本發(fā)明屬于土壤修復(fù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用礦化垃圾強(qiáng)化植物修復(fù)石油污染土壤的方法。

背景技術(shù)：

隨著石油石化行業(yè)的快速發(fā)展，石油開(kāi)采、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)過(guò)程及泄漏事故造成的土壤污染日益嚴(yán)重。不僅造成土壤鹽堿化、毒化，導(dǎo)致土壤破壞和廢毀，而且其有毒物能通過(guò)農(nóng)作物和地下水進(jìn)入食物鏈系統(tǒng)，最終直接危害人類，因此修復(fù)石油污染土壤具有重要意義。

近年來(lái)，生物修復(fù)法因比物化修復(fù)方法更經(jīng)濟(jì)、效果徹底、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)正成為石油污染土壤修復(fù)的主流手段，被美國(guó)環(huán)?？偩滞扑]作為石油污染土壤修復(fù)的首選措施。而植物修復(fù)是指植物可以通過(guò)直接吸收和降解有機(jī)污染物及釋放各種分泌物刺激微生物活性，以加強(qiáng)其生物轉(zhuǎn)化作用和強(qiáng)化有機(jī)污染物在植物根部區(qū)域的礦化作用來(lái)降解土壤中的有機(jī)污染物，是生物修復(fù)的主要方法之一。

在植物修復(fù)過(guò)程中，植物與土壤微生物具有相互促進(jìn)的作用，能協(xié)同修復(fù)石油污染土壤。植物生長(zhǎng)時(shí)，其根系可以為微生物提供適宜的營(yíng)養(yǎng)條件，保證微生物數(shù)目和維持其活性；反過(guò)來(lái)，微生物的旺盛生長(zhǎng)，增強(qiáng)了對(duì)污染物的降解，也使植物有更優(yōu)化的生長(zhǎng)空間。在植物存在情況下，微生物數(shù)量會(huì)比無(wú)植物存在時(shí)提高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。植物還可以提高污染物的生物有效性，改良土壤物理結(jié)構(gòu)，使水分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微生物等更快更深入的擴(kuò)散滲透。植物修復(fù)的成本相對(duì)較低，且不會(huì)破壞土壤原有的生態(tài)系統(tǒng)，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是目前石油污染土壤修復(fù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

但植物修復(fù)的修復(fù)效率較低，修復(fù)周期長(zhǎng)。而且由于石油污染物對(duì)植物的發(fā)芽和生長(zhǎng)有較強(qiáng)的抑制作用，導(dǎo)致植物修復(fù)的應(yīng)用局限于低濃度的石油污染土壤。所以，如何提高植物修復(fù)技術(shù)的效率，縮短植物修復(fù)周期，擴(kuò)大植物修復(fù)的應(yīng)用范圍，是目前亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種利用礦化垃圾強(qiáng)化植物修復(fù)石油污染土壤的方法，本發(fā)明提供的方法對(duì)石油污染土壤的修復(fù)效率較高，能夠擴(kuò)大植物修復(fù)的應(yīng)用范圍。

