本發明涉及一種利用物理方法和生物方法聯合作用提高石油污染土壤使用效率的方法，具體地說是一種利用芒草、生物炭和養豬廢水提高石油污染土壤利用率的方法。
背景技術：
在石油開發、運輸、貯藏和加工等過程中因石油的跑冒滴漏等原因進入到土壤環境當中，造成土壤的石油污染。石油類污染物進入土壤環境中后，破壞土壤原有結構，致使土壤通透性降低，同時影響了土壤中營養元素的比例協調，進而影響土壤中微生物生存和植物的生長，造成土地資源浪費。
技術實現要素：
針對目前石油污染土壤利用率不高的問題，本發明提供了一種簡單易行、高效、廢棄物資源化利用的石油污染土壤使用方法: 一種利用芒草、生物炭和養豬廢水提高石油污染土壤利用率的方法。
本發明的目的主要通過以下技術方案來實現：
一種利用芒草、生物炭和養豬廢水提高石油污染土壤利用率的方法，采用以下步驟：
(1) 原料預處理：
收集農田內剩余的玉米秸稈、水稻秸稈，選擇平整、干燥的地面，將玉米秸稈和水稻秸稈晾干，備用；
(2) 生物炭材料的制備：
將晾干的玉米秸稈用切割機截成段，將水稻秸稈一部分截成段，另一部分粉碎；將上述準備好的原料置于坩堝中，密封后在氣氛箱式爐中進行炭化，在300℃缺氧裂解3 h，制備得到生物炭；
(3) 復合材料的制備：
將玉米秸稈生物炭和水稻秸稈生物炭以質量比1?1的比例混合，得復合材料；
(4) 復合材料與養豬廢水的混合：
準備好底部密封的箱體，加入養豬廢水，將復合材料浸泡入養豬廢水12h，混勻待用；
(5) 將采集到的石油污染土壤進行預處理后，放入統一規格的培養箱內，以風干土壤為基準，加入浸泡后混勻的復合材料，向加入復合材料后的土壤中噴灑養豬廢水，同時翻攪；
(6) 將芒草種子用培養皿水培，膨脹出芽后待播種，土壤處理60d后，將膨脹出芽后的芒草種子播種到培養箱內，在播種前，將培養箱內土壤翻攪松土，播種后覆土1.0cm，噴灑自來水保持濕潤；同時設置對照組，將未經過前期處理的土壤同樣播種膨脹出芽的芒草種子，后續操作與處理組相同；芒草播種4個月后，測定芒草存活率、生物量及土壤中總石油烴含量變化。
本發明具有如下優點：
1、與現有技術相比，本發明制備得到的復合生物炭材料包括粉末狀、小顆粒和中等粒徑長度的生物炭，而非單一形狀和大小的材料，能夠在不同程度上改善石油污染土壤的通透性。本發明還利用了養豬廢水富含N、P營養元素的特性，能夠補充植物生長所必需的營養。同時利用生物炭的疏松多孔等特征，浸泡后的混合材料能夠將富含N、P營養元素的養豬廢水充分帶入到石油污染土壤中，有效調節土壤中的C?N?P。經過上述處理，石油污染土壤的透氣性、蓄水性和營養元素的比例都得到有效改善，為植物生長提供條件。芒草具有發達的根系，與其他植物相比，在石油污染土壤中生長能力更強，通過生物炭和養豬廢水處理后，土壤性質有所改善，芒草的生長狀況更佳。芒草作為多年生能源植物，生物量大，燃燒充分，可用于發電、供熱，能夠提供更多能量。
2、在處理效果方面具有很強可行性。
不同粒徑生物炭混合養豬廢水加入到石油污染土壤后，經過水分調節和翻攪，在60d內對土壤結構、孔隙度、N、P等都起到了調節作用，種植芒草4個月后，與對照組相比，植株的存活率、生物量有顯著提高，分別提高56.3%和42.7。通過對照組和處理組的總石油烴含量比較可得，處理組總石油烴含量降低了45.38，生物炭、養豬廢水和芒草的聯合處理對石油污染土壤中總石油烴起到減少作用。
3、易于操作。本發明操作方便，針對石油污染土壤利用率提高的方法簡單，在石油污染土壤中加入混合養豬廢水的生物炭，定期澆水和翻攪后種植芒草，保持水分適度即可。
4、無二次污染。本發明在添加玉米秸稈、水稻秸稈生物炭和養豬廢水來改善石油污染土壤性質的基礎上種植芒草，所添加物質不含其他化學物質，不會對土壤造成二次污染。
5、該技術的成本較低，利用生物炭混合養豬廢水及種植芒草來提高石油污染土壤的利用率，與其他方法相比，既經濟適用，又可大面積推廣應用。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明。本發明的保護范圍不僅局限于下列內容的表述。
