堆肥法生物修复多环芳烃污染土壤
土壤污染治理与修复技术
土壤污染治理与修复技术土壤污染是当今社会面临的严重环境问题之一。
随着工业化和城市化的快速发展，大量的工业废物和污染物被排放到土壤中，导致土壤质量下降，对生态系统和人类健康造成严重威胁。
因此，土壤污染治理与修复技术成为了迫切需要解决的问题。
一、土壤污染治理技术1.1 土壤修复原则对于不同类型的土壤污染，需要采用不同的修复原则。
常见的修复原则包括物理修复、化学修复和生物修复。
1.2 物理治理技术物理治理技术是利用物理手段将有害物质从土壤中分离出来或改变其形态，以减少其对环境和人体造成的危害。
常见的物理治理技术包括热解、蒸汽提取、电动力场等。
1.3 化学治理技术化学治理技术是利用化学方法将有害物质转变为无害或减少其毒性。
常见的化学治理技术包括氧化还原法、酸碱中和法、络合剂法等。
1.4 生物治理技术生物治理技术是利用生物体或生物过程来修复土壤污染。
常见的生物治理技术包括植物修复、微生物修复和土壤堆肥等。
二、土壤污染修复技术2.1 植物修复技术植物修复是利用植物的吸收、转运和转化能力来减少或清除土壤中的有害污染物。
常见的植物修复技术包括悬浮液培养法、土壤堆肥法和农田种植法等。
2.2 微生物修复技术微生物修复是利用微生物的代谢活性来降解有害污染物或将其转化为无害化合物。
常见的微生物修复技术包括菌种增殖法、菌种接种法和菌根共培养法等。
2.3 土壤堆肥技术土壤堆肥是将有机废弃材料与土壤混合，通过微生态过程降解有机废弃材料中的有害成分，使其转化为稳定性较高的有机质。
常见的土壤堆肥技术包括堆肥堆制法、厌氧发酵法和静态堆肥法等。
三、土壤污染治理与修复案例3.1 污染土壤的修复与农田种植在农田种植中，可以通过悬浮液培养法和土壤堆肥法等技术，将有机废弃物与农田土壤混合，促进有害物质的降解和转化，提高农田土壤质量。
3.2 工业废弃物污染地区的修复对于工业废弃物污染地区，可以采用化学治理技术和生物治理技术相结合的方法。
通过酸碱中和、氧化还原等化学方法将有害污染物转变为无害或减少其毒性，并利用悬浮液培养法、菌种增殖法等生物修复技术进一步降解有害污染物。
多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统[实用新型专利]
![多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d8200fb9ad02de80d5d84051.png)
专利名称：多环芳烃污染土壤植物修复模拟试验系统专利类型：实用新型专利
发明人：孟梁,郭琳,李炳智,高洁,杨洁,朱江,朱杰,喻恺申请号：CN201320647283.X
申请日：20131018
公开号：CN203526192U
公开日：
20140409
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种多环芳烃污染土壤的植物修复模拟试验系统。
该系统包括依次连接的供水装置、喷淋系统、植物处理槽、液体缓冲槽和液体回收瓶，供水装置由无机营养盐储液瓶和有机碳源储液瓶并联后与微纳米气泡发生器、蠕动泵顺序相连组成；喷淋系统由若干喷头和与之相连的供水管网组成，喷头置于植物处理槽中；植物处理槽通过多孔布水隔板与液体缓冲槽连通；植物处理槽内种植高效修复植物，并安装若干药剂投加井和土壤气体监测井；植物处理槽侧壁设有土壤取样孔。
本实用新型设计灵活、操作简便、可控性强、成本低廉且无二次污染，有助于植物修复多环芳烃污染土壤的强化措施研发及作用机制探讨，也可用于模拟其它有机污染土壤的植物修复过程。
申请人：上海市环境科学研究院
地址：200233 上海市徐汇区钦州路508号
国籍：CN
代理机构：上海精晟知识产权代理有限公司
代理人：肖爱华
