一種砷土壤污染的原位修復(fù)方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于土壤重金屬污染修復(fù)領(lǐng)域，具體的說是一種砷土壤污染的原位修復(fù)方法。向待處理的砷污染土壤中加入液體培養(yǎng)基，使待處理的砷污染土壤處于還原環(huán)境，刺激土壤微生物生長，將砷從土壤固相分配至土壤液相中，并隨后遷移至耕作層以下并被固定在深層土壤中，從而實現(xiàn)砷污染土壤的修復(fù)。本發(fā)明方法中通過一系列的生物化學(xué)反應(yīng)使砷從土壤固相分配至土壤液相中，并隨后遷移至耕作層以下并被固定在深層土壤中，從而實現(xiàn)砷污染土壤的修復(fù)。并且操作簡單，成本低廉且與傳統(tǒng)方法相比，更加安全可靠。
【專利說明】一種砷土壤污染的原位修復(fù)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于土壤重金屬污染修復(fù)領(lǐng)域，具體的說是一種砷土壤污染的原位修復(fù)方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 砷（As)是自然界中廣泛存在的有毒重金屬元素，由于自然和人為原因造成的砷污 染是一個全球性的環(huán)境問題。土壤對砷具有較強的固持能力，很容易形成砷污染和富集，據(jù) 調(diào)查，我國許多城市和工礦區(qū)土壤都受到不同程度的砷污染，對生態(tài)環(huán)境、食品安全和人類 健康造成嚴重了的威脅。砷在土壤中主要以As (III)、As (V)形式存在，As (V)主要存在 于氧化性土壤中；而As (III)更多存在于還原性土壤中且較As (V)具有更強的遷移性。 目前砷污染土壤的修復(fù)主要有工程措施、物理化學(xué)修復(fù)、植物修復(fù)等。這些方法各有優(yōu)缺 點，其中原位微生物修復(fù)被認為是極具潛力的一種修復(fù)方法。土壤環(huán)境中有各種各樣的微 生物，通過創(chuàng)造有利的條件、刺激這些微生物的活性，可以改變砷在土壤中的賦存形態(tài)和遷 移性，使砷污染土壤得到修復(fù)。以往的原位修復(fù)方法多集中于考慮降低砷遷移性，將砷固定 在土壤固相。然而被固定的砷往往在環(huán)境氧化還原條件發(fā)生波動時容易被重新釋放出來， 會對農(nóng)作物和地下水造成潛在的(長期的）污染和威脅。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的在于提供一種砷土壤污染的原位修復(fù)方法。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0005] -種砷土壤污染的原位修復(fù)方法，向待處理的砷污染土壤中加入液體培養(yǎng)基，使 待處理的砷污染于還原環(huán)境，刺激土壤微生物生長，將砷從土壤固相分配至土壤液相中，并 隨后遷移至耕作層以下并被固定在深層土壤中，從而實現(xiàn)砷污染土壤的修復(fù)。
[0006] 以0. 2-0. 5cm · 1Γ1的流速向待處理的砷污染土壤中淋加液體培養(yǎng)基，使待處理的 砷污染于還原環(huán)境，刺激土壤微生物生長，將砷從土壤固相分配至土壤液相中，并隨后遷移 至耕作層以下并被固定在深層土壤中，從而實現(xiàn)砷污染土壤的修復(fù)。
[0007] 所述液體培養(yǎng)基按質(zhì)量百分比計，2-10%的有機質(zhì)、0. 01-1%的酵母浸粉、0. 2-10% 的無機鹽，余量為水，pH值為6-8。
[0008] 所述有機質(zhì)可為葡萄糖、乳酸鹽、有機肥、禽畜糞肥、農(nóng)作物桔梗、農(nóng)副產(chǎn)品、工農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)過程中的有機廢料中的一種或幾種的混合。
[0009] 無機鹽為 l-3mM 的 KH2P04, 2-6mM 的 NH4C1，5-10mM KC1，0· 5-2mM 的 CaCl2,10-30mM 的 NaCl，2-5mM 的 MgCl2 和 5-15mM 的 Na2S0廣。
[0010] 將液體培養(yǎng)基以〇. 2-0. 5cm · tr1的流速連續(xù)施加于待處理的砷污染土壤中，淹沒 土壤使土壤水分飽和，使其氧氣含量很逐漸變小至趨向于〇,進而將砷在培養(yǎng)基中向土壤深 層遷移。