實施例1
一種利用芒草、生物炭和養豬廢水提高石油污染土壤利用率的方法，采用以下步驟：
(1) 原料預處理:
收集農田內剩余的玉米秸稈、水稻秸稈，選擇平整、干燥的地面，將玉米秸稈和水稻秸稈晾干，備用；
(2) 生物炭材料的制備:
將晾干的玉米秸稈用切割機截成0.5cm和1cm長的段，將水稻秸稈一部分截成0.5cm長的段，另一部分粉碎，過40目篩，；0.5cm和1cm長的玉米秸稈按質量比1?1混合，0.5cm長和過40目篩的水稻秸稈粉末按質量比1?1混合。將上述準備好的原料置于坩堝中，密封后在氣氛箱式爐中進行炭化，在300℃缺氧裂解3 h，制備得到生物炭；
(3) 復合材料的制備：
將玉米秸稈生物炭和水稻秸稈生物炭以質量比1?1的比例混合，得復合材料；
(4) 復合材料與養豬廢水的混合：
準備好底部密封的箱體，加入養豬廢水，將復合材料浸泡入養豬廢水12h，混勻待用；
(5) 將采集到的石油污染土壤進行預處理后，放入統一規格的培養箱內，培養箱箱體大小為60cm ×40cm ×40cm。以風干土壤為基準，加入浸泡后混勻的復合材料，向加入復合材料后的土壤中噴灑養豬廢水，同時翻攪；按重量百分含量計，復合材料添加至風干土壤中的比例按生物炭干重計算為5%～8%。每隔3天翻攪土壤一次，每隔6天用養豬廢水補充水分，并保持土壤水分含量為50%～60%。
(6) 將芒草種子用培養皿水培，膨脹出芽后待播種，土壤處理60d后，將膨脹出芽后的芒草種子播種到培養箱內，在播種前，將培養箱內土壤翻攪松土，播種后覆土1.0cm，噴灑自來水保持濕潤；同時設置對照組，將未經過前期處理的土壤同樣播種膨脹出芽的芒草種子，后續操作與處理組相同；芒草播種4個月后，測定芒草存活率、生物量及土壤中總石油烴含量變化；所述的步驟（6）中培養箱內芒草出芽后，每周補充一次水分，每月補充養豬廢水一次，保持培養箱內水分含量為50%～60%。
實施例2
一種利用芒草、生物炭和養豬廢水提高石油污染土壤利用率的方法，采用以下步驟：
(1) 原料預處理:
收集農田內剩余的玉米秸稈、水稻秸稈，選擇平整、干燥的地面，將玉米秸稈和水稻秸稈晾干，備用。
(2) 生物炭材料的制備:
將晾干的玉米秸稈用切割機截成0.5cm、1cm長的段，將水稻秸稈截成0.5cm長的段，另一部分粉碎，過40目篩。將上述準備好的原料置于坩堝中，密封后在氣氛箱式爐中進行炭化，在300℃缺氧裂解3 h，制備得到生物炭。
(3) 復合材料的制備
將不同粒徑長度的玉米秸稈生物炭和水稻秸稈生物炭分別以質量比1?1的比例混合。
(4) 復合材料與養豬廢水的混合
準備好底部密封的箱體，加入養豬廢水，將混合好的生物炭材料浸泡12h，混勻待用。
(5) 將采集到的石油污染土壤進行預處理后，放入統一規格的培養箱內（箱體大小為60cm ×40cm ×40cm），以20kg風干土壤為基準，重量百分含量計，加入5%～8%的浸泡后混勻的不同粒徑生物炭材料 (按生物炭干重計算)，向加入混合材料后的土壤中噴灑養豬廢水，同時翻攪，調節培養箱內水分含量為50%～60%。每隔3天翻攪土壤一次，每隔6天用養豬廢水補充水分。
(6) 將芒草種子用培養皿水培，膨脹出芽后待播種。土壤處理60d后，將膨脹出芽后的芒草種子播種到培養箱內，在播種前，將培養箱內土壤翻攪松土。播種后覆土1.0cm，噴灑自來水保持濕潤。同時設置對照組，將未經過前期處理的土壤同樣播種膨脹出芽的芒草種子，后續操作與處理組相同。芒草出芽后，每周補充一次水分，每月補充養豬廢水一次，保持培養箱內水分含量為50%～60%。芒草播種4個月后，測定芒草存活率、生物量及土壤中總石油烴含量變化。
步驟（3）中所述的不同粒徑長度的玉米秸稈生物炭和水稻秸稈生物炭分別為0.5cm和1cm長的玉米秸稈和0.5cm長、過40目篩的水稻秸稈粉末在300℃缺氧裂解3 h條件下制備的生物炭。