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土壤污染治理
土壤污染治理近些年来，土壤污染的问题日益严重，给环境和人们的健康带来了巨大的威胁。
为了解决土壤污染问题，科学家们提出了各种治理方法和技术。
本文将重点介绍土壤污染治理的一些有效手段以及它们的应用。
一、土壤污染的治理方法1. 生物修复法生物修复法是利用生物体来降解、转化或吸附土壤中的有毒有害物质的一种方法。
例如，可以利用细菌、真菌等微生物来分解土壤中的有机污染物，将其转化为无毒或低毒物质。
此外，一些植物也具有吸附重金属等有害物质的能力，可以通过植物修复来改善受污染的土壤。
2. 土壤热解法土壤热解法是利用高温将有机污染物分解为二氧化碳、水和无机物的方法。
这种方法可以有效降低土壤中有机污染物的浓度，并改善土壤质量。
然而，这种方法需要大量的能源和设备，因此在实际应用中受到了一定的限制。
3. 土壤固化/稳定化土壤固化/稳定化是通过添加类似水泥的材料来固化或稳定土壤中的有害物质，使其减少对周围环境的危害。
这种方法能够有效降低土壤中有害物质的迁移和释放，但是也存在一定的技术难题，比如固化材料的选择和添加剂的控制等。
4. 土壤水浸法土壤水浸法是通过将污染土壤置于水中，利用水的溶解作用将有害物质从土壤中迁移至水中，从而减少土壤中的污染物浓度。
这种方法操作简单，成本较低，对于一些易溶于水的有害物质有较好的效果。
但是，也需要注意处理后的废水处理问题，防止废水进一步污染环境。
二、土壤污染治理技术的应用1. 城市土壤修复城市土壤污染是一种普遍存在的问题，主要源自工业废物排放、农药、重金属等污染物的积累。
在城市土壤修复中，生物修复法经常被应用于处理有机污染物，比如利用细菌和真菌来降解工业废物中的有机化合物。
此外，土壤固化/稳定化技术也被广泛用于处理含有重金属等有害物质的城市土壤。
2. 农田土壤治理农田土壤是农作物的重要基础，然而长期的农药、化肥使用以及农业生活废弃物的堆放往往导致农田土壤污染。
为了治理农田土壤污染，可采用植物修复、土壤热解等方法。
多环芳烃的生物修复
多环芳烃的生物修复多环芳烃（PAHs）是一类由苯环连接而成的有机化合物，它们具有高度的毒性和持久性，对环境和人类健康造成严重威胁。
由于多环芳烃在石油燃烧、工业生产和废弃物处理等过程中的广泛存在，它们的污染问题已成为全球环境保护的重点。
为了解决多环芳烃的污染问题，科学家们提出了多种生物修复方法，利用微生物和植物的活性来降解和清除多环芳烃，以恢复受污染环境的生态系统。
生物修复是一种利用生物活性物质来修复环境污染的方法，与传统的物理和化学方法相比，生物修复具有成本低、效果持久、环境友好等优势。
在多环芳烃的生物修复中，微生物和植物是最常用的生物修复剂。
微生物修复是利用微生物降解多环芳烃的过程。
微生物在自然界中广泛存在，它们具有多样的代谢途径和酶系统，能够降解多环芳烃为无毒的代谢产物。
通过培养和应用特定的降解菌株，可以加速多环芳烃的降解过程。
例如，革兰氏阴性细菌Pseudomonas和革兰氏阳性细菌Bacillus属的菌株被广泛应用于多环芳烃的生物修复中。
此外，一些共生微生物和土壤中的微生物群落也能协同作用，提高多环芳烃的降解效率。
植物修复是利用植物的吸收、转运和降解能力修复多环芳烃的方法。
植物通过根系吸收土壤中的多环芳烃，经由根系和茎叶的转运作用将多环芳烃送入植物体内，再通过植物体内的代谢途径将其降解为无毒的代谢产物。
植物修复具有生态友好、成本低廉等优势，并且可以同时修复土壤和水体中的多环芳烃污染。
一些植物如拟南芥、菸草、夜来香等被广泛研究用于多环芳烃的生物修复。
在多环芳烃的生物修复过程中，除了微生物和植物的应用外，还可以通过改变环境条件来促进降解反应。
