一种用于有机污染的土壤修复剂及土壤修复方法与流程

本发明属于土壤修复，主要涉及微生物修复，具体涉及一种用于有机污染的土壤修复剂及土壤修复方法。

背景技术：

1、土壤是人类赖以生存的基础资源，土壤中的有机污染物会通过食物链、水资源、大气等渠道最终富集到人体内，严重危害人类的健康，因此修复有机物污染的土壤是极为必要的。在土壤修复技术中，微生物法修复相较于化学、物理法等修复手段，具有操作简单、成本低廉、对环境友好等优点。

2、微生物土壤有机污染修复技术一般是通过微生物的代谢和催化的方式完成有机污染物的转化降解，在好氧和厌氧两种环境下都可以进行。微生物降解有机污染物的原理主要为以下两种，第一是分泌加氧酶、脱氢酶、过氧化物酶等降解催化酶，通过酶促反应分解有机污染物；第二是通过矿化、积累作用，以及有机物降解的共代谢机制去除土壤中的有机污染物。目前研究发现，这两种降解方式可以同时存在。

3、但是，微生物修复技术与化学、物理修复技术相比，存在修复效率较慢、对待修复土壤环境和污染物质制约性较高、修复效果不稳定等缺点。这是因为土壤不同于大气和水介质，不具有流动性，传质作用缓慢。在微生物修复过程中，绝大多数的有机污染物是通过微生物参与的氧化还原反应降解的，而氧化还原反应的本质是电荷的转移。因此，微生物对土壤中有机污染物的修复主要是通过土壤中电荷的传质进行的，提升土壤的电荷传质转移可以显著提高土壤有机物污染的修复效率。

4、但是，土壤中，尤其是较深层土壤，多数为缺氧或厌氧环境，更加不利于微生物修复过程中电荷的传递，造成污染物积累和电荷堆积，进一步阻碍土壤修复的效率。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明提供一种能够提升土壤修复效率的用于有机污染的土壤修复剂及土壤修复方法。

2、本发明的目的之一在于提供一种用于有机污染的土壤修复剂，所述土壤修复剂包括以下重量份的各组分：

3、

4、优选地，吸附剂、微生物菌剂、电子受体、电子介体和其他添加剂均为粒径小于0.1mm的粉末状固体。

5、优选地，所述电子介体包括吩嗪类、黄素类、腐殖质或醌类物质中的一种或几种。

6、优选地，所述电子介体包括腐殖质和/或酰胺化腐殖质。

7、优选地，所述电子介体还包括蒽醌。

8、优选地，腐殖质和/或酰胺化腐殖质与蒽醌的质量比为8:1。

9、优选地，使用n,n-二环己基碳二亚胺对腐殖质进行酰胺化改性。

10、优选地，所述酰胺化腐殖质的制备方法包括：

11、首先，将腐殖质粉末在氮气气氛下加热干燥5～7h，然后加入稀硝酸和硫酸，100℃下回流1.5～3h，得到羧基化腐殖质；

12、然后，加入浓度为1mg/ml的n,n-二环己基碳二亚胺的三氯甲烷溶液，在50℃下，搅拌2～4h；

13、然后，清洗除杂，干燥后，得到酰胺化腐殖质。

14、优选地，所述清洗除杂过程包括：将反应后的溶液先超声处理10min，离心分离后弃去上清液，然后加入水，再次超声处理后离心分离弃去上清液，用水清洗至少3次。

15、优选地，所述电子受体包括硫酸盐、硝酸盐、三价铁盐、铁的氧化物或腐殖酸中的一种或几种。

16、优选地，所述硫酸盐包括硫酸钠、硫酸钾或硫酸镁中的一种或几种。

17、优选地，所述硝酸盐包括硝酸钠、硝酸钾或硝酸镁中的一种或几种。

18、优选地，所述三价铁盐包括硫酸铁、硝酸铁、氯化铁或水杨酸铁中的一种或几种。

19、优选地，所述铁的氧化物包括四氧化三铁和/或赤铁矿。

20、优选地，所述电子受体包括硝酸铁。

21、优选地，所述电子受体和电子介体的质量比为100：4.5～9。

22、优选地，所述微生物菌剂包括气单胞菌属、伯克霍尔德菌属、假单胞菌属、不动杆菌属、鞘氨醇菌属、微杆菌属、红球菌属、产碱杆菌属、芽孢杆菌属、短芽孢杆菌属、苍白杆菌属、葡萄球菌属、枯草芽孢杆菌属、斯塔普氏菌属、分支杆菌属、绿湾菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、变形杆菌、拟杆菌、白腐真菌、根瘤菌或丛枝菌根真菌中的一种或几种的固体粉末状固定化菌剂。