步驟（5）中加入5%～8%的浸泡后混勻的生物炭材料，其中5%～8%是以生物炭干重計算。每隔3天翻攪土壤一次，每隔6天用養豬廢水補充水分，并保持土壤水分含量為50%～60%。
步驟（6）中播種到培養箱中的芒草種子先用培養皿進行水培，調節溫度，待種子膨脹出芽后選擇長勢一致的帶芽種子播種到對照組和處理組培養箱中。
步驟（6）中培養箱內芒草出芽后，每周補充一次水分，每月補充養豬廢水一次，保持培養箱內水分含量為50%～60%。
(7) 不同粒徑生物炭混合養豬廢水加入到石油污染土壤后，經過水分調節和翻攪，在60d內對土壤結構、孔隙度、N、P等都起到了調節作用，種植芒草4個月后，與對照組相比，植株的存活率、生物量有顯著提高，分別提高56.3%和42.7。
實施例3
一種利用芒草、生物炭和養豬廢水提高石油污染土壤利用率的方法，采用以下步驟：
(1) 原料預處理:
收集農田內剩余的玉米秸稈、水稻秸稈，選擇平整、干燥的地面，將玉米秸稈和水稻秸稈晾干，備用。
(2) 生物炭材料的制備:
將晾干的玉米秸稈用切割機截成0.5cm、1cm長的段，將水稻秸稈截成0.5cm長的段，另一部分粉碎，過40目篩。將上述準備好的原料置于坩堝中，密封后在氣氛箱式爐中進行炭化，在300℃缺氧裂解3 h，制備得到生物炭。
(3) 復合材料的制備
將不同粒徑長度的玉米秸稈生物炭和水稻秸稈生物炭分別以質量比1?1的比例混合。
(4) 復合材料與養豬廢水的混合
準備好底部密封的箱體，加入養豬廢水，將混合好的生物炭材料浸泡12h，混勻待用。
(5) 將采集到的石油污染土壤進行預處理后，放入統一規格的培養箱內（箱體大小為60cm ×40cm ×40cm），以20kg風干土壤為基準，重量百分含量計，加入5%～8%的浸泡后混勻的不同粒徑生物炭材料 (按生物炭干重計算)，向加入混合材料后的土壤中噴灑養豬廢水，同時翻攪，調節培養箱內水分含量為50%～60%。每隔3天翻攪土壤一次，每隔6天用養豬廢水補充水分。
(6) 將芒草種子用培養皿水培，膨脹出芽后待播種。土壤處理60d后，將膨脹出芽后的芒草種子播種到培養箱內，在播種前，將培養箱內土壤翻攪松土。播種后覆土1.0cm，噴灑自來水保持濕潤。同時設置對照組，將未經過前期處理的土壤同樣播種膨脹出芽的芒草種子，后續操作與處理組相同。芒草出芽后，每周補充一次水分，每月補充養豬廢水一次，保持培養箱內水分含量為50%～60%。芒草播種4個月后，測定芒草存活率、生物量及土壤中總石油烴含量變化。
步驟（3）中所述的不同粒徑長度的玉米秸稈生物炭和水稻秸稈生物炭分別為0.5cm和1cm長的玉米秸稈和0.5cm長、過40目篩的水稻秸稈粉末在300℃缺氧裂解3 h條件下制備的生物炭。
步驟（5）中加入5%～8%的浸泡后混勻的生物炭材料，其中5%～8%是以生物炭干重計算。每隔3天翻攪土壤一次，每隔6天用養豬廢水補充水分，并保持土壤水分含量為50%～60%。
步驟（6）中播種到培養箱中的芒草種子先用培養皿進行水培，調節溫度，待種子膨脹出芽后選擇長勢一致的帶芽種子播種到對照組和處理組培養箱中。
步驟（6）中培養箱內芒草出芽后，每周補充一次水分，每月補充養豬廢水一次，保持培養箱內水分含量為50%～60%。
(7) 不同粒徑生物炭混合養豬廢水加入到石油污染土壤后，經過水分調節和翻攪，在60d后播種芒草，種植芒草4個月后，測定土壤中總石油烴含量，與對照組相比，處理組總石油烴含量降低了45.38，生物炭、養豬廢水和芒草的聯合處理對石油污染土壤中總石油烴起到減少作用。
生物炭是一種具有疏松多孔結構的物質，能夠改善石油污染土壤的通透性和蓄水性能，為石油污染土壤的有效利用提供基礎。芒草具有發達的根系，抗逆性較強，能夠在環境條件較差的環境生長。芒草生物量大，作為一種能源植物，能夠提供更多的能量，價值性較強。因此，在利用生物炭等材料改善石油污染土壤性質的基礎上種植芒草，既實現了廢棄物的資源化利用，又進一步提高了污染土壤的使用效率。