例如，调整土壤的pH值、添加营养物质和辅助剂等都可以提高多环芳烃的降解效率。
此外，还可以利用生物技术手段改造微生物和植物的代谢途径，提高其降解能力和适应性。
然而，多环芳烃的生物修复也面临一些挑战。
首先，多环芳烃的降解速率较慢，修复周期较长。
其次，多环芳烃在土壤中的迁移和转化过程复杂，容易形成难以降解的残留物。
微生物降解土壤中多环芳烃的研究进展
微生物降解土壤中多环芳烃的研究进展多环芳烃（PAHs）是一类广泛存在于环境中的重要环境污染物，其对环境与人类健康产生严重的危害。
目前，土壤中多环芳烃污染问题日益突出，因此，如何高效地降解多环芳烃成为环保领域的一个热门课题。
微生物降解土壤中多环芳烃的研究已成为PAHs降解技术中的一个重要方向。
1. 微生物降解PAHs的机理微生物降解PAHs的机理主要包括：1）微生物菌株能够通过PAHs与一种称为氧酶P450的酶结合来进行排斥作用，减少PAHs与细胞成分的接触；2）细胞表面附着菌株能够通过表面胶体物质、黏附性蛋白以及细胞表面的电荷作用与PAHs进行直接接触；3）利用细胞外生物膜(microbial extracellular membrane)为介质，将PAHs转运至微生物菌株内部，或者从细胞内部向外排放PAHs。
微生物降解PAHs的实际过程是由一系列酶介导的反应过程组成，其中涉及到氧化酶、脱氢酶等酶类，最终将PAHs分解为CO2和H2O。
另外，微生物菌株的降解能力主要与PAHs 分析学结构、磨细程度、环境因素等相关。
2. 自然降解和微生物降解的比较自然降解和微生物降解PAHs的差别主要体现在速度和效率方面。
自然降解的速度较慢，需要较长时间才能将PAHs分解为无毒的化合物。
而微生物降解具有速度快、成本低、环保无害等优点，其降解效率高，可以明显缩短降解周期。
考虑到微生物降解的这些优势，如何选择最合适的微生物菌株，利用生物修复技术处理土壤中的PAHs污染已成为研究热点。
微生物降解PAHs的效果受到多个因素的影响，其中最主要的因素包括：1）PAHs的性质，如单环或多环、溶解度、挥发性等；2）微生物菌株的种类、数量、代谢途径等；3）环境温度、pH值、水分、氧气含量等环境因素；4）PAHs的初始浓度和污染程度。
微生物降解PAHs具有很高的应用前景，尤其是在土壤修复中的应用。
生物修复技术是一种相对较新的污染物处理方法，除了微生物降解PAHs外，还包括微生物植物修补法(Microbial-phytoremediation)，土壤堆肥化法化法(Soil composting)等。
多环芳烃污染土壤植物修复技术
微生物群
原油污染土壤
每5克土壤接种2%于40%无盐培养基且在室温下黑暗处理30天的菌群。
苊、萘、蒽、萤蒽、菲、二苯并萘、茀、苯并芘、苯并(b)萤蒽、苯并(k)萤蒽、苯并(a)萤蒽、二苯并(a)蒽、苯并(g,h,i)芘
多环芳烃污染土壤植物修复技术
接种菌类
土壤污染类型
步骤
目标污染物
土著微生物
柴油污染土壤
每平方米土壤施用1克尿素及0.43克过硫酸钙及5.5克生石灰粉末，每周一次对表层15厘米的土壤进行翻耕
萘、菲、芘、1,2,3,4甲基吡啶、多环芳烃
白腐真菌
储油罐污染土壤、砂土、黏土、壤土
每吨土壤需要1吨的秸秆，并需要保持水分含量为5%。
厌氧噬PAH降解菌
有机泄漏污染土壤
模拟实验中，每0.5克土壤中加入1毫升液体菌，置于30℃环境中避光处理90天
菲、蒽、芘、苊、中使用220毫升含PAH、葡萄糖、醋酸酯的醋酸或水的溶液于厌氧反应器中18天
联二苯、茀、菲、芘
蚯蚓
有机泄漏污染沙质土
模拟实验中，每650克土壤中投放5只蚯蚓，于15℃环境中遮光处理60天
菲、萤蒽
白腐菌
煤焦油污染土壤
生物反应器中温度分别为38℃, 55℃，70℃保持56天
