从土壤固相中脱附转移到水相，提高生物可利用性。
本发明还提供了一种利用上述装置的交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的方法，包括如下步骤：
1)通过喷淋系统向污染土壤注入土壤添加剂，并利用搅拌装置对污染土壤进行翻搅，以调节污染土壤的理化性质；
2)向污染土壤中均匀喷洒活化后的石油降解菌剂并进行翻搅；
3)在施加石油降解菌剂的污染土壤中布设电极装置，并通过电源控制系统输出正弦交流电，使土壤中存在交流电场。
所述的石油降解菌剂的菌种为市售。上述石油降解菌剂首先接种到牛肉膏蛋白胨液体培养基中活化3天，得到活化后的石油降解菌剂。石油降解菌剂的喷洒量为每立方米的污染土壤中喷洒0.05到0.15L石油降解菌剂。
进一步优选，所述的步骤1)中调节污染土壤的含水率在25％以上，调节污染土壤的pH在6～8范围内，为石油降解菌剂提供合适的土壤环境。
进一步优选，所述的步骤1)中调节污染土壤中碳∶氮∶磷的质量比为100∶(5～10)∶1。其中调节所用的氮由硝酸钠和硫酸铵提供，磷由磷酸氢二钾提供。因此需根据污染土壤中有机碳、速效氮和速效磷的浓度调节土壤添加剂中硝酸钠、硫酸铵、磷酸氢二钾的比例，其中硝酸钠和硫酸铵的质量比优选为1:1。
进一步优选，所述的步骤3)中交流电场频率为50Hz，峰值强度为0.5-2V/cm。由于使用的是正弦交流电，所以上述的峰值强度为正弦交流电压为峰值时的电场强度。此过程中需保持电源输出的电压稳定。
进一步优选，所述方法适用的石油烃污染为直链烃污染、支链烃污染或芳香烃污染中的一种或多种。
本发明与现有技术相比，所具有的有益效果是：
与施加直流电场相比，施加交流电场不会造成土壤理化性质严重分化。
电场刺激可极大提高石油降解菌剂活性，进而提高石油降解菌剂的降解效果。
DSA电极或BDD电极具有较强的电化学催化氧化作用，可以协同石油降解菌剂降解。同时DSA电极和BDD电极具有较强的抗腐蚀性能。
交流电场诱导的电动效应可使物质在土壤中发生往复运动，强化营养物质、污染物与石油降解菌剂之间的接触和传质，提高修复效率，节约经济与时间成本。
附图说明
图1为交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置的示意图；
图2为实施例1中电极附近的土壤pH变化图；
图3为实施例2中电极附近的土壤pH变化图；
图4为对比例1中电极附近的土壤pH变化图；
图5为对比例2中电极附近的土壤pH变化图。
图中：电源控制系统-1、电极装置-2、喷淋系统-3、搅拌装置-4、储罐-5、喷淋泵-6。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域地技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实例仅仅使本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。对于本领域地技术人员来说，其依然可以对前述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同等替换。基于本发明中的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示为交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置示意图。该装置包括电源控制系统1、电极装置2、喷淋系统3及搅拌装置4。电源控制系统1及电极装置2用于向土壤施加电场。电极装置2包括一对电极对。可根据污染土壤的面积对电极对数量进行相应的增加，但是若有多对电极对，其放置位置并非随机，需保证施加电压后，土壤中的电场强度分布均匀。电极对为DSA电极对，且采取直插式设计，即直接插入土壤就可使用，也可以使用具有类似效果的BDD电极对。DSA电极或BDD电极具有一定的电催化氧化作用，可协同石油降解菌剂降解污染物。所有电极对以并联的方式连接到电源控制系统1的正负极。电源控制系统1用于输出稳定的正弦交流电。电源控制系统1包括变压器、交流稳压器、电流电压监测器和电源保护器，在此实施例中上述的部件全部集成于一个箱体中。变压器、交流稳压器、电流电压监测器和电源保护器顺次相连。在此实施例中，输出的正弦交流电的频率为50Hz。周期性变化的正弦交流电可显著降低对土壤pH值的影响。
喷淋系统3包括两套喷淋管线，分别用于喷淋土壤添加剂及石油降解菌剂；每套喷淋管线包括依次相连的储罐5、喷淋泵6及喷淋头。双管线设计可有效地增加喷淋效率。土壤添加剂用于调节土壤理化性质，包括水、硝酸钠、硫酸铵、磷酸氢二钾和β-环糊精。其中β-环糊精的浓度为1.2-1.6g/L，可最大程度的促进石油污染物从土壤固相中脱附转移到水相，提高生物可利用性。
此实施例中搅拌装置4为搅拌棍，用于土壤翻搅；若要将本装置应用于大面积的污染土壤时，搅拌装置4可采用农业或工业上常用的土壤搅拌工具。电源控制系统1及电极装置2用于向土壤施加电场。
此外还从市场上购入石油降解菌剂，并将上述石油降解菌剂首先接种到牛肉膏蛋白胨液体培养基中活化3天，得到活化后的石油降解菌剂。在实施例中控制每立方米的污染土壤中喷洒0.05到0.15L石油降解菌剂。
以下为该装置的实验结果。
实施例1
对机油污染土壤，喷淋含水，硝酸钠，硫酸铵，磷酸氢二钾和β-环糊精的土壤添加剂调节土壤理化性质，其中β-环糊精的浓度为1.6g/L。调节土壤的含水率在25％以上，土壤的pH在6～8范围内。根据土壤中有机碳、速效氮和速效磷的浓度，调节碳∶氮∶磷比例为100∶5∶1，其中氮由硝酸钠和硫酸铵提供，磷由磷酸氢二钾提供。
