專利名稱：一種修復(fù)多環(huán)芳烴污染農(nóng)田土壤的生態(tài)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多環(huán)芳烴污染農(nóng)田土壤的生態(tài)修復(fù)方法，主要涉及低濃度多環(huán)芳烴污 染農(nóng)田土壤的植物修復(fù)及相關(guān)的生態(tài)修復(fù)調(diào)控措施。
背景技術(shù)：
多環(huán)芳烴(PAHs)是最常見的有機污染物之一，具有強烈致癌、致畸、致突變作用。 由于具有低溶解性和較強的憎水性，能強烈地分配到土壤有機質(zhì)中，土壤已成為多環(huán)芳烴 的重要歸宿，承擔(dān)著其90%以上的環(huán)境負(fù)荷。多環(huán)芳烴進入土壤后可通過揮發(fā)、遷移以及食 物鏈等進入其它環(huán)境介質(zhì)和生物體，從而給人類健康帶來風(fēng)險，因此對多環(huán)芳烴污染土壤 的修復(fù)非常重要和迫切。目前，治理局部性、高濃度多壞芳烴污染土壤，傳統(tǒng)的客土法，淋溶法、化學(xué)氧化法 等物理、化學(xué)方法可發(fā)揮一定作用。但對于大面積、低濃度多環(huán)芳烴農(nóng)田污染，上述物理、化 學(xué)方法存在著極大的不足，很難應(yīng)用，主要原因有1、物理化學(xué)方法治理污染土壤，修復(fù)費 用高，在經(jīng)濟上很難承受，不適應(yīng)于農(nóng)田土壤的治理；2、將其應(yīng)用于農(nóng)田土壤修復(fù)中，技術(shù) 可操作性也差，修復(fù)過程和效果的可控性差；3、物理、化學(xué)方法在具體的實施過程中可能存 在二次污染，農(nóng)田周邊地下水、下層土壤的安全性得不到有效保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將提供一種成本低、可操作性強、無二次污染、修復(fù)效率高的一種修復(fù)多環(huán) 芳烴污染農(nóng)田土壤的生態(tài)方法。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種修復(fù)多環(huán)芳烴污染農(nóng)田土壤的生態(tài)方法為1、修復(fù)植物的選擇。選擇具有對多環(huán)芳烴污染土壤具有修復(fù)功能的植物玉米、大 豆、蓖麻和紫花苜蓿，按植物常規(guī)方式進行播種，植物生長期為一個生長季，100 150天。2、施加高效微生物菌劑。所謂高效微生物菌劑是一種由多種多環(huán)芳烴高效降解菌 在以玉米芯、豆糠為原料的基質(zhì)中擴繁3 10天所得到的現(xiàn)場應(yīng)用菌劑。高效微生物菌劑 于植物播種前5 10天施于農(nóng)田中，施加量為40 50公斤/畝，施加24小時內(nèi)對農(nóng)田進 行翻耕。3、施加污泥發(fā)酵肥。所謂污泥發(fā)酵肥是一種以城市污水處理廠剩余活性污泥為原 料，于燥至含水率為80-85%后，加入秸桿、稻草和玉米芯混合均勻，經(jīng)過高溫好氧堆肥過程 制得的有機肥料。污泥發(fā)酵肥于植物播種前2 3天施于農(nóng)田中，施加量為100 200公 斤/畝，施加后24小時內(nèi)對土地翻耕與備攏。4、特殊田間管理措施。修復(fù)現(xiàn)場每4 5壟地間設(shè)置一排水渠，用于雨季田間排 水；植物生長前三個月每月翻耕2 3次。本發(fā)明的優(yōu)點如下1、本發(fā)明修復(fù)多環(huán)芳烴污染農(nóng)田土壤，不影響植物正常生長，可以保證農(nóng)田的正常收益，生態(tài)調(diào)控措施原料多來自于工農(nóng)業(yè)廢物，價格低廉，修復(fù)過程成本低，經(jīng)濟效益好。 