二苯并噻吩、、萤蒽、菲、二苯并萘、茀、苯并芘、苯并(b)萤蒽、苯并(k)萤蒽、苯并(a)萤蒽、二苯并(a)蒽、苯并(g,h,i)芘、二苯并(a,h)蒽
生物修复技术在污染土壤治理中的应用
生物修复技术在污染土壤治理中的应用一、生物修复技术概述生物修复技术是指利用微生物、植物或动物等生物体来修复、净化污染土壤的技术。
相比传统的物理和化学方法，生物修复技术具有操作简单、成本低廉、不会产生二次污染等优势。
生物修复技术可以分为生物激活、生物修复和生物隔离三类。
生物激活是通过引入适合的微生物、添加营养物质等方式，来增加土壤中的微生物种类和数量，从而加速土壤中的有机物降解过程。
生物修复是利用细菌、真菌、藻类等微生物降解有机物或修复重金属污染土壤的技术。
生物隔离是利用植物等生物体吸收重金属等有害物质的技术。
在有机物污染土壤治理中，生物修复技术常用于石油污染土壤、农药残留土壤、有机物废弃物填埋场土壤等的修复。
石油污染土壤中常用的生物修复方法包括原位生物修复和外部堆肥法。
原位生物修复是指通过选择适合的微生物菌种和添加适量的营养物质，直接在受污染土壤中进行污染物降解。
外部堆肥法则是将受污染的土壤挖掘出来进行堆肥处理，再重新覆盖至原来位置。
这两种方法能够有效地降解石油污染土壤中的有机物，并且成本较低、效果显著。
农药残留土壤的治理常采用生物激活技术。
通过添加一定种类和数量的微生物菌种和适量的营养物质，激活土壤中的微生物菌群，从而加速土壤中农药残留的降解过程。
还可以利用植物的吸附作用对土壤中的残留农药进行隔离。
在有机物废弃物填埋场土壤的修复中，生物修复技术也能够有效地降解土壤中的有机物污染物，并且可以降低填埋场的环境风险。
生物修复技术在有机物污染土壤治理中具有较好的应用前景，但在实际工程应用中仍然存在一些挑战，需要进一步加强研究和技术改进。
重金属是一类对人体健康有害的污染物，常出现在工矿区、冶炼厂和化工厂周边的土壤中。
传统的重金属污染土壤治理方法多采用物理或化学的方法，如土壤剥离、化学还原和化学稳定等。
这些方法不仅成本高昂，且难以根治污染问题。
生物修复技术在重金属污染土壤治理中备受瞩目。
生物修复技术在重金属污染土壤治理中的应用主要包括生物修复和植物吸收两种方法。
固定化微生物技术修复PAHs污染土壤的研究进展
固定化微生物技术修复PAHs污染土 壤的研究进展
基本内容
固定化微生物技术修复多环芳烃（PAHs）污染土壤的研究进展
多环芳烃（PAHs）是一种具有致癌性和基因毒性的有机污染物，在环境中广 泛存在并严重危害人类健康。土壤是PAHs的重要污染源之一，因此，修复PAHs污 染土壤具有重要意义。近年来，固定化微生物技术作为一种新型的污染修复技术， 在PAHs污染土壤修复方面展示了良好的应用前景。本次演示将介绍固定化微生物 技术修复PAHs污染土壤的研究进展。
在过去的几十年里，微生物修复技术得到了广泛。尤其是近年来，随着基因 组学、生物信息学和生物工程学的快速发展，微生物修复技术取得了显著进展。 其中，基因工程、生物传感器、植物修复和微生物联合应用等方面是研究的前沿 和热点。然而，这些技术在应用过程中仍存在一定的问题和局限性。例如，基因 工程菌的稳定性、生物传感器的灵敏度、植物修复的效率以及微生物联合应用的 效果等都需要进一步优化和提升。
研究现状
微生物修复技术按作用方式可分为接种微生物、促进微生物和生物反应器三 大类。接种微生物是通过向污染土壤中添加具有分解污染物能力的微生物，促进 其生长繁殖，从而实现污染物降解。促进微生物则是通过向土壤中添加营养物质， 改善土壤环境，促进土著微生物对污染物的降解。
生物反应器是将污染土壤置于生物反应器中，通过微生物的作用实现污染物 降解，同时对降解产物进行回收和利用。这些方法在重金属、有机物和复合污染 土壤修复方面均取得了显著成果。