向污染土壤中均匀喷洒经活化后的石油降解菌剂并进行翻搅。此实施例中的石油降解菌为杭州造品科技有限公司处购得的石油降解菌(TPH污染土壤修复工程菌种)。
在施加菌剂的污染土壤中布设电极，电极选用DSA电极，采取直插式，施加交流电场，电场频率为50Hz，保持电压稳定，电场强度为2V/cm。
电场施加一周后，污染物降解率为29.3％。此外，电极附近的土壤pH变化如图2所示。
实施例2
对汽油污染土壤，喷淋含水，硝酸钠，硫酸铵，磷酸氢二钾和β-环糊精的土壤添加剂调节土壤理化性质，其中β-环糊精的浓度为1.2g/L。调节土壤的含水率在25％以上，土壤的pH在6～8范围内。根据土壤中有机碳、速效氮和速效磷的浓度，调节碳∶氮∶磷比例为100∶10∶1，其中氮由硝酸钠和硫酸铵提供，磷由磷酸氢二钾提供。
向污染土壤中均匀喷洒经活化后的石油降解菌剂并进行翻搅。(所述的石油降解菌剂为ZL201410072228.1中公开的石油降解菌，保藏编号CGMCC8647)。
在施加菌剂的污染土壤中布设电极，电极选用BDD电极，采取直插式，施加交流电场，电场频率为50Hz，保持电压稳定，电场强度为1V/cm。
电场施加一周后，污染物降解率为14.5％。此外，电极附近的土壤pH变化如图3所示。
以下为将装置中的正弦交流电源改成直流电源后的实验结果：
对比例1
对机油污染土壤，喷淋含水，硝酸钠，硫酸铵，磷酸氢二钾和β-环糊精的土壤添加剂调节土壤理化性质，其中β-环糊精的浓度为1.6g/L。调节土壤的含水率在25％以上，土壤的pH在6～8范围内。根据土壤中有机碳、速效氮和速效磷的浓度，调节碳∶氮∶磷比例为100∶5∶1，其中氮由硝酸钠和硫酸铵提供，磷由磷酸氢二钾提供。
向污染土壤中均匀喷洒经活化后的石油降解菌剂并进行翻搅。
在施加菌剂的污染土壤中布设电极，电极选用DSA电极，采取直插式，施加直流电场，保持电压稳定，电场强度为2V/cm。
电场施加一周后，污染物降解率为19.8％。此外，电极附近的土壤pH变化如图4所示。
对比例2
对汽油污染土壤，喷淋含水，硝酸钠，硫酸铵，磷酸氢二钾和β-环糊精的土壤添加剂调节土壤理化性质，其中β-环糊精的浓度为1.2g/L。调节土壤的含水率在25％以上，土壤的pH在6～8范围内。根据土壤中有机碳、速效氮和速效磷的浓度，调节碳∶氮∶磷比例为100∶10∶1，其中氮由硝酸钠和硫酸铵提供，磷由磷酸氢二钾提供。
向污染土壤中均匀喷洒经活化后的石油降解菌剂并进行翻搅。
在施加菌剂的污染土壤中布设电极，电极选用BDD电极，采取直插式，施加直流电场，电场频率为50Hz，保持电压稳定，电场强度为1V/cm。
电场施加一周后，污染物降解率为10.6％。此外，电极附近的土壤pH变化如图5所示。
通过对比污染物降解度及图2～5可知，本发明利用交流电场强化石油降解菌剂修复，交流电场的施加不会造成土壤理化性质的分化，不会产生极端pH而影响石油降解菌剂生长，而且可以强化石油降解菌剂对石油烃类有机物的降解效果。交流电场与石油降解菌剂修复相耦合，可以强化石油降解菌剂对石油烃类有机物的降解效果，提高石油降解菌剂修复效率。
此外，利用交流电场作用下的电化学氧化作用和电动效应强化石油降解菌剂可以对石油烃类有机物的降解效果。在交流电场作用下，电极表面发生的电化学氧化反应可协同石油降解菌剂降解石油烃。交流电场诱导的电动效应可促进土壤中物质的往复移动，强化营养物质、污染物与石油降解菌剂之间的接触和传质，最终提高石油降解菌剂对石油烃的降解效果，提高修复效率。
Claims (10)
1.一种交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置，其特征在于：包括电源控制系统(1)、电极装置(2)、喷淋系统(3)及搅拌装置(4)；所述电极装置(2)包括至少一对电极对；所有所述电极对以并联的方式连接到电源控制系统(1)；所述喷淋系统(3)用于向土壤喷淋土壤添加剂和石油降解菌剂；喷淋系统(3)包括储罐(5)、喷淋泵(6)及喷淋头；所述的储罐(5)、喷淋泵(6)及喷淋头顺次相连；所述储罐(5)用于储放土壤添加剂及石油降解菌剂，并通过喷淋泵(6)喷淋；所述的搅拌装置(4)用于土壤翻搅；所述电源控制系统(1)及电极装置(2)用于向土壤施加电场。
2.根据权利要求1所述的交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置，其特征在于，所述的电源控制系统(1)包括变压器、交流稳压器、电流电压监测器和电源保护器，用于输出稳定的正弦交流电；变压器、交流稳压器、电流电压监测器和电源保护器顺次相连；所述的电极对为DSA电极对或BDD电极对，且采取直插式设计，即直接插入土壤就可使用。
3.根据权利要求1所述的交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置，其特征在于，所述的喷淋系统包括两套喷淋管线，分别用于喷淋土壤添加剂及石油降解菌剂；每套喷淋管线包括依次相连的储罐(5)、喷淋泵(6)及喷淋头。
4.根据权利要求1所述的交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置，其特征在于，所述的土壤添加剂用于调节土壤理化性质；土壤添加剂包括水、硝酸钠、硫酸铵、磷酸氢二钾和β-环糊精。
5.根据权利要求4所述的交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置，其特征在于，所述土壤添加剂中β-环糊精的浓度为1.2-1.6g/L。