[0011] 本發(fā)明所具有的優(yōu)點：本發(fā)明通過為砷污染土壤創(chuàng)造還原條件并向其中添加營養(yǎng) 源和無機鹽等物質(zhì)刺激土著微生物的活性，從而改變土壤中砷和相關(guān)礦物的形態(tài)，提高砷 的遷移性，將砷從土壤耕作層中遷移至深層土壤并被固定。由于深層土壤受擾動較小，被固 定于此處的砷更穩(wěn)定，不易造成二次污染。本發(fā)明發(fā)明操作簡單，成本低廉且與傳統(tǒng)方法相 t匕，更加安全可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明實施例提供的實驗條件下表層（0-20cm處）和深層（20-40cm處）液 相砷濃度隨時間變化曲線圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明實施例提供的修復(fù)后固相砷各提取態(tài)含量隨土壤深度分布曲線圖。
[0014] 具體實施方法
[0015] 下面通過實施實例對本發(fā)明做進一步詳細介紹，以下實例只是用于說明而非限制 本發(fā)明。
[0016] 實施例1
[0017] 在實驗室條件下通過柱實驗?zāi)M培養(yǎng)基添加對表層土壤砷的遷移情況：
[0018] 分層采集沈陽張士 0-20, 20_40cm耕地土壤，其中砷背景值約為10mg · Kg'通過 向表層0_20cm人工添加 Na3As04 · 7H20得到含砷約45mg · Kg4的砷污染表層土壤（以下稱 為原土 0-20)。
[0019] 液體培養(yǎng)基中各物質(zhì)含量為：2mL · L-1乳酸鈉、ΚΗ2Ρ04 (1. OmM)、NH4C1 (4. 7mM)、 KC1 (6.7mM)、CaCl2*2H20 (0.9mM)、NaCl (17mM)、MgCl2.6H20 (3.0mM)，Na2S04 (10mM)，另 外添加酵母浸粉（O^g·!/1)(購自北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司）。其中各物質(zhì)用水 配制所得。同時還以水（電導(dǎo)率?6. 91 μ S · cnT1)作為對照組對土壤進行淋溶。
[0020] 以0. 342cm · 1Γ1的流速向表層土壤注入上述培養(yǎng)基，連續(xù)檢測表層土壤（0_20cm 處）和深層土壤（20-40cm處）流出液中As的形態(tài)和濃度(參見圖1)。
[0021] 運行一段時間后（96天)，分析表層土壤和深層土壤固相As的形態(tài)和含量(參見圖 2)。
[0022] 由圖1可知表層（20cm處）和深層（40cm處）液相砷濃度可以看出：
[0023] (1)、實驗組(培養(yǎng)基處理）表層土壤液相砷濃度遠遠高于控制組(水)，這表明培養(yǎng) 基促進了表層固相As向液相釋放；
[0024] (2)、深層土壤液相砷濃度較表層土壤低得多，這表明砷從表層土壤遷移至深層土 壤后被快速固定于深層土壤固相中，未經(jīng)流出；
[0025] (3)、實驗組液相As (III) (33. 8%)比例遠遠高于控制組（8. 7%)，表明培養(yǎng)基促進 了 As的還原。
[0026] 由圖2固相砷含量隨土壤深度的分布可以看出：
[0027] (1)、控制組表層土壤（0-20cm)砷含量與原土相差不多，表明水對表層固相砷的遷 移作用不明顯；而在實驗組固相表層土壤中砷含量減少了一半以上，與圖1液相數(shù)據(jù)吻合， 表明了培養(yǎng)基作用下砷由表層土壤向深層土壤的遷移。
[0028] (2)、對固相砷進行化學(xué)連續(xù)提取發(fā)現(xiàn)：0-20cm 土壤處，控制組近一半吸附態(tài)As (AsP〇4)轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的HC1可提取態(tài)As (AsHa);而培養(yǎng)基處理組吸附態(tài)As (AsP〇4)含量降 低至原土的1/3左右，HC1可提取態(tài)As (Asrel)也有所降低。表明培養(yǎng)基可以"活化"表層 土壤的砷使之更容易向液相分配和遷移。
[0029] (3)固相20-40cm化學(xué)連續(xù)提取結(jié)果顯示，無論控制組還是實驗組AsHa含量都有 所上升，這是砷在深層土壤得到固定的原因。