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堆肥法生物修复多环芳烃污染土壤
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon, PAHs)是指两个或两个以上的苯环排列组成的化合物。
PAHs的共轭体系使其具有低溶解性和较强的憎水性,能强烈地分配到土壤有机质中,土壤已成为PAHs的重要归宿,承担着其90%以上
的环境负荷。
进入上壤的多环芳烃,对人类健康和整个生态系统的安全构成了巨大的威胁。
多环芳烃在环境中的分布及积累及其对人体健康潜在的威胁已引起世界各国的
高度重视。
美国国家环保局(EPA)将16种PAHs列为优先污染物,我国也早把PAHs列入环境优先监测的污染物黑名单。
因此,去除污染土壤中的PAHs就具有重要的现实意义。
本文采用强制通风堆肥法修复PAHs污染土壤,通过试验研究,优化和强化PAHs污染土壤的堆肥生物修复效果,为我国堆肥生物修复PAHs污染土壤探索新
途径和提供技术支持。
对供试土壤中的16种PAHs含量分析结果表明：焦化厂土壤中PAHs的总含量在高达504 mg/kg,在16种PAHs中2-3环类PAHs的含量低
于4-6环类PAHs的含量,其中4-6环类PAHs的含量占总PAHs含量的70%以上。
通过批量实验研究,考察了不同猪粪添加比例下的PAHs降解效果,优化了猪粪添加比例。
研究结果表明,在猪粪：土壤：锯末混合比例分别为1：1：1、1.5：1：1、0.8：1：1的试验中,猪粪：土壤：锯末混合比例为1：1：l的堆体16种总PAHs的平均降解率及低、中、高环类PAHs的平均降解率均高于1.5：1：1、0.8：1：1两个比例的堆体,其16种总PAHs的平均降解率及低、中、高环类PAHs 的平均降解率分别为64.05%、77.79%、63.81%、63.58%；堆料中的总PAHs的含
量由原来的144.7 mg/kg降低至14.51 mg/kg,对PAHs有着比较好的降解率。
眷、冬两季的反应器堆肥试验表明：春、冬两季试验中,猪粪：土壤：锯末混合比例为1：1：1的堆体,其PAHs降解率均高于混合比例为3：1：1的堆体；冬季试验时堆体中PAHs的降解率高于春季,其中冬季混合比例为1：1：1的堆体其16种总PAHs的降解率与低、中、高环类PAHs的降解率分别为：78.97%、70.57%、81.71%、79.51%,堆肥结束时堆体中16种PAHs的总含量为9.46 mg/kg,对PAHs 的去除效果明显。
在优化猪粪添加比例的试验基础上,通过正交试验,考察和比较了非离子表面活性剂吐温-80及生物表面活性剂鼠李糖脂的添加浓度及温度、堆肥时间对PAHs污染土壤堆肥生物修复效果的影响,结果表明,在非离子表面活性剂吐温-80的添加浓度为4CMC、堆体温度维持在25℃-35℃、堆肥时间为21 d 时,16种PAHs的降解率达到最大值。
表面活性剂强化堆肥修复受PAHs污染土壤试验结果表明,在添加4CMC的吐温-80,于三天后使用25℃循环水浴一周,周期性进行补水的放置于温室的堆体,
其PAHs降解率高于其它控制条件下堆体的降解率,其中堆体的低、中、高环类PAHs及16种PAHs的总平均降解率分别为45.44%、12.35%、24.23%、18.92%；且放置于温室中的3个堆体的PAHs降解效果优于室外环境堆体,室外环境堆体的PAHs基本未被降解；在堆肥过程中,降解PAHs的主要微生物种类为芽孢杆菌与
白腐菌,其所占比例分别为10-40%与5～30%。
通过批量和堆肥反应器的试验研究,初步得出了堆肥过程的优化控制参数：通过周期性的补水,使堆料的含水率保持在50-60%之间；对比未进行任何处理的被污染焦化厂土襄,通过添加猪粪进行堆肥处置后,土壤中的PAHs含量已经有所减少,达到了生物修复被污染土壤的目的。