6.一种如权利要求1所述装置的交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的方法，包括如下步骤：
1)通过喷淋系统(3)向污染土壤注入土壤添加剂，并利用搅拌装置(4)对污染土壤进行翻搅，以调节污染土壤的理化性质；
2)向污染土壤中均匀喷洒活化后的石油降解菌剂并进行翻搅；
3)在施加石油降解菌剂的污染土壤中布设电极装置(2)，并通过电源控制系统(1)输出正弦交流电，使土壤中存在交流电场。
7.根据权利要求6所述的交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤1)中调节污染土壤的含水率在25％以上，调节污染土壤的pH在6～8范围内。
8.根据权利要求6所述的交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤1)中调节污染土壤中碳∶氮∶磷的质量比为100∶(5～10)∶1。
9.根据权利要求6所述的交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的方法，其特征在于：所述的步骤3)中交流电场频率为50Hz，峰值强度为0.5-2V/cm。
10.根据权利要求6所述的交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的方法，其特征在于，所述方法适用的石油烃污染为直链烃污染、支链烃污染或芳香烃污染中的一种或多种。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110193512A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-09-03 | 中电建路桥集团有限公司 | 二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 |
| CN111054742A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-24 | 浙江大学 | 直流-交流耦合电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 |
| CN111375627A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-07-07 | 闻勤动力设备(上海)有限公司 | 一种脉冲放电修复有机污染土壤和地下水的装置及方法 |
| CN111545563A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-08-18 | 华东理工大学 | 一种电活化过硫酸盐耦合微生物处理石油污染土壤的泥浆反应方法 |
| CN112551830A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-03-26 | 江苏禾丰粮油工业有限公司 | 一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法 |
| CN113526651A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-10-22 | 南开大学 | 一种降解石油烃的工作电极、降解石油烃的装置和应用 |
| WO2023016556A1 (zh) * | 2021-08-13 | 2023-02-16 | 深圳职业技术学院 | 一种富金属生物炭处理卤代有机污染场地的应急修复方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103706622A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-09 | 江苏大地益源环境修复有限公司 | 污染土壤电动修复的均匀电场获得方法与装置 |
| CN104624622A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-20 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 一种提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂及使用方法 |
| CN105396871A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-03-16 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 一种高效协同修复烃类污染土壤的方法 |
| CN105834209A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-08-10 | 浙江农林大学 | 一种利用交流电场辅助东南景天修复重金属土壤的方法 |
| CN105880276A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-08-24 | 上海大学 | 镉、铅污染土壤的修复方法及电动-微生物联合可渗透反应墙修复装置 |
| CN107413837A (zh) * | 2017-09-04 | 2017-12-01 | 西南石油大学 | 以电动‑微生物联合修复石油‑重金属复合污染土壤的装置及应用 |
