專利名稱:化學強化濕地植物修復石油污染濕地的方法
技術領域:
本發明涉及一種石油污染濕地的修復方法,特別是一種化學強化濕地植物修復石油污染濕地的方法。
背景技術:
隨著我國經濟持續快速的發展,海上原油開發、轉運、輸送等活動日益頻繁,發生海上溢油的風險也越來越大。溢油發生后,如果不能被及時的處理,會被水體沖刷到沿岸的濕地生態系統中;濕地是位于陸生生態系統和水生生態系統之間的過渡性地帶,生長著很多濕地特征植物。濕地作為一個重要生態系統,具有多種功能和價值,被稱為“自然之腎”。 濕地在蓄洪防旱、調節氣候、控制土壤侵蝕、促淤造陸、降解環境污染等方面起著極其重要的作用。柴油作為最重要的工業用成品油之一,在運輸及使用過程中溢出進入濕地后,會對濕地土壤和植物造成嚴重的危害,造成濕地面積縮小、生物多樣性降低、污染食物鏈、濕地功能降低甚至喪失。因此迫切需要對油污濕地進行保護、修復和重建。濕地土壤是一種有機和無機的結合體,其中所含的多種微生物對油類污染物有著強大的緩沖與修復能力,濕地植物對石油烴類污染物也具有一定的吸收與降解作用。同時, 濕地植物在生長的過程中會釋放分泌物和酶類,刺激根區微生物的活性并強化微生物的降解作用。利用濕地植物和一些特殊的嗜油微生物能夠進行油類污染濕地的修復,但由于土壤顆粒與油類污染物結合后,油土分離難度大,減緩了油類污染物的降解去除速度。因此, 如何提高植物的吸收和微生物的降解是提高油污濕地環境修復效率的關鍵。研究表明,土壤中有機污染物的脫附和植物/微生物可利用性是限制植物修復效率的主要因素。因此,改善石油污染土壤的性質,調控影響修復效率的因素對于提高修復效果具有極其重要的作用。通過采取工程措施改良土壤環境可增加石油污染物的生物可利用性,提供更加適宜本土石油烴降解微生物的土壤環境條件,能夠刺激本土石油烴降解微生物的生長和繁殖,提高本土石油烴降解微生物自身的降解能力,從而加速石油污染物的降解效率,提高石油污染濕地的修復效果。表面活性劑增溶修復(Surfactant-enhanced remediation, SER)是利用表面活性劑對疏水性有機物的洗脫作用和對土壤溶液中有機污染物生物可利用性的影響,提高有機污染物的植物積累和微生物降解作用,以此提高污染土壤的修復效率。一些研究者通過研究證明了這一觀點。但是,之前研究所用的表面活性劑多為易造成二次污染的化學表面活性劑;少數使用生物表面活性劑的研究也取得了一定的成果,雖然生物表面活性劑具有高效的表面活性或乳化活性、低毒或無毒、易于生物降解、環境友好等特點,但是生物表面活性劑生產量有限,成本較高。這些缺點都一定程度的阻礙了該技術的發展。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中的問題,提供一種化學強化濕地植物修復石油污染濕地的方法。
烷基糖苷,簡稱APG,是由可再生資源天然脂肪醇和葡萄糖合成的,是一種性能較全面的新型非離子表面活性劑,兼具普通非離子和陰離子表面活性劑的特性,具有高表面活性、良好的生態安全性和相溶性,是國際公認的首選“綠色”功能性表面活性劑。同時,生成烷基糖苷的基本材料都是可再生資源,廉價易得。而薦草是黃浦江-長江口濕地中的最典型的濕地植物,前期基礎研究已證實薦草對于油類污染物具有一定的去除作用,因此通過添加烷基糖苷為強化其在油污濕地環境生態修復發揮重要作用。為了達到上述目的,本發明采用如下技術方案