2、本發(fā)明修復(fù)過程在農(nóng)民的勞動耕作過程中輕松實現(xiàn)，可以保證農(nóng)田基本功能和污染修復(fù) 的同時進行，可操作性強，易于實現(xiàn)。3、本發(fā)明的修復(fù)原料為植物、污泥發(fā)酵肥、高效微生物 菌劑，不會給土壤帶來新的污染，修復(fù)過程不會引起土壤周邊環(huán)境的破壞，同時修復(fù)過程改 善了土壤的肥力、空隙結(jié)構(gòu)等，提高多環(huán)芳烴可降解微生物的數(shù)量，有利于改良土壤和進一 步污染物降解，修復(fù)過程安全、環(huán)保，無二次污染。
實施例實施例1 生態(tài)修復(fù)區(qū)域位于遼寧省撫順市郊區(qū)，由于位于城鄉(xiāng)交界地帶，周邊小工廠較 多，土壤受到多環(huán)芳烴的污染，多環(huán)芳烴平均含量為4622微克/公斤。1、修復(fù)植物的選擇。生態(tài)修復(fù)植物選用玉米，玉米是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民廣泛種植的農(nóng)作物， 為主要農(nóng)業(yè)經(jīng)濟來源，種植面積占當(dāng)?shù)剞r(nóng)田的70%以上。玉米生長期為5月10至9月30 日，共計140天。2、施加高效微生物菌劑。所謂高效微生物菌劑是一種由多種多環(huán)芳烴高效降解菌 在以玉米芯、豆糠為原料的基質(zhì)中擴繁5天所得到的現(xiàn)場應(yīng)用菌劑。高效微生物菌劑于玉 米播種前5天，即5月5日施于農(nóng)田中，施加量為45公斤/畝，施加后立即對農(nóng)田進行翻耕。3、施加污泥發(fā)酵肥。所謂污泥發(fā)酵肥是一種以城市污水處理廠剩余活性污泥為基 本原料，干燥至含水率為80%后，加入秸桿、稻草、玉米芯混合均勻，經(jīng)過高溫好氧堆肥過程 制得的有機肥料。污泥發(fā)酵肥于玉米播種前2天，即5月8日施于農(nóng)田中，施加量為120公 斤/畝，施加后立即對土地翻耕與備攏。4、特殊田間管理措施。修復(fù)現(xiàn)場每5壟地間設(shè)置一排水渠，用于雨季田間排水；玉 米生長前三個月每月翻耕2次。9月30日對玉米進行收獲，同時獲取土壤樣品、玉米果實樣品進行多環(huán)芳烴的分 析。研究結(jié)果表明，經(jīng)玉米為修復(fù)植物的生態(tài)修復(fù)方法對多環(huán)芳烴的修復(fù)率為 37. 9%，對5環(huán)以上多環(huán)芳烴的修復(fù)率為23. 8%，比不采取生態(tài)調(diào)控措施的農(nóng)田分別提高 了 1. 13倍和2. 78倍。尤其對于5 6環(huán)多環(huán)芳烴，生態(tài)修復(fù)效果顯著，其中五環(huán)芳烴苯并 [a]芘(B[a]P)由修復(fù)前的119微克/公斤降低生態(tài)修復(fù)后的73微克/公斤；六環(huán)芳烴苯 并[g，h，i]茈(B[g, h，i]P)由修復(fù)前的499微克/公斤降低到408微克/公斤。玉米果 實中多環(huán)芳烴的含量為0 15微克/公斤，符合植物多環(huán)芳烴含量背景值，屬于安全食品。實施例2:生態(tài)修復(fù)區(qū)域位于遼寧省沈陽市東陵區(qū)，此地屬于沈撫污灌渠區(qū)域范圍，多環(huán)芳 烴平均含量為3522微克/公斤。1、修復(fù)植物的選擇。生態(tài)修復(fù)植物選用大豆，植物生長期為5月15至10月5日， 共計140天。2、施加高效微生物菌劑。所謂高效微生物菌劑是一種由多種多環(huán)芳烴高效降解菌 在以玉米芯、豆糠為原料的基質(zhì)中擴繁3天所得到的現(xiàn)場應(yīng)用菌劑。