本發(fā)明提供了一種利用礦化垃圾強(qiáng)化植物修復(fù)石油污染土壤的方法，包括以下步驟：

a)、礦化垃圾篩分后與石油污染土壤混合，得到混合土壤；所述篩分的篩網(wǎng)孔徑為10～20mm；所述礦化垃圾的填埋齡為5～15年；

b)、將植物種植到所述混合土壤中，混合土壤中的石油烴降解，得到修復(fù)后土壤。

優(yōu)選的，所述混合土壤中石油烴的含量≤5wt％。

優(yōu)選的，篩分后礦化垃圾與石油污染土壤的質(zhì)量比為(0.1～3)：1。

優(yōu)選的，種植植物后，控制混合土壤的含水率為14～20wt％。

優(yōu)選的，種植植物后，控制混合土壤的溫度為5～35℃。

優(yōu)選的，步驟b)中，種植植物的具體過(guò)程包括：

將植物的種子播種于所述混合土壤中，在土壤上部覆土。

優(yōu)選的，所述覆土的厚度為0.5～1.0cm。

優(yōu)選的，所述種子在進(jìn)行播種之前，先進(jìn)行消毒。

優(yōu)選的，所述礦化垃圾采集自生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)。

優(yōu)選的，所述植物包括紫花苜蓿、黑麥草、高羊茅和翅堿蓬中的一種或多種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種利用礦化垃圾強(qiáng)化植物修復(fù)石油污染土壤的方法。本發(fā)明提供的方法包括以下步驟：a)、礦化垃圾篩分后與石油污染土壤混合，得到混合土壤；所述篩分的篩網(wǎng)孔徑為10～20mm；所述礦化垃圾的填埋齡為5～15年；b)、將植物種植到所述混合土壤中，混合土壤中的石油烴降解，得到修復(fù)后土壤。本發(fā)明通過(guò)向石油污染土壤中添加特定粒徑和填埋齡的礦化垃圾，能夠顯著促進(jìn)土壤微生物和土壤植物的生長(zhǎng)，從而提高土壤中石油烴的降解效果和降解速率；而且向石油污染土壤中加入礦化垃圾，可以稀釋土壤中石油烴的濃度，降低石油污染物對(duì)土壤微生物和植物的抑制作用，擴(kuò)大植物修復(fù)的應(yīng)用范圍；另外礦化垃圾本身是一種廢物，儲(chǔ)量巨大，將礦化垃圾用于修復(fù)石油污染土壤，還可以降低修復(fù)成本，實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”。在本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，選擇特定種類的植物修復(fù)石油污染土壤，這些植物對(duì)多種重金屬有很強(qiáng)的蓄集作用，可以提高礦化垃圾土地利用的安全性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同的修復(fù)條件下，添加礦化垃圾的土壤中石油烴的降解效果和降解速度明顯高于未添加礦化垃圾的土壤，土壤生態(tài)毒性大幅下降，石油烴降解酶活性、石油烴降解菌數(shù)量和多樣性、土壤質(zhì)量和肥力都顯著提高。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

一種利用礦化垃圾強(qiáng)化植物修復(fù)石油污染土壤的方法，包括以下步驟：

a)、礦化垃圾篩分后與石油污染土壤混合，得到混合土壤；所述篩分的篩網(wǎng)孔徑為10～20mm；所述礦化垃圾的填埋齡為5～15年；

b)、將植物種植到所述混合土壤中，混合土壤中的石油烴降解，得到修復(fù)后土壤。

在本發(fā)明中，首先對(duì)礦化垃圾進(jìn)行篩分。其中，所述礦化垃圾是指在填埋場(chǎng)中填埋多年，基本達(dá)到穩(wěn)定化，已可進(jìn)行開(kāi)采利用的垃圾；所述礦化垃圾的填埋齡為5～15年，優(yōu)選為6～10年，具體可為7年、8年或9年；所述篩分的篩網(wǎng)孔徑為10～20mm。在本發(fā)明中，可通過(guò)篩分獲得特定粒徑范圍的礦化垃圾。篩分去除的主要為塑料、織物、玻璃、金屬等對(duì)土壤有害的雜物，可回收利用。篩分后獲得粒徑≤20mm，具體可為≤10mm的礦化垃圾顆粒，其主要成分為腐殖土。在本發(fā)明中，篩分獲得的礦化垃圾的孔隙度比較高、顆粒較大，可以起到土壤膨松劑的作用。本發(fā)明對(duì)所述礦化垃圾的來(lái)源沒(méi)有特別限定，可采集自生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)。

礦化垃圾篩分后與石油污染土壤混合，得到混合土壤。其中，所述石油污染土壤優(yōu)選為風(fēng)干的石油污染土壤；所述石油污染土壤的石油烴含量可為(0.5～100)g/kg，具體可為30g/kg、50g/kg、60g/kg、或100g/kg。在本發(fā)明中，將礦化垃圾添加到石油污染土壤中有促進(jìn)土壤中石油污染物降解，稀釋土壤石油污染物濃度，緩解土壤中石油污染物對(duì)植物生長(zhǎng)的抑制作用。雖然礦化垃圾在混合土壤中的含量越高，對(duì)石油污染物的降解效果越好，但也會(huì)增加土壤重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)，因此也不宜過(guò)高。在本發(fā)明中，篩分后礦化垃圾與石油污染土壤的質(zhì)量比優(yōu)選為(0.1～3)：1，具體可為1:9、1:3、1:1、3:1。在本發(fā)明中，混合土壤中石油烴的含量?jī)?yōu)選≤5wt％，更優(yōu)選為≤2.5wt％。