一種化學強化濕地植物修復石油污染濕地的方法,其特征在于該方法的具體步驟為在含有薦草植物的待修復油污污染濕地上,按3(T50mg/m2的計量,噴灑表面活性劑烷基糖苷, 間隔一定時期重復噴灑,至濕地油污含量達到環境標準要求。上述的待修復污油污污染濕地為柴油污染濕地、汽油污染濕地或原油污染濕地。上述的噴灑表面活性劑時,表面活性劑采用濃度為30 50mg/L的溶液。上述的間隔一定時期為每隔5 7天噴灑一次。上述的噴灑表面活性劑的噴灑高度為薦草植物葉片以下,以保證噴灑在植物生長的濕地土壤中。本發明方法是通過化學強化的技術手段,提供一種油污污染濕地土壤修復的化學強化植物修復方法,增加烴類污染物的解吸作用,提高污染物的生物可利用性,提高微生物活性、刺激本土石油烴降解微生物生長繁殖,以實現濕地油污污染土壤的高效修復。本發明與其他化學強化修復技術相比具有以下突出的實質性特點和顯著進步
1)不引進外源降解菌,不需另外種植其他植物,對原有的濕地生態系統不會造成二次污染和生態環境破壞;
2)技術工藝簡單,操作簡便,易于實施;
3)所需添加試劑的生產原料來源廣泛,價格低廉,修復成本低;
4)APG在環境中會被徹底降解,不會造成二次污染;
5)有助于改善因污染引起的土壤退化和生產力下降等一系列問題,從而恢復當地的生物多樣性;
6)對油污濕地環境的修復效率高,修復效果好;
7)這項發明提供了一種適宜用于大面積濕地油類污染環境的修復技術。
圖1為本發明所使用的烷基糖苷對濕地植物生長的影響特征2為本發明所使用的烷基糖苷對濕地土壤微生物數量的影響特征3為本發明所使用的烷基糖苷對濕地土壤微生物活性的影響特征4為本發明所使用的烷基糖苷對濕地植物修復效率影響的特征圖。具體的實施方式
本發明的具體的實施方式如下 (I)APG對濕地植物(薦草)生長的影響
1)實施準備與過程薦草種子經催芽、育苗,預培養15d左右后,選擇
大小均勻的薦草幼苗移栽到盆栽土壤中,每盆中移栽10棵。實驗用18個花盆進行,其中每3個為一組。在盆栽試驗期間按照正常的栽培措施管理,其中每7天(前期研究發現,APG進入土壤后,在7天的時間內就可被土壤中的微生物完全降解)分別對各實驗組用不同濃度的 APG溶液澆灌,濃度梯度分別為0,10,20,30,40,50mg/L。盆栽試驗的日均溫度為25°C,夜均溫度為18°C ;盆栽試驗周期為20d。2)實施結果與討論20d后,收獲薦草,將植株洗凈、用濾紙吸干表面水分后立即稱量其鮮重;然后將樣品在烘箱中于70°C恒溫1 烘至完全干燥,將干燥的植物樣品稱重以計算生物量,以此評價APG對薦草生長的影響。結果見圖1。圖1顯示了不同濃度APG處理下,土培的薦草的干重和濕重大小。結果表明,在添加表面活性劑后,收獲的各處理薦草的生物量在l(T40mg/L濃度下并無明顯差異,與對照(未加APG)相比,50mg/L高濃度APG處理下薦草生物量還有所減少。因此實施中選擇 l(T40mg/L范圍的濃度即可,因而選擇較低的10mg/L的APG濃度噴灑就可以了。(2) APG對濕地土壤微生物數量及活性的影響
1) 實施方法如前面實驗設計,在第20d的時候取盆栽土,以CFU稀釋平板計數法測定土樣中的活性微生物數量,以熒光素雙醋酸酯(FDA)法測定土壤的微生物活性。2) 實施結果與討論用CFU稀釋平板計數法測定的油污土樣中的活性微生物數量如圖2。從圖2可以看出,在低濃度時,APG對微生物數量的影響不大,與對照組相比并無明顯差異;而在2(T40mg/L范圍內,隨著APG濃度的增大,微生物數量顯著增多;超過 40mg/L時,微生物數量又逐漸下降。說明在一定的濃度范圍內,APG不會抑制土壤中微生物的生長繁殖,反而可以在一定程度上提高土壤中微生物數量。因此APG濃度范圍控制在 3(T40mg/L內比較合適。以熒光素雙醋酸酯(FDA)法測定土壤的微生物活性特征如圖3所示。圖3顯示了不同濃度APG處理下,土培實驗中微生物活性的變化情況。由圖3可得出,在(T50mg/L的濃度范圍內,隨著濃度的升高,微生物活性逐漸升高,在3(T40mg/L濃度范圍達到高值;當超過40mg/L時,微生物活性逐漸下降。說明在一定濃度范圍內,APG有助于土壤中微生物活性的提高,控制在3(T40mg/L濃度范圍比較適宜。(3) APG對濕地植物修復柴油效率影響