[0030] 總之，培養(yǎng)基處理使得砷在表層土壤得到"活化"并向深層土壤遷移，而在深層土 壤因為營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，使得砷在深層土壤處被重新固定，從而使得砷的土壤污染得到修 復(fù)。
[0031] 實施例2
[0032] 與實施例1不同之處在于，液體培養(yǎng)基中各物質(zhì)含量為：10mM葡萄糖、lmL · Γ1乳 酸鈉、KH2P04 (2.0mM)、NH4Cl (5.0mM)、KCl (7.0mM)、CaCl2.2H20 (1.0mM)、NaCl (20mM)、 MgCl2 · 6H20 (3. OmM)和Na2S04 (15mM);另外添加酵母浸粉（0. 6g · L-1)。其中各物質(zhì)用水 配制所得。并以〇. 2cm · IT1的流速向表層土壤注入上述培養(yǎng)基。
[0033] 實施例3
[0034] 與實施例1不同之處在于，
[0035] 液體培養(yǎng)基中各物質(zhì)含量為：葡萄糖（10mM)、KH2P04 (3. 0mM)、NH4Cl (6. OmM)、KCl (10.0mM)、CaCl2.2H20 (2.0mM)、NaCl (30mM)、MgCl2.6H20 (5.0mM)和 Na2S04 (10mM)，另 外添加酵母浸粉（l.Og·!^1)。其中各物質(zhì)用水配制所得。并以0.5cm 的流速向表層 土壤注入上述培養(yǎng)基，
[0036] 本發(fā)明還可以用其他多種實施例，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā) 明進行適當(dāng)?shù)臐欙椇透倪M，這些潤飾和改進也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種砷土壤污染的原位修復(fù)方法，其特征在于：向待處理的砷污染土壤中加入液體 培養(yǎng)基，使待處理的砷污染土壤處于還原環(huán)境，刺激土壤微生物生長，將砷從土壤固相分配 至土壤液相中，并隨后遷移至耕作層以下并被固定在深層土壤中，從而實現(xiàn)砷污染土壤的 修復(fù)。
2. 按權(quán)利要求1所述的砷土壤污染的原位修復(fù)方法，其特征在于：以0. 2-0. 5cm · 1Γ1 的流速向待處理的砷污染土壤中淋加液體培養(yǎng)基，使待處理的砷污染于還原環(huán)境，刺激土 壤微生物生長，將砷從土壤固相分配至土壤液相中，并隨后遷移至耕作層以下并被固定在 深層土壤中，從而實現(xiàn)砷污染土壤的修復(fù)。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的砷土壤污染的原位修復(fù)方法，其特征在于：所述液體培養(yǎng) 基按質(zhì)量百分比計，2-10%的有機質(zhì)、0. 01-1%的酵母浸粉、0. 2-10%的無機鹽，余量為水，pH 值為6-8。
4. 按權(quán)利要求3所述的砷土壤污染的原位修復(fù)方法，其特征在于：所述有機質(zhì)可為葡 萄糖、乳酸鹽、有機肥、禽畜糞肥、農(nóng)作物桔梗、農(nóng)副產(chǎn)品、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的有機廢料中 的一種或幾種的混合。
5. 按權(quán)利要求3所述的砷土壤污染的原位修復(fù)方法，其特征在于：無機鹽為l-3mM的 KH2P04, 2-6mM 的 NH4C1，5-10mM KC1，0· 5-2mM 的 CaCl2,10-30mM 的 NaCl，2-5mM 的 MgCl2 和 5-15mM 的 Na2SO廣。
6. 按權(quán)利要求3所述的砷土壤污染的原位修復(fù)方法，其特征在于：將液體培養(yǎng)基以 0. 2-0. 5cm · 1Γ1的流速連續(xù)施加于待處理的砷污染土壤中，淹沒土壤使土壤水分飽和，使砷 在培養(yǎng)基的流動下向土壤深層遷移。
【文檔編號】B09C1/10GK104056856SQ201310086323
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月18日
【發(fā)明者】賈永鋒, 宋雨, 許麗英, 王少峰 申請人:中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所