得到混合土壤后，將植物種植到所述混合土壤中。其中，所述植物包括但不限于紫花苜蓿、黑麥草、高羊茅和翅堿蓬中的一種或多種，優(yōu)選紫花苜蓿。在本發(fā)明中，優(yōu)選按照以下方式種植植物：將植物的種子播種于所述混合土壤中，在土壤上部覆土。其中，所述種子播種的量?jī)?yōu)選為0.5～4kg/畝，具體可為1.2～3.5kg/畝；所述覆土的厚度優(yōu)選為0.5～1cm；所述種子在進(jìn)行播種之前，優(yōu)選先進(jìn)行消毒，更優(yōu)選為浸泡于2vol％的過(guò)氧化氫水溶液中消毒20min。種植植物后，對(duì)混合土壤的含水率和溫度進(jìn)行控制，含水率優(yōu)選控制在14～20wt％，具體可為14wt％、17wt％、20wt％；溫度優(yōu)選溫度控制在5～35℃，具體可為25℃。在植物的種植過(guò)程中，混合土壤中的石油烴不斷降解，降解一段時(shí)間后，土壤中的石油烴去除率趨于穩(wěn)定，得到修復(fù)后土壤。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，種植植物4個(gè)月后的混合土壤中石油烴含量已經(jīng)達(dá)到環(huán)境治理標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明通過(guò)向石油污染土壤中添加特定粒徑和填埋齡的礦化垃圾，能夠顯著促進(jìn)土壤微生物和土壤植物的生長(zhǎng)，從而提高土壤中石油烴的降解效果和降解速率；而且向石油污染土壤中加入礦化垃圾，可以稀釋土壤中石油烴的濃度，降低石油污染物對(duì)土壤微生物和植物的抑制作用，擴(kuò)大植物修復(fù)的應(yīng)用范圍；另外礦化垃圾本身是一種廢物，儲(chǔ)量巨大，將礦化垃圾用于修復(fù)石油污染土壤，還可以降低修復(fù)成本，實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同的修復(fù)條件下，添加礦化垃圾的土壤中石油烴的降解效果和降解速度明顯高于未添加礦化垃圾的土壤，土壤生態(tài)毒性大幅下降，石油烴降解酶活性、石油烴降解菌數(shù)量和多樣性、土壤質(zhì)量和肥力都顯著提高。

為更清楚起見(jiàn)，下面通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

采集生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)中填埋齡8年的礦化垃圾，過(guò)孔徑為10mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。

在風(fēng)干的石油污染土壤(石油烴含量50g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質(zhì)量比1:1加入上述過(guò)篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。添加礦化垃圾前后污染土壤理化生性質(zhì)變化如表1所示。

表1添加礦化垃圾前后土壤理化生性質(zhì)變化

通過(guò)表1中的數(shù)據(jù)可以看出，添加礦化垃圾后，土壤的生態(tài)毒性大幅下降，石油烴降解酶活性、石油降解菌數(shù)量和多樣性、土壤質(zhì)量和肥力也顯著提高。

礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將紫花苜蓿種子浸泡于2％的過(guò)氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為1.2kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。同時(shí)做無(wú)礦化垃圾對(duì)照組(含植物)、無(wú)植物對(duì)照組(含礦化垃圾)和清潔土壤對(duì)照組(含植物、無(wú)礦化垃圾和污染土壤)。

播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時(shí)加水以保持20wt％的混合土壤含水率。

播種7天后，實(shí)驗(yàn)組的紫花苜蓿發(fā)芽率為85％，無(wú)礦化垃圾對(duì)照組的紫花苜蓿的發(fā)芽率為44.5％，清潔土壤對(duì)照組的紫花苜蓿發(fā)芽率為85％。

播種4個(gè)月后，實(shí)驗(yàn)組的石油烴降解率為91.07％，無(wú)礦化垃圾對(duì)照組和無(wú)植物對(duì)照組中石油降解率分別23.56％、73.70％(索氏提取，gc/fid法測(cè)定)；實(shí)驗(yàn)組株高為32cm，無(wú)礦化垃圾對(duì)照組株高為7cm。

在本發(fā)明中，石油烴降解率＝降解后土壤的石油烴總質(zhì)量÷土壤初始石油烴總質(zhì)量×100％。

實(shí)施例2

采集生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)中填埋齡8年的礦化垃圾，過(guò)孔徑為10mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。

在風(fēng)干的石油污染土壤(石油烴含量50g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質(zhì)量比為1:9、1:3、1:1、3:1加入上述過(guò)篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。

礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將紫花苜蓿種子浸泡于2％的過(guò)氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為1.2kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。同時(shí)做無(wú)礦化垃圾對(duì)照組(含植物)。

播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時(shí)加水以保持20wt％的混合土壤含水率。

播種7天后，礦化垃圾與石油污染土壤質(zhì)量比為1:9、1:3、1:1、3:1的實(shí)驗(yàn)組的紫花苜蓿發(fā)芽率分別為62％、71.5％、85％、85％，無(wú)礦化垃圾對(duì)照組的紫花苜蓿的發(fā)芽率為44.5％。

播種4個(gè)月后，礦化垃圾與石油污染土壤質(zhì)量比為1:9、1:3、1:1、3:1的實(shí)驗(yàn)組的石油烴降解率分別為60.89％、73.47％、91.07％、92.32％，株高分別為14cm、26cm、32cm、41cm；無(wú)礦化垃圾對(duì)照組的石油降解率分別23.56％，株高為7cm。