23、优选地，所述吸附剂包括粉煤灰、改性粉煤灰、石灰、水泥、氧化钙、氧化镁、生物炭、粉末活性炭、白土或硅藻土中的一种或几种。

24、优选地，所述其他添加剂包括ph调节剂、表面活性剂、土壤改良剂、土壤疏松剂、过氧化物或固体粉末氧化剂中的一种或几种。

25、本发明的目的之二在于提供一种土壤修复方法，所述土壤修复方法包括：

26、s1获取污染土壤性质数据，所述污染土壤性质数据包括土壤类型、土壤含水率、有机质含量、污染物类型和含量及土壤ph值；

27、s2根据污染土壤性质数据配制如权利要求1～8任一项所述的土壤修复剂；

28、s3使用所述土壤修复剂对污染土进行原位修复或异位修复。

29、优选地，污染土与土壤修复剂的质量比为10～200：1。

30、优选地，在步骤s3之前，调节土壤含水率为20～50％。

31、优选地，使用所述土壤修复剂对污染土进行修复时，污染土-修复剂体系的ph值为6.5～7.5。

32、本发明的有益效果包括：

33、本发明通过在土壤修复剂中添加电子受体和电子介体，电子介体和电子受体可以促进生化反应过程中的电荷转移，加速正向反应的速率。且在生化反应过程中，电子介体从降解菌接受电子，从氧化态转换成还原态，然后再将电子传递至电子受体，由还原态转换回氧化态，提高微生物在分解有机物时将电子转移至电子受体的效率。因此电子介体和电子受体可提升微生物降解有机污染物过程中生化反应的电子传递效率，避免微生物反应过程中的电荷堆积，有利于正向反应的进行，从而提高微生物法修复有机污染土壤速率。该修复试剂对土壤有机污染修复效果明显，有机污染去除率显著提高。

技术特征：

1.一种用于有机污染的土壤修复剂，其特征在于，所述土壤修复剂包括以下重量份的各组分：

2.如权利要求1所述的用于有机污染的土壤修复剂，其特征在于，吸附剂、微生物菌剂、电子受体、电子介体和其他添加剂均为粒径小于0.1mm的粉末状固体。

3.如权利要求1所述的用于有机污染的土壤修复剂，其特征在于，所述电子介体包括吩嗪类、黄素类、腐殖质或醌类物质中的一种或几种；

4.如权利要求3所述的用于有机污染的土壤修复剂，其特征在于，使用n,n-二环己基碳二亚胺对腐殖质进行酰胺化改性；

5.如权利要求1所述的用于有机污染的土壤修复剂，其特征在于，所述电子受体包括硫酸盐、硝酸盐、三价铁盐、铁的氧化物或腐殖酸中的一种或几种；

6.如权利要求1所述的用于有机污染的土壤修复剂，其特征在于，所述微生物菌剂包括气单胞菌属、伯克霍尔德菌属、假单胞菌属、不动杆菌属、鞘氨醇菌属、微杆菌属、红球菌属、产碱杆菌属、芽孢杆菌属、短芽孢杆菌属、苍白杆菌属、葡萄球菌属、枯草芽孢杆菌属、斯塔普氏菌属、分支杆菌属、绿湾菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、变形杆菌、拟杆菌、白腐真菌、根瘤菌或丛枝菌根真菌中的一种或几种的固体粉末状固定化菌剂。

7.如权利要求1所述的用于有机污染的土壤修复剂，其特征在于，所述吸附剂包括粉煤灰、改性粉煤灰、石灰、水泥、氧化钙、氧化镁、生物炭、粉末活性炭、白土或硅藻土中的一种或几种。

8.如权利要求1所述的用于有机污染的土壤修复剂，其特征在于，所述其他添加剂包括ph调节剂、表面活性剂、土壤改良剂、土壤疏松剂、过氧化物或固体粉末氧化剂中的一种或几种。

9.一种土壤修复方法，其特征在于，所述土壤修复方法包括：

10.如权利要求9所述的土壤修复剂的应用，其特征在于，污染土与土壤修复剂的质量比为10～200：1；

技术总结本发明提供了一种用于有机污染的土壤修复剂及土壤修复方法，属于土壤修复技术领域。所述土壤修复剂通过在土壤修复剂中添加电子受体和电子介体，可以促进生化反应过程中的电荷转移，加速正向反应的速率。且在生化反应过程中，电子介体从降解菌接受电子，从氧化态转换成还原态，然后再将电子传递至电子受体，由还原态转换回氧化态，提高微生物在分解有机物时将电子转移至电子受体的效率。因此电子介体和电子受体可提升微生物降解有机污染物过程中生化反应的电子传递效率，避免微生物反应过程中的电荷堆积，有利于正向反应的进行，从而提高微生物法修复有机污染土壤速率。该修复试剂对土壤有机污染修复效果明显，有机污染去除率显著提高。技术研发人员：刘伯约,郭涛,程熠晴,王建,刘山成受保护的技术使用者：天津壹鸣环境科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30