| CN107999530A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-08 | 南通国盛环境修复有限责任公司 | 一种电动力学强化微生物去除土壤中石油烃的方法 |
| CN209452489U (zh) * | 2018-12-06 | 2019-10-01 | 中电建路桥集团有限公司 | 一种交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置 |
-
2018
- 2018-12-06 CN CN201811488740.9A patent/CN109317511A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103706622A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-09 | 江苏大地益源环境修复有限公司 | 污染土壤电动修复的均匀电场获得方法与装置 |
| CN104624622A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-20 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 一种提高电动-微生物修复有机物污染土壤的修复制剂及使用方法 |
| CN105396871A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-03-16 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 一种高效协同修复烃类污染土壤的方法 |
| CN105834209A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-08-10 | 浙江农林大学 | 一种利用交流电场辅助东南景天修复重金属土壤的方法 |
| CN105880276A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-08-24 | 上海大学 | 镉、铅污染土壤的修复方法及电动-微生物联合可渗透反应墙修复装置 |
| CN107413837A (zh) * | 2017-09-04 | 2017-12-01 | 西南石油大学 | 以电动‑微生物联合修复石油‑重金属复合污染土壤的装置及应用 |
| CN107999530A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-08 | 南通国盛环境修复有限责任公司 | 一种电动力学强化微生物去除土壤中石油烃的方法 |
| CN209452489U (zh) * | 2018-12-06 | 2019-10-01 | 中电建路桥集团有限公司 | 一种交流电场强化微生物修复石油烃污染土壤的装置 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110193512A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-09-03 | 中电建路桥集团有限公司 | 二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 |
| CN110193512B (zh) * | 2019-05-21 | 2024-06-18 | 中电建路桥集团有限公司 | 二维交流电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 |
| CN111375627A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-07-07 | 闻勤动力设备(上海)有限公司 | 一种脉冲放电修复有机污染土壤和地下水的装置及方法 |
| CN111054742A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-24 | 浙江大学 | 直流-交流耦合电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 |
| CN111054742B (zh) * | 2019-12-30 | 2021-03-23 | 浙江大学 | 一种修复石油类有机物污染土壤的装置和方法 |
| CN111545563A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-08-18 | 华东理工大学 | 一种电活化过硫酸盐耦合微生物处理石油污染土壤的泥浆反应方法 |
| CN112551830A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-03-26 | 江苏禾丰粮油工业有限公司 | 一种外加式电场强化复合微生物菌剂处理油脂加工废水的方法 |
| CN113526651A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-10-22 | 南开大学 | 一种降解石油烃的工作电极、降解石油烃的装置和应用 |
| WO2023016556A1 (zh) * | 2021-08-13 | 2023-02-16 | 深圳职业技术学院 | 一种富金属生物炭处理卤代有机污染场地的应急修复方法 |
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