高效微生物菌劑于大 豆播種前10天，即5月5日施于農(nóng)田中，施加量為50公斤/畝，5月6日采用翻耕機對農(nóng)田進行翻耕。3、施加污泥發(fā)酵肥。所謂污泥發(fā)酵肥是一種以城市污水處理廠剩余活性污泥為基 本原料，干燥至含水率為85%后，加入秸桿、稻草、玉米芯混合均勻，經(jīng)過高溫好氧堆肥過程 制得的有機肥料。污泥發(fā)酵肥于大豆播種前5天，即5月10日施于農(nóng)田中，施加量為150 公斤/畝，施加后立即對土地翻耕與備攏。4、特殊田間管理措施。修復(fù)現(xiàn)場每4壟地間設(shè)置一排水渠，用于雨季田間排水；大 豆生長前三個月每月翻耕3次。10月5日收獲大豆籽實，同時獲取土壤進行多環(huán)芳烴的分析。分析結(jié)果表明，生 態(tài)修復(fù)后對總多環(huán)芳烴的修復(fù)率為49. 3%，對5環(huán)以上多環(huán)芳烴的修復(fù)率為30. 7%，分別 提高近1倍和3倍。其中五環(huán)芳烴苯并[a]芘(B[a]P)由修復(fù)前的124微克/公斤降低到 58微克/公斤；六環(huán)芳烴苯并[g，h，i]茈(B[g, h，i]P)由修復(fù)前的484微克/公斤降低 到388微克/公斤。大豆果實中多環(huán)芳烴的含量為20 68微克/公斤，符合大豆多環(huán)芳 烴含量背景值，不存在食品安全隱患。實施例3 生態(tài)修復(fù)區(qū)域位于遼寧省撫順市望花區(qū)，此地為典型的城鄉(xiāng)結(jié)合地帶，多環(huán)芳烴 含量為4897微克/公斤。1、修復(fù)植物的選擇。生態(tài)修復(fù)植物選用蓖麻，植物生長期為5月10至9月30日， 共計140天。2、施加高效微生物菌劑。所謂高效微生物菌劑是一種由多種多環(huán)芳烴高效降解菌 在以玉米芯、豆糠為原料的基質(zhì)中擴繁7天所得到的現(xiàn)場應(yīng)用菌劑。高效微生物菌劑于蓖 麻播種前5天，即5月5日施于農(nóng)田中，施加量為50公斤/畝，施加后立即用翻耕機對農(nóng)田 進行翻耕。3、施加污泥發(fā)酵肥。所謂污泥發(fā)酵肥是一種以城市污水處理廠剩余活性污泥為基 本原料，干燥至含水率為80%后，加入秸桿、稻草、玉米芯混合均勻，經(jīng)過高溫好氧堆肥過程 制得的有機肥料。污泥發(fā)酵肥于蓖麻播種前2天，即5月8日施于農(nóng)田中，施加量為150公 斤/畝，施加后立即對土地翻耕與備攏。4、特殊田間管理措施。修復(fù)現(xiàn)場每4壟地間設(shè)置一排水渠，用于雨季田間排水；蓖 麻生長前三個月每月翻耕3次。9月30日，實驗結(jié)束時采集土壤、蓖麻果實樣品進行多環(huán)芳烴的分析。研究結(jié)果表明，采用蓖麻作為修復(fù)植物對多環(huán)芳烴的修復(fù)率為45.7%，對5環(huán)以 上多環(huán)芳烴的修復(fù)率為28. 8%，與不采用生態(tài)方法的植物修復(fù)相比，分別提高2. 5倍和2. 6 倍。六環(huán)芳烴苯并[g，h，i]茈(B[g, h，i]P)由修復(fù)前的592微克/公斤分別降低到402 微克/公斤。蓖麻果實中多環(huán)芳烴的含量為75 96微克/公斤。實施例4 生態(tài)修復(fù)區(qū)域位于遼寧省沈陽市東陵區(qū)，此地為城鄉(xiāng)結(jié)合地帶，多環(huán)芳烴含量為 3932微克/公斤。1、修復(fù)植物的選擇。生態(tài)修復(fù)植物選用多年生牧草紫花苜蓿，植物生長期為5月 15至9月15日，共計120天。2、施加高效微生物菌劑。所謂高效微生物菌劑是一種由多種多環(huán)芳烴高效降解菌在以玉米芯、豆糠為原料的基質(zhì)中擴繁6天所得到的現(xiàn)場應(yīng)用菌劑。