實(shí)施例3

采集生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)中填埋齡8年的礦化垃圾，過(guò)孔徑為10mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。

在風(fēng)干的石油污染土壤(石油烴含量50g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質(zhì)量比1:1加入上述過(guò)篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。

礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將紫花苜蓿種子浸泡于2％的過(guò)氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為1.2kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。

播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時(shí)加水以分別保持14wt％、17wt％、20wt％的混合土壤含水率。

播種7天后，含水率為14wt％、17wt％、20wt％的土壤中紫花苜蓿的發(fā)芽率分別為48％、83％、85％。

播種4個(gè)月后，土壤含水率為14wt％、17wt％、20wt％的土壤中石油烴降解率分別為89.43％、92.55％和91.07％，株高分別為21cm、32cm、34cm。

實(shí)施例4

采集生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)中填埋齡8年的礦化垃圾，過(guò)孔徑為10mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。

在風(fēng)干的石油污染土壤(石油烴含量50g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質(zhì)量比1:1加入上述過(guò)篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。

礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將黑麥草種子浸泡于2％的過(guò)氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為3.5kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。同時(shí)做無(wú)礦化垃圾對(duì)照組(含植物)、無(wú)植物對(duì)照組(含礦化垃圾)和清潔土壤對(duì)照組(含植物、無(wú)礦化垃圾和污染土壤)。

播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時(shí)加水以保持20wt％的混合土壤含水率。

播種7天后，實(shí)驗(yàn)組的黑麥草發(fā)芽率為59.5％，無(wú)礦化垃圾對(duì)照組的黑麥草的發(fā)芽率為5.5％，清潔土壤對(duì)照組的黑麥草發(fā)芽率為85％。

播種4個(gè)月后，實(shí)驗(yàn)組的石油烴降解率為89.61％，無(wú)礦化垃圾對(duì)照組和無(wú)植物對(duì)照組中石油降解率分別23.56％、73.70％。實(shí)驗(yàn)組株高為27cm，無(wú)礦化垃圾對(duì)照組株高為12cm。

實(shí)施例5

采集生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)中填埋齡8年的礦化垃圾，過(guò)孔徑為10mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。

在風(fēng)干的石油污染土壤(石油烴含量100g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質(zhì)量比1:1加入上述過(guò)篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。

礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將紫花苜蓿種子浸泡于2％的過(guò)氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為1.2kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。同時(shí)做無(wú)礦化垃圾對(duì)照組(含植物)、無(wú)植物對(duì)照組(含礦化垃圾)和清潔土壤對(duì)照組(含植物、無(wú)礦化垃圾和污染土壤)。

播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時(shí)加水以保持20wt％的混合土壤含水率。

播種7天后，實(shí)驗(yàn)組的紫花苜蓿發(fā)芽率為61.5％，無(wú)礦化垃圾對(duì)照組的紫花苜蓿的發(fā)芽率為40.5％，清潔土壤對(duì)照組的紫花苜蓿發(fā)芽率為85％。

播種4個(gè)月后，實(shí)驗(yàn)組的石油烴降解率為68.34％，無(wú)礦化垃圾對(duì)照組和無(wú)植物對(duì)照組中石油降解率分別14.11％、57.12％。實(shí)驗(yàn)組株高為23cm，無(wú)礦化垃圾對(duì)照組株高為2cm。

對(duì)比例1

采集生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)中填埋齡20年的礦化垃圾，過(guò)孔徑為10mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。

在風(fēng)干的石油污染土壤(石油烴含量50g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質(zhì)量比1:1加入上述過(guò)篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。

礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將紫花苜蓿種子浸泡于2％的過(guò)氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為1.2kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。

播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時(shí)加水以保持20wt％的混合土壤含水率。

播種7天后，紫花苜蓿發(fā)芽率為84％；播種4個(gè)月后，石油烴降解率為67.43％，株高為26cm。

對(duì)比例2

采集生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)中填埋齡8年的礦化垃圾，過(guò)孔徑為2mm篩，得到粒徑小于10mm的礦化垃圾，待用。

在風(fēng)干的石油污染土壤(石油烴含量50g/kg)按照礦化垃圾與石油污染土壤質(zhì)量比1:1加入上述過(guò)篩后的礦化垃圾，攪拌均勻。

礦化垃圾與石油污染土壤混合后，得到混合土壤，將紫花苜蓿種子浸泡于2％的過(guò)氧化氫中消毒20min，洗凈后均勻播種于混合土壤中，播種量為1.2kg/畝，上部覆土0.5～1.0cm。

播種后，控制混合土壤溫度為25℃，定時(shí)加水以保持20wt％的混合土壤含水率。

播種7天后，紫花苜蓿發(fā)芽率為85％；播種4個(gè)月后，石油烴降解率為49.62％，株高為34cm。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。