1) 實施方法油污土配制在無污染的土壤中加入一定量的柴油,配制成柴油濃度為10000 mg/kg的油污土。選擇大小均勻的薦草幼苗移栽到添加石油烴的盆栽土壤中,每盆中移栽10棵。實驗用18個試驗花盆進行,其中每3個為一組平行樣。在盆栽試驗期間按照正常的栽培措施管理,每7d用含有不同APG濃度的水溶液噴灑,濃度梯度設置分別為 0,10,20,30,40&50mg/L。盆栽試驗的日均溫度為25°C,夜均溫度為18°C ;盆栽試驗周期為 90d。2) 實施結果與討論90d后,對盆栽土中柴油污染物的含量利用重量法進行測定,根據盆栽土中原始柴油污染物含量計算得出的柴油污染物的降解率數據如圖4。由圖4 可得出,隨著APG濃度的增加,薦草修復柴油污染物的降解率也逐漸增高,雖然在低濃度時效果不是很明顯,在2(T40ml/L范圍內促進作用明顯增強,尤其是在30及40mg/L時,柴油降解率可達到90. 39%,是對照組(不加APG)的1. 7倍。證明一定濃度的APG對薦草修復柴油污染土壤具有顯著的促進作用。綜合來看,在3(T40mg/L濃度范圍內,APG可以比較顯著地提高土壤中微生物的活性、刺激本土石油烴降解微生物的生長繁殖,使柴油污染物的降解率得到明顯提高。該項發明在具體實施過程中,可以使用30mg/L的APG水溶液進行強化薦草修復柴油污染的濕地環境,并可達到成本低、效果好的修復結果。 本發明在添加適當配比的APG強化劑時,可強化柴油污染濕地的凈化功能,而且 APG強化劑價廉易得,本發明操作過程簡單易行,在促進柴油類污染物去除的同時,不會對濕地環境產生二次污染,屬于環境友好型環境修復技術,可以為APG強化植物修復有機類污染環境提供一定的技術支持。
權利要求
1.一種化學強化濕地植物修復石油污染濕地的方法,其特征在于該方法的具體步驟為在含有薦草植物的待修復油污污染濕地上,按3(T50mg/m2的計量,噴灑表面活性劑烷基糖苷,間隔一定時期重復噴灑,至濕地油污含量達到環境標準要求。
2.根據權利要求1所述的化學強化濕地植物修復石油污染濕地的方法,其特征在于所述的待修復污油污污染濕地為柴油污染濕地、汽油污染濕地或原油污染濕地。
3.如權利要求1或2所述的化學強化濕地植物修復石油污染濕地的方法,其特征在于所述的噴灑表面活性劑時,表面活性劑采用濃度為30 50mg/L的溶液。
4.如權利要求1或2所述的化學強化濕地植物修復石油污染濕地的方法,其特征在于所述的間隔一定時期為每隔5 7天噴灑一次。
5.如權利要求1或2所述的化學強化濕地植物修復石油污染濕地的方法,其特征在于所述的噴灑表面活性劑的噴灑高度為薦草植物葉片以下,以保證噴灑在植物生長的濕地土壤中。
全文摘要
本發明涉及一種化學強化濕地植物修復石油污染濕地的方法。該方法的具體步驟為在原生態石油污染濕地上,按30~50mg/m2的計量,噴灑表面活性劑烷基糖苷,間隔一定時期重復噴灑,至濕地石油含量達到環境標準要求。本發明方法充分利用其原有的自凈功能,通過添加表面活性劑強化的技術手段,加大污染物的解吸,提高柴油的生物可利用性,提高微生物活性、刺激本土石油烴降解微生物生長繁殖以實現濕地柴油污染土壤修復效率的提高。結果證明,添加適當配比的APG強化劑對于提高濕地系統的自凈功能具有促進和強化作用,同時為APG強化植物修復有機類污染環境提供一定的技術支持。
文檔編號B09C1/08GK102441565SQ20111032447
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月24日 優先權日2011年10月24日
發明者劉發輝, 劉曉艷, 劉珊珊, 胡艷, 鄒君臣, 陳麗莎, 顧婷, 魏靜 申請人:上海大學