高效微生物菌劑于紫 花苜蓿播種前8天，即5月7日施于農(nóng)田中，施加量為48公斤/畝，5月8日采用翻耕機進 行翻耕。3、施加污泥發(fā)酵肥。所謂污泥發(fā)酵肥是一種以城市污水處理廠剩余活性污泥為基 本原料，干燥至含水率為83%后，加入秸桿、稻草、玉米芯混合均勻，經(jīng)過高溫好氧堆肥過程 制得的有機肥料。污泥發(fā)酵肥于紫花苜蓿播種前5天，即5月10日施于農(nóng)田中，施加量為 180公斤/畝，5月11日對土地翻耕與備攏。4、特殊田間管理措施。修復(fù)現(xiàn)場每4壟地間設(shè)置一排水渠，用于雨季田間排水；紫 花苜蓿生長前三個月每月翻耕3次。8月15日對紫花苜蓿進行刈割一次，防止苜蓿倒伏。9月15日，實驗結(jié)束時采集土壤、苜蓿樣品進行多環(huán)芳烴的分析。研究結(jié)果表明，采用苜蓿作為修復(fù)植物對多環(huán)芳烴的修復(fù)率為61.3%，對5環(huán)以 上多環(huán)芳烴的修復(fù)率為41.2%，與不采用生態(tài)調(diào)控措施的植物修復(fù)農(nóng)田相比，分別提高近 1倍和2. 5倍。六環(huán)芳烴苯并[g，h，i]茈(B[g，h，i]P)由修復(fù)前的445微克/公斤分別降 低到311微克/公斤。苜蓿草中多環(huán)芳烴的含量為90 148微克/公斤。
權(quán)利要求
一種修復(fù)多環(huán)芳烴污染農(nóng)田土壤的生態(tài)方法，其特征是(1)、修復(fù)植物的選擇；選擇具有對多環(huán)芳烴污染土壤具有修復(fù)功能的植物玉米、大豆、蓖麻和紫花苜蓿，按植物常規(guī)方式進行播種，植物生長期為一個生長季，100～150天；(2)、施加高效微生物菌劑；所謂高效微生物菌劑是一種由多種多環(huán)芳烴高效降解菌在以玉米芯、豆糠為原料的基質(zhì)中擴繁3～10天所得到的現(xiàn)場應(yīng)用菌劑；高效微生物菌劑于春季植物播種前5～10天施于農(nóng)田中，施加量為40～50公斤/畝，施加24小時內(nèi)對農(nóng)田進行翻耕；(3)、施加污泥發(fā)酵肥；所謂污泥發(fā)酵肥是一種以城市污水處理廠剩余活性污泥為原料，干燥至含水率為80-85％后，加入秸桿、稻草和玉米芯混合均勻，經(jīng)過高溫好氧堆肥過程制得的有機肥料；污泥發(fā)酵肥于植物播種前2～3天施于農(nóng)田中，施加量為100～200公斤/畝，施加后24小時內(nèi)對土地翻耕與備攏；(4)、特殊田間管理措施；修復(fù)現(xiàn)場每4～5壟地間設(shè)置一排水渠，用于雨季田間排水；植物生長前三個月每月翻耕2～3次。
全文摘要
一種修復(fù)多環(huán)芳烴污染農(nóng)田土壤的生態(tài)方法為1、選擇具有對多環(huán)芳烴污染土壤具有修復(fù)功能的植物玉米、大豆、蓖麻和紫花苜蓿，按植物常規(guī)方式進行播種，植物生長期為一個生長季，100～150天。2、將高效微生物菌劑于植物播種前5～10天施于農(nóng)田中，施加量為40～50公斤/畝，施加24小時內(nèi)對農(nóng)田進行翻耕。3、將污泥發(fā)酵肥于植物播種前2～3天施于農(nóng)田中，施加量為100～200公斤/畝，施加后24小時內(nèi)對土地翻耕與備攏。4、修復(fù)現(xiàn)場每4～5壟地間設(shè)置一排水渠，用于雨季田間排水；植物生長前三個月每月翻耕2～3次。本發(fā)明具有成本低、可操作性強、無二次污染、修復(fù)效率高的特點。
文檔編號B09C1/00GK101797581SQ20101014168
公開日2010年8月11日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者李海波, 李英華, 王洪, 王鑫, 鄒軼 申請人:沈陽大學(xué)